Микроэлектромеханические системы, МЭМС — технологии и устройства, объединяющие в себе микроэлектронные и микромеханические компоненты. МЭМС-устройства обычно изготавливают на кремниевой подложке с помощью технологии микрообработки, аналогично технологии изготовления однокристальных интегральных микросхем. Типичные размеры микромеханических элементов лежат в диапазоне от 1 микрометра до 100 микрометров, тогда как размеры кристалла МЭМС микросхемы имеют размеры от 20 микрометров до одного миллиметра.

Применение

В настоящее время МЭМС технологии уже применяются для изготовления различных микросхем. Так, МЭМС-осцилляторы в некоторых применениях заменяют^[1] кварцевые генераторы. МЭМС технологии применяются для создания разнообразных миниатюрных датчиков, таких как акселерометры, датчики угловых скоростей, гироскопы^[2], магнитометрические датчики, барометрические датчики, анализаторы среды (например для оперативного анализа крови).

Материалы для производства МЭМС

МЭМС технология может быть реализована с использованием целого ряда различных материалов и технологий производства, выбор которых будет зависеть от создаваемого устройства и рыночного сектора, в котором он должен работать.

Кремний

Кремний является материалом, используемым для создания большинства интегрированных цепей, используемых в потребительской электроникe в современном мире. Распространенность, доступность дешевых высококачественных материалов и способность к применению в электронных схемах делает кремний привлекательным для применения его при изготовлении МЭМС.

Кремний также имеет значительные преимущества перед другими материалами благодаря своим физическим свойствам. Монокристалл кремния почти идеально подчиняется закону Гука. Это означает, что при деформации он не подвержен гистерезису и, следовательно, энергия деформации практически не рассеивается.

Также кремний очень надежен при сверхчастых движениях, так как он обладает очень малой усталостью и может работать в диапазоне от миллиардов до триллионов циклов без разрушения.

Основные методы получения всех МЭМС-устройств на основе кремния: осаждение слоев материала, структурирование этих слоев с помощью фотолитографии и травления для создания требуемой формы.

Полимеры

Несмотря на то, что электронная промышленность обеспечивает широкомасштабный спрос на продукцию кремниевой промышленности, кристаллический кремний по прежнему является сложным и сравнительно дорогим материалом для производства. Полимеры, с другой стороны, можно производить в больших объемах, с большим разнообразием характеристик материала. МЭМС устройства могут быть сделаны из полимеров с помощью таких процессов, как литьевое формование, штамповка или стереолитография; они особенно хорошо подходят для применения при изготовлении микрофлюидных устройств, таких, как одноразовые картриджи анализа крови.

Примечания