Sistem Mekanikal Elektro Mikro adalah sistem peranti dan struktur miniatur yang boleh dihasilkan dengan menggunakan teknik mikrofabrikasi. Ini adalah sistem mikrosensor, mikro penguat, dan struktur mikro lain yang dibuat bersama pada substrat silikon biasa. Sistem MEM khas terdiri daripada mikrosensor yang merasakan persekitaran dan menukar pemboleh ubah persekitaran menjadi litar elektrik . Mikroelektronik memproses isyarat elektrik dan mikro penguat sesuai untuk menghasilkan perubahan di persekitaran.

Fabrikasi peranti MEM melibatkan kaedah fabrikasi IC asas bersama dengan proses micromachining yang melibatkan penghapusan silikon secara selektif atau penambahan lapisan struktur yang lain.

Langkah-langkah MEM fabrikasi menggunakan Micromachining Pukal:

Teknik Pembuatan Mikro Pukal yang Melibatkan Fotolitografi

Langkah 1 : Langkah pertama melibatkan reka bentuk litar dan melukis litar sama ada di atas kertas atau menggunakan perisian seperti PSpice atau Proteus.
Langkah 2 : Langkah kedua melibatkan simulasi litar dan pemodelan menggunakan CAD (Reka Bentuk Berbantu Komputer). CAD digunakan untuk merancang topeng fotolitografi yang terdiri daripada plat kaca yang dilapisi dengan corak kromium.
Langkah 3 : Langkah ketiga melibatkan fotolitografi. Pada langkah ini, lapisan tipis bahan penebat seperti Silicon Dioxide dilapisi di atas substrat silikon, dan di atasnya, lapisan organik, sensitif terhadap sinar ultraviolet disimpan menggunakan teknik pelapisan putaran. Topeng fotolitografi kemudiannya bersentuhan dengan lapisan organik. Seluruh wafer kemudiannya terkena sinaran UV, yang membolehkan topeng corak dipindahkan ke lapisan organik. Sinaran sama ada menguatkan photoresistor melemahkannya. Oksida yang tidak tertutup pada fotoresis yang terdedah dikeluarkan menggunakan asid hidroklorik. Sisa fotoresis dikeluarkan menggunakan asid Sulfurik yang panas dan hasilnya adalah corak oksida pada substrat, yang digunakan sebagai topeng.
Langkah 4 : Langkah keempat melibatkan penyingkiran silikon atau ukiran yang tidak digunakan. Ia melibatkan penyingkiran sebahagian besar substrat sama ada menggunakan etsa basah atau etsa kering. Dalam etsa basah, substrat direndam dalam larutan cair dari bahan kimia kimia, yang mengeluarkan atau mengeluarkan substrat yang terdedah sama ada ke semua arah (isotropic etchant) atau arah tertentu (anisotropic etchant). Ejen yang paling popular digunakan ialah HNA (asid hidrofluorik, asid nitrik, dan asid asetik) dan KOH (kalium hidroksida).
Langkah 5 : Langkah kelima melibatkan penyatuan dua atau lebih wafer untuk menghasilkan wafer berlapis atau struktur 3 D. Ia boleh dilakukan dengan menggunakan ikatan fusi yang melibatkan ikatan langsung antara lapisan atau menggunakan ikatan anodik.
Langkah 6 : Yang 6^ikalangkah melibatkan pemasangan dan pengintegrasian peranti MEM pada cip silikon tunggal.
Langkah 7 : Yang 7^ikalangkah melibatkan pembungkusan keseluruhan pemasangan untuk memastikan perlindungan dari persekitaran luar, sambungan yang betul ke persekitaran, gangguan elektrik minimum. Pakej yang biasa digunakan ialah pakej tin logam dan pakej tingkap seramik. Cip tersebut dilekatkan ke permukaan sama ada menggunakan teknik ikatan wayar atau menggunakan teknologi flip-chip di mana cip tersebut terikat ke permukaan menggunakan bahan pelekat yang meleleh pada pemanasan, membentuk sambungan elektrik antara cip dan substrat.

