Características del sistema de MEMS
2) Utilizando silicio como material principal, tiene excelentes propiedades mecánicas y eléctricas: la resistencia, dureza y módulo de Young del silicio son equivalentes al hierro, la densidad es similar a la del aluminio y la conductividad térmica es cerca del molibdeno y el tungsteno.
3) Producción en masa: Mediante la tecnología de micromecanizado de silicio, se pueden fabricar cientos de dispositivos microelectromecánicos o MEMS completos simultáneamente en una oblea de silicio. La producción en masa puede reducir en gran medida los costos de producción.
4) Integración: Se pueden integrar en un todo múltiples sensores o actuadores con diferentes funciones, diferentes direcciones sensibles o direcciones de actuación, o se pueden formar conjuntos de microsensores y conjuntos de microactuadores, o incluso dispositivos con Se pueden integrar múltiples funciones para formar un microsistema complejo. La integración de microsensores, microactuadores y microelectrónica puede producir sistemas microelectromecánicos con alta confiabilidad y estabilidad.
5) Interdisciplinar: MEMS involucra múltiples disciplinas como electrónica, maquinaria, materiales, fabricación, información y control automático, física, química, biología, etc., y reúne muchos logros de vanguardia en el campo científico y desarrollo tecnológico.
El objetivo del desarrollo de MEMS es explorar nuevos principios, nuevos componentes funcionales y sistemas a través de la miniaturización y la integración, y abrir nuevos campos técnicos e industrias. Los MEMS pueden completar tareas que los grandes sistemas electromecánicos no pueden completar y también pueden integrarse en sistemas grandes para llevar la automatización, la inteligencia y la confiabilidad a un nuevo nivel. En el siglo XXI, los MEMS pasarán gradualmente de los laboratorios a las aplicaciones prácticas, lo que tendrá un gran impacto en la industria y la agricultura, la información, el medio ambiente, la bioingeniería, la atención médica, la tecnología espacial, la defensa nacional y el desarrollo científico.
Los sistemas microelectromecánicos son sistemas mecánicos a nivel de micras, e incluyen también sistemas de litografía tridimensional de diferentes formas. Las dimensiones de estos sistemas suelen oscilar entre micras y milímetros. Dentro de este rango de tamaño, la experiencia física cotidiana a menudo no se aplica. Por ejemplo, dado que la relación área-volumen de los MEMS es mucho mayor que la de los sistemas mecánicos ordinarios en la vida diaria, los fenómenos superficiales como la electricidad estática y la humectación son más importantes que los fenómenos de volumen como la inercia o la capacidad calorífica. A menudo se fabrican con técnicas similares a las utilizadas en la producción de semiconductores, como el micromecanizado de superficies y el micromecanizado en masa. Estos incluyen métodos mejorados de procesamiento del silicio, como calandrado, galvanoplastia, grabado en húmedo, grabado en seco, electroerosión, etc. Un sistema microelectromecánico es un sistema inteligente independiente que integra microsensores, actuadores, circuitos de control y procesamiento de señales, circuitos de interfaz, comunicaciones y fuentes de alimentación. Se compone principalmente de tres partes: sensor, actuador y microenergía. Los sistemas microelectromecánicos tienen las siguientes características básicas: miniaturización, inteligencia, multifunción y alta integración. Sistemas microelectromecánicos. Explora componentes y sistemas MEMS con nuevos principios y funciones a través de la miniaturización e integración del sistema. MEMS involucra aeroespacial, información y comunicaciones, bioquímica, atención médica, control automático, electrónica de consumo y armas. La tecnología de fabricación de MEMS incluye principalmente tecnología de circuitos integrados, tecnología de fabricación micro/nano, tecnología mecánica pequeña y otros trabajos de procesamiento especiales. La base técnica de MEMS incluye principalmente tecnología de diseño y simulación, tecnología de materiales y procesamiento, tecnología de embalaje y ensamblaje, tecnología de medición y prueba, tecnología de integración y sistemas.
Características
(1) Igual que los circuitos semiconductores, utilizando grabado, fotolitografía y otros procesos de fabricación, no requiere ensamblaje ni ajuste.
② Piezas mecánicas móviles; circuitos electrónicos, sensores, etc. Se puede integrar aún más en la placa de silicio;
(3) Ocupa poco espacio y puede usarse en lugares estrechos o lugares con condiciones duras que los robots comunes no pueden alcanzar;
(4) Debido a la pequeña masa de las piezas de trabajo, es posible una acción a alta velocidad;
⑤Debido a su pequeño tamaño, el impacto de la expansión térmica es pequeño;
⑥La fuerza genera y la energía que almacena son pequeñas, esencialmente seguras.
Ventajas
Beneficios económicos:
1. Proceso de fabricación paralelo a gran escala;
2. Integración a nivel de sistema;
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3. Integración de embalaje;
4. Compatible con tecnología IC.
Ventajas técnicas:
1. Alta precisión;
2. Peso ligero y tamaño pequeño
3. Escáner óptico MEMS
Con el rápido desarrollo de la tecnología de la información y la tecnología de comunicación óptica, otra área del desarrollo de MEMS es la combinación con la óptica, es decir, la integración de tecnologías básicas como la microelectrónica, la micromaquinaria y la optoelectrónica para Desarrollan nuevos dispositivos ópticos que se denominan sistemas microelectromecánicos (MOEMS). Puede integrar varias estructuras MEMS con dispositivos microópticos, dispositivos de guía de ondas ópticas, dispositivos láser semiconductores, dispositivos fotodetectores, etc. Formar un nuevo sistema funcional. MOEMS tiene las características de tamaño pequeño, bajo costo, producción en masa, conducción y control precisos. La investigación científica aplicada exitosa se centra principalmente en dos aspectos:
Uno son los nuevos equipos de visualización y proyección basados en MOEMS, que estudian principalmente cómo modular la luz en el espacio a través del movimiento físico de superficies reflectantes. Los representantes típicos son los chips de matriz de microespejos digitales y las válvulas de luz de rejilla. El otro es un sistema de comunicación, que estudia principalmente cómo controlar la trayectoria óptica para que cambie como se espera mediante el movimiento físico de microespejos. Los dispositivos de comunicación óptica exitosos incluyen moduladores de conmutación óptica, filtros ópticos y multiplexores. MOEMS es una alta tecnología integral e interdisciplinaria. La investigación científica y tecnológica en este campo puede impulsar el desarrollo de una gran cantidad de nuevos conceptos de dispositivos funcionales. La tecnología RF MEMS se ha dividido tradicionalmente en dos categorías: fija y móvil. Los dispositivos MEMS fijos incluyen líneas de transmisión, filtros y acopladores micromecanizados a granel, mientras que los dispositivos MEMS móviles incluyen interruptores, sintonizadores y condensadores variables. Según el nivel técnico, se divide en capas de dispositivos básicos compuestas por interruptores MEMS, condensadores variables y resonadores inductivos. El nivel de componentes incluye desfasadores, filtros y aplicaciones VCO. El nivel de sistema consta de receptores monolíticos, radares de haz variable y antenas de radar en fase.
Con el paso del tiempo y el paulatino desarrollo de la tecnología, el contenido de MEMS es cada vez más abundante. La mundialmente famosa revista de tecnología de la información "IEEE Proceedings" resumió el contenido de MEMS como sensores, microactuadores y microsistemas integrados en el número especial de MEMS de 1998. La gente también clasifica las micromáquinas, microestructuras, sensores inteligentes y sensores inteligentes en la categoría MEMS. Las tecnologías para fabricar MEMS incluyen tecnología microelectrónica y tecnología de micromecanizado. Los principales contenidos de la tecnología microelectrónica incluyen: crecimiento de capas de óxido, producción de máscaras de fotolitografía, dopaje selectivo de fotolitografía (difusión de blindaje, implantación de iones), crecimiento de películas (capas) delgadas, producción de cableado, etc. Los principales contenidos de la tecnología de micromecanizado incluyen: tecnología de micromecanizado de superficies de silicio y micromecanizado de cuerpos de silicio (grabado anisotrópico, capa de sacrificio), tecnología de unión de obleas, tecnología LIGA para producir estructuras de alta relación de aspecto, etc. Se pueden fabricar circuitos integrados y muchos sensores utilizando tecnología microelectrónica. La tecnología de micromecanizado es muy adecuada para fabricar algunos sensores de presión, sensores de aceleración, microbombas, microválvulas, microranuras, cámaras de microreacción, microactuadores, micromáquinas, etc. , puede aprovechar al máximo las ventajas de la tecnología microelectrónica y utilizar la tecnología MEMS para fabricar microsatélites de alta confiabilidad en grandes cantidades y a bajo costo.
La tecnología MEMS es un nuevo campo técnico, perteneciente principalmente a la tecnología de micrones. El desarrollo de la tecnología MEMS ha durado más de 10 años. La mayoría de ellos se desarrollaron sobre la base de tecnologías existentes y se desarrollaron una serie de nuevos dispositivos integrados, que mejoraron enormemente la función y la eficiencia de los dispositivos y mostraron una gran vitalidad. El desarrollo de la tecnología MEMS puede tener un impacto revolucionario en la ciencia, la tecnología y la vida humana como la microelectrónica, especialmente el desarrollo de microsatélites, lo que seguramente abrirá la puerta a la producción en masa de microsatélites de bajo costo y alta confiabilidad.