بخشی از مقاله
چکیده
سی ستم های میکرو الکترونیک و میکرو الکترومکانیک - ممز - به تازگی به دلیل یافتن راهکارهای جدید مورد توجه بسیاری از محققان و دانشمندان قرار گرفته و با توجه به پتانسیل بالقوه شان کاربردهای این سیستم ها رو به افزایش است. در دهه های میلادی اخیر فناوری های های تک به سمتی در حال حرکت هستند که نیاز به ترکیب علوم و فنون جدید، مختلف و همچنین یافتن راهکاری جدید برای رفع نیازهای غیر قابل پیش بینی و پیچیده بشر به خصوص در امور دفاعی کاملا محسوس می باشد
تکنولوژی ساخت ممز ب سیار مشابه تکنولوژی موجود در مدارات مجتمع الکترونیکی - میکروالکترونیک - است .از این رو در این مقاله پیوند ممز و میکروالکترونیک که پیوندی ناگسستنی است مطرح شده است. در این راستا، در جهت توسعه و تبیین علوم و فناوری های نوین و نوظهور، مقاله حاضر، تحلیل و تبیین مفاهیم پایه سیستم های میکروالکترونیک و میکروالکترو مکانیک را با عنوان بررسی و تحلیل فناوری های قدرت ساز میکروالکترونیک در جهان با رویکرد پیش بینی پتانسیل ها و همچنین نیازهای جمهوری اسلامی ایران برای سال افق سال1404 خورشیدی با توجه به اطلاعات موجود در داخل کشور مورد ارزیابی قرار داده است.
مقدمه:
فناوری میکروالکترونیک و بالطبع آن فناوری ممز که از دل فناوری میکروالکترونیک بیرون می آید، نهایت توانایی فناوری است که تقریبا می تواند هر پدیده فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی را در یکجا جمع کند و لذا با اکثر حوزه های دانش مرتبط است .این پدیده ها می تواند شامل حرکت های مکانیکی، نور، صدا، پدیده های شیمیایی و بیولوژیکی، امواج رادیویی، مدارات الکترونیک و بالاخره محا سبات کامپیوتری با شد که تماما می توانند در یک قطعه واحد گرد هم آیند .در این قطعه انواع حسگر به همراه انواع عملگر و نیز قدرت محاسباتی و الگوریتم های تصمیم گیری امکان حضور دارند.
میکروالکترونیک ناحیه ای از تکنولوژی الکترونیک مرتبط با سیستم های الکترونیک ساخته شده از قطعات و یا عناصر بسیار کوچک الکترونیکی است .بسیاری از کامپیوترهای امروزی، سیستم های سلاح، سیستم های ناوبری، سیستم های ارتباطی و سیستم های رادار از فن آوری میکرو الکترونیک به طور گسترده استفاده می کنند[ 1 منظور از میکروالکترونیک مدارهای مجتمع میکروالکترونیکی می باشد که عملکرد آنها به پدیده های فیزیکی ای بستگی دارد که در مواد - به خصوص مواد نیمه هادی از جنس سیلیکون - در مقیاس میلیونیم متر یا کمتر روی می دهند.
مجموعه فناوری میکروالکترونیک شامل همه فناوری های مورد استفاده در فرآیندهای طراحی، تولید مواد اولیه، ساخت قطعه یا سی ستم، آزمایش و ب سته بندی ادوات الکترونیکی با ابعاد میکرومتری یا کمتر می با شد .علاوه بر مح صولات فیزیکی، محصولات فکری و خدمات مرتبط با ساخت ادوات میکروالکترونیک نیز مدنظر است .بنابراین خدماتی مانند تولید ابزار و نرم افزارهای طراحی، طراحی یکپارچه مدارها و سیستم های میکروالکترونیک، طراحی و تولید دستگاه ها و ابزارهای دقیق مورد نیاز برای تولید مدارهای مجتمع در ابعاد میکرومتری و ساخت دستگاه های اندازه گیری نیز در محدوده قرار دارند .
