Авиационно инженерство Административно право Административно право Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог” Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидросистеми и хидравлични машини Културология Медицина Психология икономика дескриптивна геометрия Основи на икономически т Oria професионална безопасност Пожарна тактика процеси и структури на мисълта, Професионална психология Психология Психология на управлението на съвременната фундаментални и приложни изследвания в апаратура социалната психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерна производствена Физика Физични феномени Философски хладилни инсталации и екология Икономика История на икономиката Основи на икономиката Икономика на предприятията Икономическа история Икономическа теория Икономически анализ Развитие на икономиката на ЕС Спешни ситуации ВКонтакте Однокласници Моят свят Facebook LiveJournal Instagram
border=0

Конструктивни характеристики и основни характеристики на микроелектромеханичните устройства 3 3.1 MEMS технология

<== предишна статия | следващата статия ==>

Микроелектромеханичните системи (MEMS) са технологии и устройства, съчетаващи микроелектронни и микромеханични компоненти. MEMS устройствата обикновено се изработват върху силиконова подложка, използвайки микропроцесорна технология, подобна на технологията за производство на едночипови интегрални схеми. Типичните размери на микромеханичните елементи са в диапазона от 1 микрометър до 100 микрометра, докато размерът на кристалната микросхема на MEMS има размери от 20 микрометра до един милиметър.

Много от съществуващите иновации не използват напълно своя потенциал до появата на фундаментално нови развития на пазара. Така една от ключовите технологии до 2012 г. аналитичната компания Gartner нарича технологията на микроелектромеханичните системи - MEMS (Micro-Electro Mechanical Systems). Според последните In-Stat / MDR прогнози, MEMS пазарът нараства с 13.2% всяка година. Между другото, този клон на ИТ индустрията в Япония се нарича микромашини (Micromachines), а в Европа - микросистемни технологии (Micro System Technology). Според анализаторите от Gartner, микроелектромеханичните системи ще увеличат чувствителността и механичната ефективност на устройствата на ниво кристали с минимални разходи.

Може да се каже, че MEMS е множество микроустройства с най-разнообразно проектиране и използване, при производството на които се използват модифицирани техники за микроелектронна обработка. В действителност, микроелектромеханичните системи се получават чрез комбиниране на механични елементи, сензори и електроника на обща силициева основа с помощта на технологии за микропроизводство. Всички елементи могат да бъдат изпълнени като един продукт, с десетки или стотици наведнъж, като чипове върху силиконова подложка. В основата на това е доказана традиционна технология за производство на полупроводникови интегрални схеми.

В историята на развитието на MEMS технологията, според водещи съвременни специалисти, могат да се разграничат четири етапа .

На първия кратък етап - изследване (от средата на 50-те до началото на 60-те години на миналия век), научноизследователските усилия на големите компании (на първо място известните Bell Laboratories), както и самите индустриални компании и академични среди. наука. Спецификата на този период се крие във факта, че основното внимание се обръщаше на търсените по време на Студената война технологии с двойно предназначение, предимно създаването на точни и евтини сензори от различен тип (проектиране на модерни реактивни военни самолети, изискващи значителен брой експерименти), подходящи за масово производство.

Не е изненадващо, че вторият етап от технологичното развитие е свързан изключително с мощни индустриални (по-точно с военно-промишлените) компании: такива помощи като Fairchild, Westinghouse, Honeywell, бързаха да комерсиализират първите експериментални разработки. Отне доста дълго време да се комерсиализира и едва в началото на 70-те години академичната наука започна да получава целенасочено финансиране от индустрията за решаване на проблема за намаляване на разходите и разширяване на областите на приложение на MEMS устройствата. Десет години по-късно този етап също беше преодолян - и беше време за производство на микромашини. Можем да предположим, че микромеханичната ера започва в края на 90-те години на миналия век.

Много експерти, включително специалисти от една от водещите компании в тази област - Integrated Sensing Systems - вярват, че MEMS технологията въвежда буквално революционни промени във всяка област на приложение чрез комбиниране на микроелектроника на силициева основа с микромеханична технология, която позволява внедряването на системата на един SoC чип системи-на-а-Chip). Така, MEMS технологията даде нов тласък на развитието на инерционни навигационни системи и интегрирани системи, отваряйки пътя за разработването на интелигентни продукти, увеличавайки изчислителните възможности на микросензорите и разширявайки възможностите за проектиране на такива системи.

Силиконовата обемна микромашина включва технология за дълбоко обемно ецване. В този процес обемната структура се получава вътре в субстрата поради неговите анизотропни свойства, т.е. различна скорост на ецване на кристала, в зависимост от посоката на кристалографските оси. Основната структура може да се получи и по метода на удължаване, когато няколко субстрата се разтопят и образуват вертикални връзки на атомно ниво.

При повърхностна микромеханична обработка, триизмерната структура се формира чрез последователно суперпозиране на основните тънки филми и отстраняване на спомагателните слоеве в съответствие с желаната топология. Предимството на тази технология е възможността многократно да се отстраняват (разтварят) спомагателните слоеве, без да се увреждат взаимните връзки на базовите слоеве. И основната му характеристика е, че е съвместима с полупроводниковата технология, тъй като конвенционалната CMOS технология се използва за микрообработка.

Служителите на Sandia National Laboratories са разработили сензор за проба, който може да открива движението под 1 nm (Фигура 1). Основната част на устройството е решетка, направена от два припокриващи се гребена (напречен размер 50 μm): единият е фиксиран, а другият е прикрепен към пружината. Разстоянието между зъбите на гребена е от 600 до 900 nm, което е сравнимо с дължината на вълната на видимата светлина. Дори и с леко движение на устройството, подвижният гребен осцилира, разширява или стеснява решетката, образувана от пресичащите се зъби. Промяната в решетката на решетката влияе върху нейните оптични свойства, а лазерният лъч, отразен от припокриващи се зъби, ще бъде забележимо светъл или по-слаб. Счита се, че е възможно да се използва такъв детектор като основа на навигационно устройство, което може да работи независимо от сателитната мрежа на системата за глобално позициониране.

Фигура 2.1 - Сензор MEMS LLNL 100 (срещу монета)

Традиционно, системите за позициониране, базирани на движение, страдат от натрупването на малки грешки. С течение на времето тези грешки могат да доведат до индикации, които се отклоняват с мили от действителната позиция на обекта, а позиционната фиксация осигурява много по-бавно влошаване на характеристиките. Освен това устройството може да работи под вода и в тунел, където GPS сигналът не преминава.

<== предишна статия | следващата статия ==>





Вижте също:

Методи за изследване на наноматериали и наноструктури

Феноменът на магнитния резонанс се използва за откриване и измерване на електрическите и магнитните взаимодействия на електрони и ядра в макроскопични количества на материята. Това явление се дължи на парамагнитната ориентация на електроните и ядрените течения външно

Мейснер ефект и неговото практическо приложение

Повърхностноактивни резонатори

Примери за използване на наноматериали в електрониката и измервателната техника

Електромеханична памет

Стационарни и нестационарни ефекти на Джозефсън и тяхното приложение в измервателната техника

Физически основи на вибрационната спектроскопия

Сензорни системи. Органите за чувствителност. Физиология на сетивата. Функции на сензорните системи. Сензорно възприятие. Етапи на сетивното възприятие. Сензорни системи

Механорецептори

Странично спиране

Връщане към съдържанието: Физически явления

Видян: 2560

11.45.9.51 © ailback.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Обратна връзка .