Mikroukład elektromechaniczny

Tani elektromechaniczny mikroukład nawigacji bezwładnościowej, używany w chirurgicznych urządzeniach Quantiteca

Przykład urządzenia pomiarowego MEMS i topografia jego powierzchni

Moduł LDC mikroskanera 1D z Instytutu Mikroukładów Fotonicznych im. Fraunhofera

Mikroukład elektromechaniczny, mikrosystem elektromechaniczny, mikrourządzenie elektromechaniczne, MEMS (od ang. microelectromechanical system) – zintegrowana struktura elektromechaniczna, której co najmniej jeden wymiar szczególny znajduje się w skali mikro (0,1–100 μm).

Mikroukład jest zwykle wykonywany w krzemie lub szkle przy użyciu technik mikroobróbki, na przykład trawienia anizotropowego (między innymi w wodorotlenku potasu). Inną techniką jest trawienie krzemu difluorkiem ksenonu:

2 XeF₂ + Si → 2 Xe↑ + SiF₄↑

Maski do tych procesów wykonywane są w typowych technikach mikroelektronicznych, podobnych do stosowanych przy wytwarzaniu przyrządów półprzewodnikowych i układów scalonych (np. fotolitografia). W ostatnich latach zwiększone zainteresowanie materiałami polimerowymi spowodowało jednak, że zaczęto rezygnować z używania krzemu z powodu jego wysokiej ceny. W przypadku układów polimerowych najczęstszymi technologiami są: wytłaczanie na gorąco, odlewanie w formie, wtryskiwanie; jeśli rezysty zaliczyć do tej grupy, to również technologie litograficzne.

Jednym z podziałów technologii wytwarzania mikroukładów jest podział ze względu na sposób wykonywania struktury:

• technologie bezpośrednie – struktura jest wykonywana w elemencie bezpośrednio według projektu, na przykład przy użyciu lasera sterowanego komputerowo
• technologie pośrednie – do wykonania struktury wykorzystywany jest pewnego rodzaju szablon, na przykład w fotolitografii jest to maska.

Przy tak niewielkich rozmiarach przyrządów ludzka intuicja bywa niewystarczająca do zrozumienia zjawisk rządzących ich działaniem. W mikroprzyrządach elektromechanicznych, na skutek dużego stosunku powierzchni do objętości, zjawiska elektrostatyczne i lepkościowe (zwilżania) mogą dominować nad efektami bezwładności masy lub pojemności cieplnej.

Zastosowania mikrourządzeń elektromechanicznych:

• czujniki:
  • przyspieszenia (akcelerometry):
    • w samochodach – wykrywanie momentu wypadku (uruchomienie poduszek powietrznych, napinaczy pasów itp.)
    • w aparatach fotograficznych – wykrywanie drgań (stabilizacja obrazu)
    • w komputerach – wykrywanie swobodnego spadania (zabezpieczenie dysku twardego przed uszkodzeniem w momencie upadku)
    • w nowoczesnych zabawkach
  • ciśnienia:
    • reaktory chemiczne
    • zbiorniki substancji
  • wibracji
  • przepływomierze
  • żyroskopy
  • pola magnetycznego (wykorzystujące efekt Halla)
• przełączniki optyczne
• rzutniki
• głowice drukarek atramentowych
• elektrody do badania mózgu
• endoskopia
• miniaturowe zegary atomowe
• mikroreaktory chemiczne (laboratoria chipowe)

Zobacz też

• mechatronika