همچنین، ممز یک تکنولوژی است که ویژگی خصوصیات الکتریکی و مکانیکی دارد .برای ساخت این ادوات از تکنیک ها و موادی که در ساخت مدارهای مجتمع به کار می روند استفاده می شود
.مدارهای میکروالکترونیک می تواند به عنوان مغز متفکر یک سیستم باشد و ممز این قابلیت تصمیم گیری را با چشم ها و بازوهایی گسترش داده تا به میکروسیستم ها اجازه دهد که از محیط به وسیله اندازه های مکانیکی، دمایی، بیولوژی، شیمیایی، نوری، مغناطی سی و ... اطلاعاتی جمع آوری کنند .ممز بیانگر انقلابی نوین در زمینه مح صولات مجتمع سازی سیلیکون - بر پایه تکنولوژی میکروالکترونیک و میکروماشین ها - می باشد که در جهت ممکن ساختن تحقق کامل سیستم ها در یک ترا شه* ا ست.
تمام ادوات در حوزه ممز را می توان هم به طور م ستقل و هم به شکل ف شرده و مجتمع با سایر المان ها تهیه نمود. یک خط مشی یگانه است که امکان ساخت و بهره برداری از عناصر های ممز - MST - در واقع تکنولوژی میکرو سی ستم ها ممز را با تمام ویژگی های منح صر به فرد شان در کنار سایر اجزای الکترونیکی مدار فراهم می کند .این ویژگی ها را می توان سایز کوچک، قیمت پایین، م صرف توان کم، قابلیت اطمینان بالا و در نهایت امکان ف شرده سازی با سایر اجزای الکترونیکی و مکانیکی برشمرد
.مزیت های تکنولوژی ممز نسبت به سایر تکنولوژی های مدار مجتمع عبارتند از: کاهش هزینه در ساخت ثبات قطعه به قطعه از تکنولوژی لیتوگرافی و زدایش پیشرفت نقش کلی آنها در مقیاس پایین و منجر شدن به کاهش وزن و اندازه در واقع سی ستم های میکروالکترومکانیکی، سی ستم هایی مت شکل از میکرو ساختارها، میکرو ح سگرها، مدارهای میکروالکترونیکی و میکرو تحریک کننده ها هستند .میکرو ساختار چارچوب سیستم را تشکیل می دهد، میکرو حسگر سیگنال ها را جستجو می کند، مدار میکروالکترونیکی سیگنال های دریافتی را پردازش کرده و به میکرو محرک فرمان پاسخ به سیگنال ها را می دهد.
البته تعاریف دیگری در مراجع مختلف ذکر شده اند که از آن جمله می توان به موارد ذیل ا شاره کرد: دان سته اند که راه های جدیدی از ترکیب حس کردن، پردازش سیگنال و تحریک در MST برخی آن را معادل با مقیاس میکرو ارائه می دهد و برخی آن را فقط شامل میکروالکترومکانیکی سطحی دانسته اند که عملکردهای حس کردن و یا تحریک کردن را علاوه بر معادل های الکترونیکی آن دارا است - IC - یک تراشه سیستم های میکرو الکترومکانیکی به وسایلی با طول مشخصه ی بین یک میکرون تا یک میلیمتر که ترکیبی از اجزای کانیکی و الکتریکی ه ستند و با ا ستفاده از تکنولوژی پردازش ه سته ای مدار مجتمع ساخته می شوند گفته میشود.
پژوهش در حوزه میکرو ساختارها از دهه ی 1950 میلادی شروع شد ولی کاربردها و محصولات در مقیاس تجاری آن از اواسط دهه 1990 میلادی رونق یافت . تجهیزات الکترونیکی از میکروساختارها با استفاده از و تجهیزات مکانیکی از آنها با استفاده - - CMOS,Bipolar,BICMOS تکنولوژی مدارهای مجتمع - همانند فرآیندهای از میکرو ماشینکاری حجمی، میکرو ماشینکاری سطحی، میکرو ماشینکاری الکترو دشارژ واچ لیزری ساخته می شوند .به این ترتیب که بر حسب مورد، قسمتهایی از ویفر - *یک قطعه نازک که بر روی آن مدارات مجتمع جهت ایجاد یک ترا شه قرار دارند و معمولا از جنس سیلیکون است - برداشته شده و یا لایه های جدیدی به آن اضافه می شود .
