צעדים לייצור MEMs

מערכת מיקרו אלקטרו מכנית היא מערכת של מכשירים ומבנים ממוזערים שניתן לייצר בטכניקות ייצור מיקרו. זוהי מערכת של מיקרו-חיישנים, מיקרו-פעילים ומיקרו-מבנים אחרים המפוברקים יחד על מצע סיליקון משותף. מערכת MEM טיפוסית מורכבת ממיקרו-חיישן החוש את הסביבה וממיר את משתנה הסביבה ל- מעגל חשמלי . המיקרו-אלקטרוניקה מעבדת את האות החשמלי והמיקרו-אקטיבציה פועלת בהתאם לייצור שינוי בסביבה.

ייצור של מכשיר MEMs כולל שיטות ייצור IC בסיסיות יחד עם תהליך העיבוד המיקרו המכיל הסרה סלקטיבית של סיליקון או תוספת של שכבות מבניות אחרות.

שלבים של ייצור MEMs באמצעות מיקרו-מכונות בתפזורת:

טכניקת מיקרו-מכונות בתפזורת הכוללת פוטוליתוגרפיה

• שלב 1 : השלב הראשון כולל תכנון מעגל וציור המעגל על ​​גבי נייר או על שימוש בתוכנה כמו PSpice או Proteus.
• שלב 2 : השלב השני כולל סימולציה של המעגל ודוגמנות באמצעות CAD (תכנון בעזרת מחשב). CAD משמש לעיצוב המסכה הפוטוליתוגרפית המורכבת מלוחית הזכוכית המצופה בדוגמת כרום.
• שלב 3 : השלב השלישי כולל פוטוליתוגרפיה. בשלב זה, מצופה סרט דק של חומר בידוד כמו סיליקון דו-חמצני על מצע הסיליקון, ומעליו מופקד שכבה אורגנית, הרגישה לקרניים אולטרה סגולות בטכניקת ציפוי ספין. את המסכה הפוטוליתוגרפית ממקמים במגע עם השכבה האורגנית. לאחר מכן כל הוופל נתון לקרינת UV, מה שמאפשר להעביר את מסכת התבנית לשכבה האורגנית. הקרינה מחזקת את פוטוריסטור מחלישה אותו. התחמוצת הלא-מכוסה על גבי פוטוריסט החשוף מוסרת באמצעות חומצה הידרוכלורית. את פוטוריסט הנותרים מסירים באמצעות חומצה גופרתית חמה והתוצאה היא תבנית תחמוצת על המצע, המשמשת כמסיכה.
• שלב 4 : השלב הרביעי כולל הסרת הסיליקון שאינו בשימוש או תחריט. זה כרוך בהסרת חלק הארי של המצע באמצעות תחריט רטוב או תחריט יבש. בתחריט רטוב, המצע טובל בתמיסה נוזלית של חומר כימי, החורטט או מוציא את המצע החשוף באופן שווה לכל הכיוונים (תחריט איזוטרופי) או לכיוון מסוים (תחליב אניסוטרופי). תחליבים נפוצים הם HNA (חומצה הידרופלואורית, חומצה חנקתית וחומצה אצטית) ו- KOH (אשלגן הידרוקסיד).
• שלב 5 : השלב החמישי כולל חיבור של שני ופלים או יותר לייצור רקיק רב שכבתי או מבנה תלת ממדי. ניתן לעשות זאת באמצעות מליטה היתוך הכוללת מליטה ישירה בין השכבות או שימוש במליטה אנודי.
• שלב 6 : 6^השלב כולל הרכבה ושילוב של מכשיר ה- MEM על שבב הסיליקון היחיד.
• שלב 7 : 7^השלב זה כולל אריזה של כל המכלול כדי להבטיח הגנה מהסביבה החיצונית, חיבור נכון לסביבה, הפרעות חשמל מינימליות. חבילות נפוצות הן אריזת פח מתכת ואריזת חלונות קרמיקה. השבבים נקשרים למשטח או בטכניקת חוט תיל או בטכנולוגיית שבב שבבי כאשר השבבים נקשרים למשטח באמצעות חומר דבק שנמס בחימום ויוצרים חיבורים חשמליים בין השבב למצע.

