مقاله سیستم های میکروالکترو مکانیکی

بخشی از مقاله

خلاصه :

فناوری MEMS یا فناوری سیستمهای میکروالکترومکانیکی ، حاصل تلفیق اجزای مکانیکی، حسگرها، محرکها و قطعات الکترونیکی بر روی یک لایه سیلیکون به کمک فناوری ساخت تراشههای میکرونی است. فناوری MEMS امکان تلفیق میکروالکترونیک را با درک فعال و اعمال کنترلی فراهم کرده، فضای طراحی و کاربرد را بسط میدهد.فناوری MEMSیا فناوری سیستمهای میکروالکترومکانیکی ، حاصل تلفیق اجزای مکانیکی، حسگرها، محرکها و قطعات الکترونیکی بر روی یک لایه سیلیکون به کمک فناوری ساخت تراشههای میکرونی است.فناوری MEMS توانایی کشفیات جدیدی را در علوم و مهندسی دارد مانند : میکروسیستمهای واکنشهای زنجیرهای پلیمراز - PCR - برای تقویت و شناسایی DNAو میکروسکپهای تونلزنی پیمایشگر - STM - که با فرآیندهای ماشینکاری میکرونی ساخته شدهاند و همچنین تراشههای زیستی شناساگر عوامل خطرناک شیمیایی و بیولوژیکی و فناوری جهشی میکروسیستمها جهت غربال و انتخاب سریع دارو.

فناوری MEMS مزایای متعددی دارد.فناوری گستردهای است که بالفعل میتواند تأثیر مهمی بر انواع تولیدات تجاری و نظامی بگذارد. هماکنون MEMS در هر چیزی، از نمایش فشار خون گرفته تا سیستمهای تعلیق فعال خودروها active suspension  systemsمورد استفاده قرار میگیرد.میکروماشینکاری سطحی3 میکروماشینکاری حجمی4 و LIGA5 روش های کلی ساخت و متبلور شدن دیاکسید سیلیکون14 و مقاومت نوری15 و در معرض گذاشتن حکاکی نوری و توسعه آن16 و قلم زدن دیاکسید سیلیکون و تهنشین شدن پلیسیلیکون و مسطح کردن مقاومت نوری و ماسک نوری و قلم زدن پلی سیلیکون و حذف مقاومت نوری و تهنشین شدن فلوئورید نیکل17 از مراحل اساسی ساخت MEMSها هستند

کلمات کلیدی: فناوری MEMS ، سیستم های میکروالکترومکانیکی

.1 مقدمه :

فناوری MEMS یا فناوری سیستمهای میکروالکترومکانیکی ، حاصل تلفیق اجزای مکانیکی، حسگرها، محرکها و قطعات الکترونیکی بر روی یک لایه سیلیکون به کمک فناوری ساخت تراشههای میکرونی است. در واقع … MEMS » ، »ریزفناوری ها « یا سیستم های میکرو الکترو مکانیکی در واقع تلفیقی از اجزای مکانیکی ، حس گر ها ، بازو های مکانیکی و اجرای الکترونیکی هستند که بر روی لایه ای از ماده استراتژیک » سیلیکون « قرار دارند.این ساختار مکانیکی بسیار کوچک در ابعاد » میکرون « بر پایه تکنولوژی » تراشه های الکترونیکی « استوار است. امروز در کشور های پیشرفته جهان ، توسعه تلفیقی سیستم های مکانیکی و الکترونیکی در ابعاد بسیار کوچک مورد نظر است ، زیرا این بخش مهم علمی موجب افزایش سرعت و کم حجم شدن ابعاد صنایع در بخش صنعت خواهد شد. فناوری … MEMS » یا فناوری سیستم های میکرو الکترو مکانیکی ، در صنایع مختلف و اثرگذار جهان از جمله صنایع خودرو سازی ، موشکی ، تراشه ها و نظامی کاربرد بسیار زیادی دارند.امروزه لزوم توسعه این فناوری باعث شده است تا بسیاری از کشور های جهان برای توسعه این فناوری و تولید محصول اقداماتی انجام و در این راستا سرمایه گذاری هایی صورت دهند.