تجهیزات زیادی از میکروسیستم ها در شاخه های گوناگون با موفقیت به کار گرفته شده اند که از جمله کاربردهای آن می توان به کاربرد در صنایع اتومبیل سازی مثل شتاب سنج کیسه های هوا، مبادله کننده های گرما برای سرد کردن مدارهای الکترونیکی، صنایع پزشکی مانند سنسورهای فشار، فناوری اطلاعات و هوا و فضا اشاره کرد .این تجهیزات می توانند با جایگزینی به جای معادل های حجیم آنها از لحاظ کارایی ضمن کاهش هزینه، حجم و انرژی م صرفی باعث شوند که حجم تولید افزایش یابد .
به عنوان مثال، یک و سیله ی میکروالکترومکانیکی مشهور، شتاب سنج کیسه ی هوای اتومبیل است که اخیرا با یک تراشه ی 3 دلاری به جای سنسور معادل سنتی آن با قیمت 80 دلاری جایگزین شده است. سیستم های ممز در قالب ساختارهایی مانند میکروتیرها، میکرو صفحات، میکرو شل ها و ... مورد مطالعه پژوهشگران قرار گرفته است که منجر به طراحی و مطالعه انواع تجهیزات در ابعاد میکرو از قبیل میکرو سوییچ ها، میکرو آیینه ها، میکرو رزوناتورها و بسیاری تجهیزات دیگر شده است.
مزیت و تنوع کاربرد این سیستم ها باعث پیشرفت و توسعه صنعتی این تکنولوژی در عرصه های مختلف شده است .نمونه ای از آنها سیستم های ممز است .این حقیقت که سیستم های ممز می توانند بر ا ساس فناوری مدارات مجتمع و نیمه هادی ها ساخته شوند، موجب تولید انبوه این تجهیزات گردید .علاوه بر آن، قیمت ارزان، وزن کم، ابعاد کوچک، مصرف انرژی پایین و عمر طولانی، سبب گ سترش و کارایی روزافزون این سی ستم ها شده ا ست .در سالهای اخیر، فرآیند کاهش ابعاد و کوچک سازی قطعات بیشتر توسعه یافته تا آنجا که امروزی فناوری نانو و ... توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب کرده است.
همچنین، آ سان ترین روش جهت معرفی سی ستم های میکرو الکترومکانیک، دقت به ا سم این سی ستم می با شد .میکرو نشان دهنده ابعاد این وسایل - محدوده ای بین1 تا 1000 میکرومتر - می باشد" .الکترو "به معنای استفاده از انرژی الکتریکی در این مجموعه می باشد، برای نمونه حسگرهای دارای خروجی و عملگرها دارای ورودی انرژی الکتریکی می باشند" .مکانیک "نیز معرف وجود نیرو، رفتار و ساختارهای مکانیکی در این وسایل می باشد .بنابراین همانطور که از عنوان این سیستم ها پیدا می باشد، باید مجموعه ای از پدیده ها را به هنگام مطالعه رفتار آنها مورد بررسی قرار داد. در تعاریف و معرفی های دیگر آثار درباره ممز می توان بیان کرد که: واژه سیستم های میکروالکترومکانیکی یا همان ممز معرف یک فرآیند تکنولوژی است که برای بوجود آوردن سیستم ها و ادوات یکپارچه - مجتمع - با ترکیب عناصر الکتریکی و مکانیکی به کار می رود .
این سیستم ها عموما در سایزهای کمتر از یک میکرومتر تا چند دهم میلیمتر ساخته می شوند .از محصولات نوعی ممز می توان به محرک ها، سن سورها و ... اشاره کرد که تاکنون انواع سنسورهای گرمایی، نوری، مکانیکی و مغناطیسی تهیه و آزموده شده اند
