MEMS
MEMS (ראשי תיבות של: Micro Electro Mechanical System, תרגום: "מערכת מיקרו אלקטרו מכנית") היא משפחה של טכנולוגיות, חומרים ומעגלים משולבים ברמות מיקרו וננו (NEMS), המכילות רכיבים ומערכות אלקטרוניות, מכניות, אופטיות (MOEMS) ביולוגיות, (BioMEMS) ופיזיקליות אחרות, כולם ממוזערות המאפשרות מגוון רחב מאד של יישומים מתקדמים וחדשנים. הפוטנציאל של מכונות ממוזערות הובן הרבה לפני פיתוח הטכנולוגיה ובאה לביטוי בהרצאתו המפורסמת של פרופ' ריצ'רד פיינמן ב - 1959 "יש שפע מקום בתחתית" (There's Plenty of Room at the Bottom ). הטכנולוגיה הפכה למעשית כאשר אומצו טכנולוגיות ייצור מתחום המעגלים המשולבים בהם ריבוץ, אילוח, חימצון, molding ,plating וטכנולוגיות מזעור ושילוב נוספות.
חומרי MEMS
טכנולוגיית MEMS מנצלת מספר רב של חומרים וטכניקות ייצור שונות כאשר כל שיטה תלויה בסוג ההתקן וסקטור השוק שאליו המוצר מופנה.
צורן (סיליקון)
צורן הוא חומר הנפוץ ביותר בתעשיית המיקרואלקטרוניקה ובייצור מעגלים משולבים לצריכה המונית בעולם המודרני. יכולת המיזעור, זמינות של חומרי ייצור אכותיים וזולים, והיכולת לשלב טכנולוגיות רבות על מצע יחיד הופכים את הצורן לחומר אטרקטיבי למגוון רחב של יישומי MEMS. לצורן יתרונות רבים בגלל תכונות החומר. לצורן הבנוי מגביש יחיד ישנן תכונות מכניות של גמישות, לפי חוק הוק וכמעט שאין לו היסטרזיס ולכן גם הוא אינו מפזר חום ובעל אמינות גבוהה מבחינת עייפות החומר לפעולה של מיליארד או טריליון מחזורים ללא שבירה. הדרך הנפוצה ביותר ליצירת התקני MEMS על ידי שימוש בצורן היא על ידי ריבוץ של שכבות חומר כאשר התבניות לייצור השכבות נעשות באמצעות פוטוליתוגרפיה ואחר כך איכול (Etching, תצריב) ליצירת הרכיבים הרצויים.
פולימרים
פולימרים ניתנים לייצור בכמויות גדולות עם מגוון רחב של תכונות חומר להבדיל מצורן גבישי שהוא יחסית מסובך ויקר. התקני MEMS המיוצרים על ידי שימוש בפולימרים משתמשים עיצוב בהזרקה (Injection molding), הבלטה (Embossing) או סטריאוליתוגרפיה (Stereolithography) אשר מתאימים במיוחד לייצור מיקרופלואידיקה (Microfluidics).
מתכות
מתכות משמשות ליצירת אלמנטים רבים ב MEMS. למרות שלמתכות אין את היתרונות מבחינת התכונות המכניות שיש לצורן, כאשר נעשה שימוש בהם תוך התחשבות במגבלותיהם, מתכות יכולות להיות אמינות מאד. מתכות שימושיות הן זהב, ניקל, אלומיניום, כרום, טיטניום, טונגסטן, פלטינה ו כסף.
יישומים
- מדפסת הזרקת דיו אשר כוללת התקנים פיאזואלקטריים או תרמיים.
- מד תאוצה ברכבים חדשנים למגוון יישומים וביניהם חיישנים לכריות אוויר וחיישני תאונות.
- גירוסקופ - מד תאוצה זוויתית.
- מיתוג אופטי טכנולוגיה המשמשת בתקשורת, תקשורת נתונים ברמה הפיזית של מודל ה OSI לניתוב והסטה אופטיים של אלומות בנתבים אופטים.
- Bio-MEMS או ביו שבבים יישומים בביו רפואה, ביוטכנולוגיה, רפואה ובריאות. טכנולוגיית מעבדה על שבב, ביוסנסור.
- צגי IMOD - Interferometric Modular Display המשמשים ליישומים באלקטרוניקה בידורית כמו צגים להתקנים ניידים. על ידי אפנון אינטרפרומטרי.
תהליכי ייצור ב-MEMS
ריבוץ (דפוזיציה)
אחד מאבני הבניין הבסיסיים בתהליכי הייצור ב MEMS היא היכולת לרבץ שכבות דקות של חומר עם עובי בין כמה ננומטרים ספורים ועד ל 100 מיקרומטר. שיטת הריבוץ הנפוצות הן: אלקטרו-שיטוח (Electroplating), ריבוץ מותז (Sputter deposition), ריבוץ אדים פיזיקלי (Physical vapor deposition) וריבוץ אדים כימי (Chemical vapor deposition).
פוטוליתוגרפיה
ערך מורחב – פוטוליתוגרפיה
RF MEMS
NEMS
- ערך מורחב – NEMS
MOEMS
התקני MOEMS כוללים בתוכם גם רכיבים אופטיים ופוטוניים כמו סיבים אופטיים, לייזרים, מראות לניתוב אור ליישומי מיתוג אופטי בתקשורת אופטית, מצלמות וגלאים אופטיים כדוגמת כמוסה המכילה מצלמה ומערכת שידור המאבחנת מחלות במעיים של חברת גיוון אימג'ינג.
BioMEMS
מערכות MEMS ביולוגיות כוללות בתוכן מרכיבים המסוגלים לטפל, לנטר רקמות ביולוגיות, לעורר ניורונים, מיקרו ביו-חיישנים ( BioSensor) ביולוגיים המסוגלים לזהות מולקולה ביולוגית מסוימת ולמדוד ריכוז של חומר מסוים במערכת ביולוגית כגון התקן תת-עורי מבוסס MEMS לגילוי רמות הסוכר בדם אצל חולי סוכרת.
מחקר ופיתוח
מבנה התעשייה
ראו גם
לקריאה נוספת
- Maluf N. An introduction to microelectromechanical system (MEMS) engineering Artech House, 2000
קישורים חיצוניים
| מיזמי קרן ויקימדיה |
|---|
 ערך מילוני בוויקימילון: MEMS |
- A MEMS STEAM TURBINE POWER PLANT-ON-A-CHIP, L. G. Fréchette, C. Lee, S. Arslan, Y-C. Liu, Proc. PowerMEMS’03, Makuhari, Japan, 4-5 December 2003.
- The Outer Limits, Mind Reacher
- Videos on MEMS and their applications.