کشور های ژاپن و کره جنوبی که از پیشگامان توسعه این فناوری در جهان بودند ، امروزه تولیدات بسیاری در زمینه صنایع خودرو سازی و محصولات الکترونیکی » ریزفناورانه « دارند. در حالی که بر اساس آمار های ارائه شده نیاز به … MEMS » روز به روز در حال گسترش است ، بازار این فناوری در سال 2011 از مرز 11 میلیارد دلار گذشت ، ضمن این که نکته قابل تأمل دخالت تنها چند کشور در صادرات محصولات این فناوری است.از دیگر موارد برجسته در این موضوع نیاز روز افزون به این فناوری با توجه به این مسأله که بشر دریافته است باید نیاز های خود را بدون ایجاد آلودگی و اشغال فضای بیهوده توأم با سرعت بیشتر برطرف کند. به طور کلی مطالعه و ارزیابی عملکرد برای توسعه تولید و تجاری سازی محصولات بر پایه ریزفناورانه می تواند الگویی مفیدی برای شکل دهی یک مدل توسعه در کشور ما باشد ، زیرا تجارت پر سود این فناوری و آینده صنعتی دنیا و ارتباط آن با این فناوری کتمان ناپذیر است ؛ ضمن این که برطرف کردن نیاز های اصلی صنعتی کشور در گرو توسعه این فناوری است.

.2 ویژگی های فناوری: MEMS

در حالی که قطعات الکترونیکی با استفاده از روال ساخت مدار مجتمع - IC - ساخته میشوند - همانند فرآیندهای CMOS، Bipolarو یا - BICMOS ، عناصر میکروماشینها از طریق فرآیندهای ماشین کاری میکرونی - - Micromachining تولید میشوند به این ترتیب که بر حسب مورد، قسمتهایی از ویفر - Waf ER - برداشتهشده یا لایههای جدیدی به آن اضافه میشود MEMS. با تلفیق میکروالکترونیک سیلیکونی با فناوری ماشین کاری میکرونی، نوید تحول را در تقریبا" هرنوع محصولی میدهد تا به این ترتیب به "نظام روی یک تراشه" جامه عمل بپوشاند MEMSفناوری. واقعاً توانایی است که با درک و کنترل قابلیتهای "میکروسنسورها" و "میکرو محرکها" و به همراه آوردن توانایی محاسبات دستگاههای میکروالکترونیکی, موجب پیشرفت در تولیدات هوشمند میشود MEMS همچنین فناوری بسیار گسترده و مستعدی است، چه در کاربرد و چه در نحوه ساخت و طراحی ابزارها.

فناوری MEMS امکان تلفیق میکروالکترونیک را با درک فعال و اعمال کنترلی فراهم کرده، فضای طراحی و کاربرد را بسط میدهد. فناوری MEMS یا فناوری سیستمهای میکروالکترومکانیکی ، حاصل تلفیق اجزای مکانیکی، حسگرها، محرکها و قطعات الکترونیکی بر روی یک لایه سیلیکون به کمک فناوری ساخت تراشههای میکرونی است مدارهای پیوسته میکروالکترونیکی - IC - میتوانند بعنوان مغز متفکر سیستمها باشند و MEMS با اضافهکردن "چشم" و "بازو" ، این قدرت تفکر را توسعه میدهد تا این میکروسیستمها بتوانند محیط اطرافشان را حس کرده و کنترل نمایند. این حسگرها در سادهترین حالت خود با کمک اندازهگیری پدیدههای مکانیکی، گرمایی، زیستی، شیمیایی، نوری و مغناطیسی، اطلاعات را از محیط جمعآوری میکنند. پس از اخذ اطلاعات از حسکنندهها, دستگاههای الکترومکانیکی به کمک قدرت تصمیمگیری خود، محرکها را به پاسخهایی چون : حرکت، جابجایی، تنظیمکردن، پمپکردن و فیلترکردن وادار کرده, محیط را به سمت نتایج موردنظر هدایت میکنند. از آنجا که دستگاههای MEMS همانندIC ها با تکنیکهای ساخت ناپیوسته ساخته میشوند، میتوان سطح بسیار بالایی از کارکرد، اطمینان و پیچیدگی را با هزینه اندک بر روی تراشه کوچک سیلیکونی شکل داد.

