Самолетни двигатели Административно право Административно право на Беларус Алгебра Архитектура Безопасност на живота Въведение в професията „психолог“ Въведение в икономиката на културата Висша математика Геология Геоморфология Хидрология и хидрометрия Хидравлични системи и хидромашини История на Украйна Културология Културология Логика Маркетинг Машиностроене Медицинска психология Метали и заваръчни инструменти Метали и метали икономика Описателни 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 Социална психология социални и философски проблеми Социология Статистика теоретичните основи на компютъра автоматично управление теория теорията на вероятностите транспорт Закон Turoperator Наказателно право Наказателно-процесуалния управление модерно производство Физика физични явления Философски хладилни агрегати 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 VKontakte Odnoklassniki My World Facebook LiveJournal Instagram
border=0

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

<== предишна статия | следваща статия ==>

Микроелектромеханичните системи (MEMS) са технологии и устройства, които комбинират микроелектронни и микромеханични компоненти. Устройствата MEMS обикновено се правят на силициев субстрат, използвайки микропроцесорна технология, подобно на технологията за производство на едночипови интегрални схеми. Типичните размери на микромеханичните елементи варират от 1 микрометър до 100 микрометра, докато размерите на MEMS чипа варират от 20 микрометра до един милиметър.

Много от съществуващите иновации не използват пълния си потенциал до появата на пазара на коренно нови разработки. И така, до 2012 г. Gartner нарича технологията на микроелектромеханичните системи MEMS (Micro-Electro Mechanical Systems) една от ключовите технологии. Според последните прогнози на In-Stat / MDR пазарът на MEMS нараства с 13,2% всяка година. Между другото, този клон на ИТ индустрията в Япония се нарича микромашини, а в Европа - микросистемни технологии (Micro System Technology). Според анализатори от Gartner, микроелектромеханичните системи ще повишат чувствителността и механичната реакция на устройствата на кристално ниво с минимални разходи.

Можем да кажем, че MEMS е множество микроустройства с най-разнообразен дизайн и предназначение, при производството на които се използват модифицирани технологични методи на микроелектроника. Всъщност микроелектромеханичните системи се получават чрез комбиниране на механични елементи, сензори и електроника върху обща силициева основа чрез микропроизводствени технологии. Всички елементи могат да бъдат реализирани като един продукт, с десетки или стотици наведнъж, като микросхеми върху силиконова вафла. Това се основава на доказаната традиционна технология за производство на полупроводникови интегрални схеми.

Според водещи съвременни експерти могат да бъдат разграничени четири етапа в историята на развитието на MEMS технологията.

На първия кратък етап - научни изследвания (от средата на 50-те до началото на 60-те години на миналия век), основните усилия за оформяне на бъдещата технология бяха положени от научните отдели на големи компании (предимно известните Bell Laboratories), както и от индустриалните компании и академичните наука. Особеността на този период е, че основното внимание беше обърнато на технологиите с двойна употреба, които бяха търсени по време на Студената война, преди всичко създаването на точни и евтини сензори от различни видове (проектирането на перспективни самолетни бойни самолети например изискваше значителен брой експерименти), подходящи за масово производство.

Не е изненадващо, че вторият етап в развитието на технологиите е свързан изключително с мощни индустриални (по-точно военно-промишлени) компании: такива грандове като Fairchild, Westinghouse, Honeywell бързаха да комерсиализират първите експериментални разработки. Отне доста време да се комерсиализира и едва в началото на 70-те години академичната наука започна да получава целево финансиране от индустрията за решаване на проблемите с намаляването на разходите и разширяването на обхвата на приложение на MEMS устройства. Десет години по-късно този етап също беше преодолян - и беше време за производството на микромашини. Можем да предположим, че микромеханичната ера започва в края на деветдесетте години на миналия век.

Много експерти, включително специалисти от една от водещите компании в тази област - Интегрирани сензорни системи - смятат, че MEMS технологията внася буквално революционни промени във всяко приложение, като комбинира микроелектроника на базата на силиций с микромеханична технология, което позволява системата да бъде внедрена на един SoC чип ( системи-на-а-Chip). По този начин технологията MEMS даде нов тласък на развитието на инерциални навигационни системи и интегрирани системи, проправяйки пътя за разработването на „интелигентни“ продукти, увеличавайки компютърните възможности на микросензорите и разширявайки дизайнерските възможности на такива системи.

Силиконовата обемна микропроцесора включва технология за дълбоко обемно ецване. С този процес обемната структура се получава вътре в субстрата поради неговите анизотропни свойства, т.е. различни скорости на офорт на кристала в зависимост от посоката на кристалографските оси. Обемната структура също може да бъде получена чрез метода на растеж, когато няколко субстрата са слети и образуват вертикални връзки на атомно ниво.

По време на повърхностната микромеханична обработка се образува триизмерна структура поради последователното суперпозиция на основните тънки филми и отстраняването на спомагателни слоеве в съответствие с необходимата топология. Предимството на тази технология е възможността многократно да премахвате (разтваряте) спомагателните слоеве, без да увреждате връзките на основните слоеве. А основната му особеност е, че е съвместима с полупроводниковата технология, тъй като конвенционалната CMOS технология се използва за микропроцесора.

Националната лаборатория Sandia е разработила пробна сонда, която може да открие движение при по-малко от 1 nm (Фигура 1). Основната част на устройството е решетка, изработена от две припокриващи се гребени (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, разширявайки или стеснявайки решетката, образувана от пресичащи се зъби. Промяната на пролуките на решетката влияе върху оптичните й свойства и лазерният лъч, отразен от припокриващите се зъби, ще бъде забележимо ярък или тъп. Счита се за възможно използването на такъв детектор като основа на навигационно устройство, което може да работи независимо от сателитната мрежа на глобалната система за позициониране.

Фигура 2.1 - MEMS LLNL 100 сензор (в сравнение с монета)

Традиционно системите за позициониране, базирани на движение, страдат от натрупването на малки грешки. С течение на времето тези грешки могат да доведат до показания, които се отклоняват с километри от реалното положение на обекта. Позиционното фиксиране осигурява много по-бавно влошаване на производителността. Освен това устройството може да работи под вода и в тунел, където GPS сигналът не преминава.

<== предишна статия | следваща статия ==>





Прочетете също:

Потенциометричен анализатор

Обяснение на понятията екситон и поляритон

Неутронна дифракция

Импулсни компресори

Ядрено-магнитен резонанс

Meisner ефект и неговото практическо приложение

Областта на рецептивните полета на сетивните неврони

Капацитивен имуносензор

Основи на взаимодействието на електромагнитните вълни и лъчите на частиците с материята

Принципи на конструкцията и особености на работата на електромеханичните квантови осцилаторни системи

Връщане към съдържанието: Физически явления

Преглеждания: 3039

11.45.9.191 © ailback.ru Той не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно използване. Има ли нарушение на авторски права? Пишете ни | Обратна връзка .