ייצור MEMs באמצעות מיקרו-מכונות שטח

ייצור מבנה שלוחה באמצעות עיבוד מיקרו-משטח

• הצעד הראשון כרוך בתצהיר של השכבה הזמנית (שכבת תחמוצת או שכבת ניטריד) על מצע הסיליקון תוך שימוש בטכניקת שקיעת אדים כימית בלחץ נמוך. שכבה זו היא שכבת הקורבן ומספקת בידוד חשמלי.
• השלב השני כרוך בתצהיר של שכבת המרווח שיכולה להיות זכוכית פוספוסיליקט, המשמשת לספק בסיס מבני.
• השלב השלישי כולל תחריט עתידי של השכבה בטכניקת תחריט יבש. טכניקת תחריט יבש יכולה להיות תחריט יונים תגובתי כאשר המשטח שצריך להיחרט נתון ליונים מואצים של תחריט שלב הגז או האדים.
• השלב הרביעי כרוך בתצהיר כימי של פוליסיליקון מסומם זרחן ליצירת השכבה המבנית.
• הצעד החמישי כולל תחריט יבש או הסרה של השכבה המבנית כדי לחשוף את השכבות הבסיסיות.
• השלב השישי כרוך בהסרת שכבת התחמוצת ושכבת המרווח ליצירת המבנה הנדרש.
• שאר הצעדים דומים לטכניקת המיקרו-מכונות בתפזורת.

יישומי MEMs באמצעות טכניקת LIGA.

זוהי טכניקת ייצור הכוללת ליתוגרפיה, ציפוי ועיצוב על גבי מצע יחיד.

תהליך LIGA

• 1^רחובשלב כרוך בתצהיר של שכבת טיטניום או נחושת או אלומיניום על המצע ליצירת תבנית.
• שתיים^נדשלב כרוך בתצהיר של שכבה דקה של ניקל המשמשת כבסיס הציפוי.
• 3^{מחקר ופיתוח}שלב כולל תוספת של חומר רגיש לרנטגן כמו PMMA (פולימתיל מתה אקרילט).
• 4^השלב כולל יישור מסכה על פני השטח וחשיפת ה- PMMA לקרינת רנטגן. השטח החשוף של PMMA מוסר והנותר שנותר מכוסה במסכה נותר.
• 5^השלב כולל הצבת המבנה המבוסס על PMMA באמבט גלוון ובו מצופה הניקל על אזורי ה- PMMA שהוסרו.
• 6^השלב כולל הסרת שכבת ה- PMMA שנותרה ושכבת הציפוי, כדי לחשוף את המבנה הנדרש.

היתרונות של טכנולוגיית MEMs

1. הוא מספק פיתרון יעיל לצורך המזעור ללא פשרות על פונקציונליות או ביצועים.
2. עלות וזמן הייצור מופחתים.
3. מכשירי ה- MEM המיוצרים הם מהירים יותר, אמינים וזולים יותר
4. ניתן לשלב את המכשירים בקלות במערכות.

שלוש דוגמאות מעשיות למכשירים מפוברקים של MEMs

• חיישן כרית אוויר לרכב : היישום החלוצי של מכשירים מפוברקים של MEM היה חיישן כרית האוויר לרכב שהורכב ממד תאוצה (למדידת מהירות המכונית או האצתה). אלקטרוני השליטה יחידה המיוצרת על שבב יחיד אשר יכול להיות מוטבע על כרית האוויר ובהתאם לשלוט על ניפוח כרית האוויר.

• מכשיר BioMEMs : מכשיר מפוברק של MEM מורכב ממבנה דמוי שיניים אשר פותח על ידי מעבדות סנדיה לאומיות, אשר מספק את הכלא לתאי דם אדומים, להזריק לו DNA, חלבונים או תרופות ואז לשחרר אותו בחזרה.

• כותרת מדפסת הזרקת דיו: מכשיר MEMs בוצע על ידי HP המורכב ממערך נגדים שניתן לירות באמצעות בקרת מעבד וככל שהדיו עובר דרך הנגדים המחוממים, הוא מתאדה לבועות ובועות אלה נאלצות לצאת מהמכשיר דרך הזרבובית, על הנייר והתמצק מייד.

אז נתתי רעיון בסיסי לגבי טכניקות ייצור MEMs. זה די מסובך ממה שהוא נראה. אפילו יש הרבה טכניקות אחרות. אם יש לך שאלות בנושא זה או החשמל ו פרויקטים אלקטרוניים הכירו אותם והוסיפו את הידע שלכם כאן.

אשראי צילום:

• טכניקת מיקרו-מכונות בתפזורת הכוללת פוטוליתוגרפיה 3.bp
• טכניקת ייצור מיקרו-מכונה עילית מאת memsnet