Fabrikasi MEM menggunakan Permukaan Micromachining

Pembuatan Struktur Cantilever menggunakan Surface Micromachining

Langkah pertama melibatkan pemendapan lapisan sementara (lapisan oksida atau lapisan nitrida) pada substrat silikon menggunakan teknik pemendapan wap kimia tekanan rendah. Lapisan ini adalah lapisan pengorbanan dan memberikan pengasingan elektrik.
Langkah kedua melibatkan pemendapan lapisan spacer yang boleh menjadi kaca fosfosilikat, digunakan untuk menyediakan asas struktur.
Langkah ketiga melibatkan pengukuhan lapisan seterusnya menggunakan teknik etsa kering. Teknik etsa kering boleh menjadi etsa ion reaktif di mana permukaan yang akan terukir dikenakan ion percepatan gas atau fasa wap.
Langkah keempat melibatkan pemendapan kimia polysilicon-doped fosfor untuk membentuk lapisan struktur.
Langkah kelima melibatkan pengukiran kering atau penyingkiran lapisan struktur untuk mendedahkan lapisan yang mendasari.
Langkah ke-6 melibatkan penyingkiran lapisan oksida dan lapisan spacer untuk membentuk struktur yang diperlukan.
Langkah selebihnya serupa dengan teknik micromachining pukal.

Pembuatan MEM menggunakan Teknik LIGA.

Ini adalah teknik fabrikasi yang melibatkan litografi, penyaduran elektrik, dan pencetakan pada satu substrat.

Proses LIGA

1^stlangkah melibatkan pemendapan lapisan Titanium atau tembaga atau Aluminium pada substrat untuk membentuk corak.
dua^ndlangkah melibatkan pemendapan lapisan nipis Nikel yang bertindak sebagai asas penyaduran.
3^rdlangkah melibatkan penambahan bahan sensitif sinar-X seperti PMMA (polymethyl metha acrylate).
4^ikalangkah melibatkan meluruskan topeng ke permukaan dan mendedahkan PMMA kepada sinaran sinar-x. Kawasan PMMA yang terdedah dikeluarkan dan selebihnya yang ditutupi oleh topeng dibiarkan.
5^ikalangkah melibatkan meletakkan struktur berasaskan PMMA ke dalam mandi elektroplating di mana Nikel disalut di kawasan PMMA yang dikeluarkan.
6^ikalangkah melibatkan penyingkiran lapisan PMMA yang tersisa dan lapisan penyaduran, untuk menampakkan struktur yang diperlukan.

Kelebihan teknologi MEM

“cara memasang mosfet sebagai suis ”

Ini memberikan penyelesaian yang berkesan untuk keperluan miniaturisasi tanpa kompromi pada fungsi atau prestasi.
Kos dan masa pembuatan dikurangkan.
Peranti buatan MEM lebih pantas, boleh dipercayai dan lebih murah
Peranti boleh disatukan dengan mudah ke dalam sistem.

Tiga Contoh Praktikal peranti fabrikasi MEM

Sensor Beg Udara Automobil : Aplikasi pelopor peranti fabrikasi MEM adalah sensor beg udara kenderaan yang terdiri dari akselerometer (untuk mengukur kecepatan atau percepatan kereta) dan elektronik kawalan unit dibuat pada satu cip yang boleh dilekatkan pada beg udara dan dengan itu mengawal inflasi beg udara.

Peranti BioMEM : Peranti buatan MEM terdiri dari gigi seperti struktur yang telah dikembangkan oleh Sandia National Laboratories yang mempunyai ketentuan untuk memerangkap sel darah merah, menyuntiknya dengan DNA, protein, atau ubat dan kemudian melepaskannya kembali.

Pengepala Pencetak Inkjet: Peranti MEM telah dibuat oleh HP yang terdiri daripada pelbagai perintang yang dapat ditembakkan menggunakan kawalan mikropemproses dan ketika tinta melewati perintang yang dipanaskan, ia akan menguap ke gelembung dan gelembung ini dipaksa keluar dari peranti melalui muncung, ke atas kertas dan padatkan seketika.

Oleh itu, saya telah memberikan idea asas mengenai teknik fabrikasi MEM. Ia agak rumit daripada yang muncul. Malah terdapat banyak teknik lain. jika anda mempunyai pertanyaan mengenai topik ini atau elektrikal dan projek elektronik Ketahui mengenai mereka dan tambahkan pengetahuan anda di sini.

Kredit Foto: