proiect MEMS

5/12/2018 proiect MEMS - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proiect-mems 1/18

PROIECT MEMSPROIECT MEMS

MICROACTUATORIMICROACTUATORI

STUDENT: CROITORU ALEXANDRUSTUDENT: CROITORU ALEXANDRUMASTER: AN IIMASTER: AN II

SPECIALIZAREA: MECANICA DE PRECIZIESPECIALIZAREA: MECANICA DE PRECIZIE



Ce inseamn MEMS?Ce inseamn MEMS?

Rspunsul scurt esteRspunsul scurt este ³masini³masinimicroscopice´microscopice´

MEMSMEMS--urile sunt sistemeurile sunt sistemeintegrate de dimensiuni miciintegrate de dimensiuni micicare sunt alctuite dincare sunt alctuite dinelemente electrice ielemente electrice imecanice.mecanice.MEMSMEMS--urile reprezint sistemeurile reprezint sistemecomplexe, care pot fi privite cacomplexe, care pot fi privite cadispozitive mecanice dedispozitive mecanice dedimensiuni foarte mici,dimensiuni foarte mici,integrând electronica aferent.integrând electronica aferent.



Multi oameni in domeniul MEMS impartasescMulti oameni in domeniul MEMS impartasescaceasi credinta ca dinamica structurala esteaceasi credinta ca dinamica structurala estefoarte importanta in proiectarea dispozitivelor foarte importanta in proiectarea dispozitivelor

MEMS si care furnizeaza atat oportunitati cat siMEMS si care furnizeaza atat oportunitati cat siprovocari pentru cercetatorii din domeniuprovocari pentru cercetatorii din domeniu..Impreuna cu oportunitatile, MEMS pun catevaImpreuna cu oportunitatile, MEMS pun catevamari provocari pentru modelare, manipulare simari provocari pentru modelare, manipulare sitestare a caracteristicilor dinamice aletestare a caracteristicilor dinamice alemicrodispozitivelor.microdispozitivelor.



Fabricarea MEMSFabricarea MEMS--urilor urilor

Fabricatia structurilor de tip MEMS este similaraFabricatia structurilor de tip MEMS este similaracu fabricatia conventionala a microcircuitelor cu fabricatia conventionala a microcircuitelor integrate la care se adauga o serie de tehnologiiintegrate la care se adauga o serie de tehnologiispecifice. Astfel, structurile MEMS sunt, înspecifice. Astfel, structurile MEMS sunt, îngeneral structuri multistrat realizate pringeneral structuri multistrat realizate prinsuccesiuni de procedee de depunere pe osuccesiuni de procedee de depunere pe ostructura de baza si de corodare cu diversestructura de baza si de corodare cu diversetehnologii, tehnologii numite generictehnologii, tehnologii numite generic""micromachining".micromachining".

Exista doua mari categorii de tehnologii deExista doua mari categorii de tehnologii deprelucrare:prelucrare: Surface micromachiningSurface micromachining sisi BulkBulkmicromachiningmicromachining



Microprelucrri de suprafaMicroprelucrri de suprafa ± ±surface micromachiningsurface micromachining

Acestea presupun prelucrarea la Acestea presupun prelucrarea lanivelul straturilor depuse pe unnivelul straturilor depuse pe unsubstrat i se bazeaz pesubstrat i se bazeaz peprocese de corodare selectiv aprocese de corodare selectiv aunor straturi, supranumite iunor straturi, supranumite istraturi de sacrificiu, realizândustraturi de sacrificiu, realizându--

se astfel structuri mecanicese astfel structuri mecanicesuspendatesuspendate (de tip lamele, bride,(de tip lamele, bride,etc., întâlnite la microsenzori)etc., întâlnite la microsenzori)sausau mobilemobile (roi, discuri,(roi, discuri,balamale, etc., întâlnite labalamale, etc., întâlnite la

micromotoare, microactuatori,micromotoare, microactuatori,etc.).etc.).



Microprelucrarea in volumMicroprelucrarea in volum ± ± bulkbulkmicromachiningmicromachiningTehnica de microprelucrare în volum aTehnica de microprelucrare în volum a

fost dezvoltat în anii '60 si permitefost dezvoltat în anii '60 si permitestructurarea siliciului pe trei dimensiuni.structurarea siliciului pe trei dimensiuni.Cu aceast tehnic se pot obtineCu aceast tehnic se pot obtinecomponente micromecanice direct dincomponente micromecanice direct dinplacheta de siliciu, având un raport deplacheta de siliciu, având un raport deaspect (ltime/înltime) ridicat.aspect (ltime/înltime) ridicat.



Microactuatori Microactuatori

MicroactuatoriiMicroactuatoriireprezint dispozitive cureprezint dispozitive cumrimea de la câivamrimea de la câivamicroni la câivamicroni la câivacentimetri i carecentimetri i care

materializeaz unmaterializeaz unprincipiu funcionalprincipiu funcionalaplicabil în lumea micro.aplicabil în lumea micro.Microactuatorii includ, deMicroactuatorii includ, deasemenea, aceiasemenea, aceiactuatori care suntactuatori care suntfabricai folosindfabricai folosind

tehnologiile specificetehnologiile specificemicromecanicii.micromecanicii.



