загрузка...
загрузка...
На головну

Фізичні основи створення мікро- і нано-електромеханічних систем (МЕМС)

«== Попередня стаття | наступна стаття ==>

В даний час MEMS технології вже застосовуються для виготовлення різних мікросхем. Так, MEMS - осцилятори в деяких застосуваннях замінюють кварцові генератори. MEMS технології застосовуються для створення різноманітних мініатюрних датчиків, таких як акселерометри, датчики кутових швидкостей, магнітометричні датчики, барометричні датчики, аналізатори середовища.

MEMS вже використовуються як пасивні фільтри високої частоти в терміналах бездротової і стільникового зв'язку, системи рухомих дзеркал для мультимедійних проекторів, мікрофони. Число областей застосування MEMS зростає згідно ринковим потребам. Сьогодні MEMS-пристрої застосовуються практично всюди. Це можуть бути мініатюрні деталі (гідравлічні і пневмоклапани, струменеві сопла принтера, пружини для підвіски головки вінчестера), мікроінструменти (скальпелі і пінцети для роботи з об'єктами мікронних розмірів), мікромашини (мотори, насоси, турбіни завбільшки з горошину), мікророботи, мікродатчик і виконавчі пристрої, аналітичні мікролабораторії (на одному кристалі) і т. д.

Взагалі кажучи, мікросистема припускає інтеграцію ряду різних технологій (MEMS, КМОП, оптичної, гідравлічної і т. Д.) В одному модулі. Наприклад, технології виготовлення MEMS-пристроїв для СВЧ-застосувань (котушки індуктивності, варактори, комутатори, резонатори) мають на увазі традиційні технологічні цикли виготовлення інтегральних схем, адаптовані для створення тривимірних механічних структур (це, наприклад, об'ємна мікрообробка, поверхнева мікрообробка і так звана технологія LIGA ). Назва технології LIGA походить від німецької абревіатури Roentgen Lithography Galvanik Abformung, що означає комбінацію рентгенівської літографії, гальванотехніки і пресування (формування). Тут товстий Фоторезістівний шар піддається впливу рентгенівських променів (засветке) з подальшим гальванічним осадженням високопрофільних тривимірних структур. Сутність процесу полягає в використанні рентгенівського випромінювання від синхротрона для отримання глибоких, зі стрімкими стінками топологічних картин у полімерному матеріалі. Випромінювання синхротрона має надмалих кут розходження пучка. Джерелом випромінювання служать високоенергетичні електрони (з енергією більше 1 ГеВ), що рухаються з релятивістськими швидкостями. Глибина проникнення випромінювання досягає декількох міліметрів. Це обумовлює високу ефективність експонування при малих тимчасових витратах. Вважається, що дана технологія забезпечує найкраще співвідношення відтворюється ширини каналу до його довжини (при мінімальних розмірах).

Найважливіша складова частина більшості MEMS - мікроактюатор (малюнок 1). Зазвичай даний пристрій перетворює енергію в кероване рух. Розміри мікроактюаторов можуть досить сильно варіюватися. Діапазон застосування цих пристроїв надзвичайно широкий і при цьому постійно зростає. Так, мікроактюатори використовуються в робототехніці, в керуючих пристроях, в космічній галузі, в біомедицині, дозиметрії, в вимірювальних приладах, в технології розваги, в автомобілебудуванні та в домашньому господарстві.

Наприклад, мікроактюатори потрібні для управління резонансними датчиками (вони генерують і передають їм резонансну частоту), для управління ріжучими інструментами в мікрохірургії. Це можуть бути також різні мікродвигуни, які використовуються для управління реле, мікродзеркалах і мікрозажімамі. Мікроактюатором може бути навіть мікроелектродну пристрій для збудження м'язових тканин в неврологічних протезах.

Малюнок 1.1 - Мікроактюатор в MEMS (зображення збільшено в 5000 разів)

Всі методи активації (рух, деформація, приведення в дію) в таких пристроях коротко можна звести до наступних:

· Електростатичний,

· Магнітний,

· П'єзоелектричний,

· Гідравлічний,

· Теплової.

При оцінці використання того чи іншого методу часто застосовують закони пропорційного зменшення розмірів. Найбільш перспективними методами вважаються п'єзоелектричний і гідравлічний, хоча і інші мають велике значення. Електростатичний активація застосовується приблизно в однієї третини мікроактюаторов, і це, ймовірно, найбільш загальний і добре розроблений метод; головні його недоліки - знос і злипання.

Магнітні мікроактюатори зазвичай вимагають відносно великого електричного струму, також на мікроскопічному рівні. При використанні електростатичних методів активації отримуваний вихідний сигнал на відносну одиницю розмірності краще, ніж при використанні магнітних методів. Іншими словами, при одному і тому ж розмірі електростатичне пристрій видає кілька кращий вихідний сигнал. Теплові мікроактюатори теж споживають відносно багато електричної енергії; головний їх недолік полягає в тому, що генерується тепло доводиться розсіювати.

Для оцінки мікроактюаторов використовують такі критерії якості, як лінійність, точність, погрішність, повторюваність, дозвіл, гістерезис, порогове значення, люфт, шум, зрушення, несуча здатність, амплітуда, чутливість, швидкість, перехідна характеристика, масштабованість, вихід по енергії.

«== Попередня стаття | наступна стаття ==>

Читайте також:

Квантовий осцилятор на базі електромеханічного резонатора

Приклади створення і область застосування мікро- і нанодатчіков

Електронно і іонно-стимульовані процеси на поверхні твердих тіл

Застосування явища надпровідності в вимірювальної техніки

силова спектроскопія

Електронно-оптичні пристрої

просторові характеристики

Глава 5. Ефекти взаємодії електромагнітного поля з речовиною

ефект Зеемана

механорецептори

квантовий комп'ютер

Оже-спектроскопія

емісійна електроніка

Приклади пристроїв на основі МЕМС прмишленность виконання

Повернутися в зміст: фізичні явища

Всі підручники

© om.net.ua