.....کلیه مقالات کامل توسط داوران کنفرانس مورد ارزیابی قرار میگیرند. به این منظور لازم است فایلهای مقاله، که مطابق با ضوابط این راهنما تهیه شده است، با فرمت doc از طریق سایت کنفرانس ارسال گردد. همچنین فایل مورد نظر باید حاوی متن مقاله و کلیه اجزاء آن شامل شکلها و جداول باشد. چگونگی پذیرش مقاله به اطلاع مولف رابط خواهد رسید. با اینحال آخرین وضعیت مقالات در هر لحظه از طریق تارنمای کنفرانس قابل پیگیری میباشد. در صورت پذیرش، لازم است مولفین مقاله، اصلاحات خواسته شده داوران را در نسخه نهایی و در مدت زمان خواسته شده اعمال نموده و نسخه نهایی را از طریق تارنمای کنفرانس ارسال نمایند.

.3 کاربرد فناوری: MEMS

فناوری MEMS توانایی کشفیات جدیدی را در علوم و مهندسی دارد، مثل: * میکروسیستمهای واکنشهای زنجیرهای پلیمراز - PCR - برای تقویت و شناساییDNA *میکروسکپهای تونلزنی پیمایشگر - STM - که با فرآیندهای ماشینکاری میکرونی ساخته شدهاند *تراشههای زیستی شناساگر عوامل خطرناک شیمیایی و بیولوژیکی *فناوری جهشی میکروسیستمها جهت غربال و انتخاب سریع دارو ابزارهای MEMS در بازارهای مختلف صنعتی, تعیینکننده کیفیت محصولات شده و پیشبینی میشود که این فناوری سالانه %50 رشد داشته باشد. اگرچه وسایل MEMS خیلی کوچک اند - مثلا MEMS "دارای موتورهای الکتریکی کوچکتر از قطر موی انسان است - ولی اهمیت فناوری MEMS فقط به اندازه آنها مربوط نمیشود. علاوه بر این، MEMSفقط به پایه سیلیکونی محدود نمیشود، هرچند سیلیکون به دلیل داشتن خواص عالی به یک انتخاب جالب توجه برای مصارف مکانیکی با کیفیت بالا تبدیل شده است -     .مثلا" نسبت استحکام به وزن برای سیلیکون از خیلی از مواد مهندسی دیگر بالاتر است، که ساخت وسایل مکانیکی با پهنای باند وسیع - band width - را ممکن میسازد .

- در عوض،  MEMSفناوری تولیدی است که راه جدیدی برای ایجاد سیستمهای الکترومکانیکی ارائه میدهد با تکنیکهای تولید ناپیوسته ارائه میدهد، مانند روش تولید مدارهای مجتمع که باعث تولید عناصر الکترومکانیکی در کنار قطعات الکترونیکی میشود. برنامه های کاربردی متعددی برای MEMS و فناوری نانو وجود دارد. به عنوان یک تکنولوژی دستیابی به موفقیت، امکان همکاری بی نظیر بین زمینه های مرتبط مانند زیست شناسی و میکرو الکترونیک، بسیاری از برنامه های جدید MEMS و Nanotechnology ظهور خواهند کرد و فراتر از آنچه که در حال حاضر شناخته شده یا شناخته شده است گسترش می یابد. در اینجا چند برنامه کاربردی از علاقه فعلی وجود دارد:

بیوتکنولوژی:

MEMS و فناوری نانو، کشف جدیدی را در علم و مهندسی مانند میکروسکوپ پلیمراز - PCR - برای تقویت و شناسایی DNA، ELISA، الکتروفورز مویرگی، الکتروپورسیون، میکروسکوپهای تونل زنی میکروسکوپی - STM - ، biochip برای تشخیص عوامل شیمیایی و بیولوژیکی خطرناک و میکرو سیستم برای غربالگری و انتخاب داروهای با کارایی بالا رقم میزند.
دارو: طیف گسترده ای از برنامه های کاربردی برای MEMS در پزشکی وجود دارد. اولین و بسیار موفقترین کاربرد MEMS در پزشکی - حداقل از لحاظ تعداد دستگاهها و اندازه بازار - ، سنسور فشار MEMS است که برای چندین دهه استفاده شده