Actuatorul pieptene poate fi Actuatorul pieptene poate ficonfigurat lateral sauconfigurat lateral sautransversal. Într transversal. Într--un actuator un actuator pieptene lateral, un set mobilpieptene lateral, un set mobil

(rotor) i un set fix (stator) de(rotor) i un set fix (stator) dedegete de pieptene suntdegete de pieptene suntpereche constand dintr pereche constand dintr--oopolarizare in c.c. si o comandapolarizare in c.c. si o comandain c.a. O pereche de degete,in c.a. O pereche de degete,care definesc o celul a unuicare definesc o celul a unuiactuator lateral pieptene esteactuator lateral pieptene este

prezentata în figuraprezentata în figura

O metod de actionare prinO metod de actionare prinimpingereimpingere--tragere, realizatatragere, realizata

prin utilizarea unui set deprin utilizarea unui set depiepteni similari dar opusi asapiepteni similari dar opusi asacum se arat în figura. poate ficum se arat în figura. poate fiutilizata pentru a anula alutilizata pentru a anula aldoilea termen al forteidoilea termen al forteielectrostatice generate.electrostatice generate.



Figura arat un actuator Figura arat un actuator pieptene transversal,pieptene transversal,care este larg utilizatcare este larg utilizatpentru a sesizapentru a sesizadeplasari foarte micideplasari foarte micidatorita capacitatii saledatorita capacitatii sale

înalte de sensibilitate la înalte de sensibilitate lamiscarea transversal,miscarea transversal,

în comparatie cu în comparatie custructurile pieptenestructurile pieptenelaterale.laterale.



MMicroactuatorii careicroactuatorii care

utilizeaz energiautilizeaz energiaoptic, prin intermediuloptic, prin intermediulfibrelor optice, sunt defibrelor optice, sunt deinteres în multe aplicaii.interes în multe aplicaii.O seciune transversalO seciune transversala unui astfel dea unui astfel demicroactuator, constândmicroactuator, constând

într într--o microcelula deo microcelula desiliciu care conine unsiliciu care conine unlichid i un absorbant delichid i un absorbant delumin, este prezentatlumin, este prezentat

în figura în figura alaturata.alaturata.



Microcelula esteMicrocelula esteermetic închis cu oermetic închis cu omembran elastic,membran elastic,ptrat, aceasta esteptrat, aceasta estesub tensiune mecanicsub tensiune mecanici se curbeaz sprei se curbeaz spreinterior în stare iniial.interior în stare iniial.

În figura În figura alaturataalaturata suntsunt

prezentate cele douprezentate cele doustri ale membranei.stri ale membranei.



O membran mecanica este definita aici ca oO membran mecanica este definita aici ca odiafragm cu stres initial mare, având odiafragm cu stres initial mare, având o

deformare sub presiune determinat în principaldeformare sub presiune determinat în principalde stresul iniialde stresul iniial

În plus, fa de diafragmele plane convenionale, În plus, fa de diafragmele plane convenionale,diferite diafragme ondulate, au fost folosite dediferite diafragme ondulate, au fost folosite deasemenea, de comunitatea MEMS, pentruasemenea, de comunitatea MEMS, pentrudiferite aplicatii ale dispozitivelor.diferite aplicatii ale dispozitivelor.



Tipuri de microactuatoriTipuri de microactuatori

Microactuatori electrostaticiMicroactuatori electrostatici



Microactuatori piezoelectriciMicroactuatori piezoelectrici



Aplicatii Aplicatii

Un micromotor nou, extremUn micromotor nou, extremde scalabilde scalabil èèi cu un cuplui cu un cuplufoarte mare pentru aplicafoarte mare pentru aplicaì ì iiii

MEMS i MOEMS folosindMEMS i MOEMS folosindrectificarea mecanic arectificarea mecanic amicrii de oscilaiemicrii de oscilaie..Caracteristica sa deCaracteristica sa defuncionare este destul defuncionare este destul debogat i scoate la ivealbogat i scoate la ivealdiferite moduri de excitare.diferite moduri de excitare.



O alta aplicatie aO alta aplicatie a

microactuatorilor este DMDmicroactuatorilor este DMDsau ÄDigital Micromirror sau ÄDigital Micromirror Device´.Device´. A Acest dispozitiv combinacest dispozitiv combina

oglinzile din aliaj deoglinzile din aliaj dealuminiu, actuatorialuminiu, actuatorielectrostatici pe baza deelectrostatici pe baza desiliciu, si microelectronicasiliciu, si microelectronicadin siliciu pentru a crea undin siliciu pentru a crea unÄintrerupator de lumina´.Äintrerupator de lumina´.



ConcluziiConcluzii

MEMS au capacitatea de a impacta aproapeMEMS au capacitatea de a impacta aproapeorice domeniu tehnic. Dimensiunile lor mici,orice domeniu tehnic. Dimensiunile lor mici,volumul mare i prevolumul mare i preì ì ul redus permit crearea uneiul redus permit crearea unei

serii de senzori de unic folosin i dispozitive.serii de senzori de unic folosin i dispozitive.Ele pot interaciona cu mediul la nivel molecular Ele pot interaciona cu mediul la nivel molecular pentru a atinge noi obiective.pentru a atinge noi obiective.Cu toate acestea, tehnologia MEMS este înc înCu toate acestea, tehnologia MEMS este înc înfaza de început a dezvoltrii. Este capabil defaza de început a dezvoltrii. Este capabil derevolurevoluì ì ionarea multor tehnologiiionarea multor tehnologii èèi poate aducei poate aducemulte beneficii în toate domeniilemulte beneficii în toate domeniile



V A MULTUMESC!V A MULTUMESC!

Documents

proiect MEMS