Sistem Mekanik Mikro Elektro adalah sistem perangkat dan struktur miniatur yang dapat diproduksi menggunakan teknik fabrikasi mikro. Ini adalah sistem mikrosensor, mikroaktuator, dan mikrostruktur lainnya yang dibuat bersama pada substrat silikon umum. Sistem MEMs tipikal terdiri dari sensor mikro yang merasakan lingkungan dan mengubah variabel lingkungan menjadi sirkuit listrik . Mikroelektronika memproses sinyal listrik dan mikroaktuator bekerja sesuai untuk menghasilkan perubahan lingkungan.

Fabrikasi perangkat MEMs melibatkan metode fabrikasi IC dasar bersama dengan proses micromachining yang melibatkan pemindahan selektif silikon atau penambahan lapisan struktural lainnya.

Langkah-langkah Fabrikasi MEMs menggunakan Bulk Micromachining:

Teknik Mesin Mikro Massal yang Melibatkan Fotolitografi

Langkah 1 : Langkah pertama melibatkan desain sirkuit dan menggambar sirkuit baik di atas kertas atau menggunakan perangkat lunak seperti PSpice atau Proteus.
Langkah 2 : Langkah kedua melibatkan simulasi rangkaian dan pemodelan menggunakan CAD (Computer-Aided Design). CAD digunakan untuk mendesain topeng fotolitografi yang terdiri dari pelat kaca yang dilapisi dengan pola kromium.
LANGKAH 3 : Langkah ketiga melibatkan fotolitografi. Dalam langkah ini, film tipis dari bahan isolasi seperti Silikon Dioksida dilapisi di atas substrat silikon, dan di atasnya, lapisan organik yang sensitif terhadap sinar ultraviolet diendapkan menggunakan teknik pelapisan spin. Topeng fotolitografik kemudian ditempatkan dalam kontak dengan lapisan organik. Seluruh wafer kemudian terkena radiasi UV, memungkinkan pola topeng dipindahkan ke lapisan organik. Radiasi memperkuat fotoresistor yang melemahkannya. Oksida yang tidak tertutup pada fotoresis yang terpapar dihilangkan menggunakan asam klorida. Photoresist yang tersisa dihilangkan menggunakan asam sulfat panas dan hasilnya adalah pola oksida pada substrat, yang digunakan sebagai masker.
LANGKAH 4 : Langkah keempat melibatkan penghapusan silikon atau etsa yang tidak digunakan. Ini melibatkan pengangkatan sebagian besar substrat baik menggunakan etsa basah atau etsa kering. Pada pengetsaan basah, substrat direndam dalam larutan cair dari bahan kimia etsa, yang menggores atau menghilangkan substrat yang terbuka baik secara merata ke semua arah (etsa isotropik) atau arah tertentu (etsa anisotropik). Etchant yang populer digunakan adalah HNA (asam hidrofluorat, asam nitrat, dan asam asetat) dan KOH (Kalium Hidroksida).
LANGKAH 5 : Langkah kelima melibatkan penggabungan dua atau lebih wafer untuk menghasilkan wafer berlapis-lapis atau struktur 3 D. Ini dapat dilakukan dengan menggunakan ikatan fusi yang melibatkan ikatan langsung antara lapisan atau menggunakan ikatan anodik.
LANGKAH 6 : 6^thLangkah ini melibatkan perakitan dan integrasi perangkat MEMs pada chip silikon tunggal.
LANGKAH 7 : 7^thlangkah melibatkan pengemasan seluruh rakitan untuk memastikan perlindungan dari lingkungan luar, koneksi yang tepat ke lingkungan, gangguan listrik minimum. Paket yang biasa digunakan adalah paket kaleng logam dan paket jendela keramik. Chip diikat ke permukaan baik menggunakan teknik pengikatan kawat atau menggunakan teknologi flip-chip di mana chip diikat ke permukaan menggunakan bahan perekat yang meleleh saat pemanasan, membentuk sambungan listrik antara chip dan substrat.

Fabrikasi MEMs menggunakan Surface Micromachining

Pembuatan Struktur Kantilever menggunakan Surface Micromachining

Langkah pertama melibatkan pengendapan lapisan sementara (lapisan oksida atau lapisan nitrida) pada substrat silikon menggunakan teknik pengendapan uap kimia bertekanan rendah. Lapisan ini adalah lapisan pengorbanan dan menyediakan isolasi listrik.
Langkah kedua melibatkan pengendapan lapisan pengatur jarak yang dapat berupa kaca fosfosilikat, yang digunakan untuk menyediakan dasar struktural.
Langkah ketiga melibatkan pengetsaan lapisan berikutnya menggunakan teknik etsa kering. Teknik etsa kering dapat berupa etsa ion reaktif dimana permukaan yang akan dietsa mengalami percepatan ion gas atau etsa fase uap.
Langkah keempat melibatkan pengendapan kimiawi polisilikon doped fosfor untuk membentuk lapisan struktural.
Langkah kelima melibatkan etsa kering atau pengangkatan lapisan struktural untuk mengungkap lapisan di bawahnya.
Langkah ke-6 melibatkan penghilangan lapisan oksida dan lapisan pengatur jarak untuk membentuk struktur yang diperlukan.
Langkah-langkah lainnya serupa dengan teknik mesin mikro massal.

Pembuatan MEM menggunakan Teknik LIGA.

Ini adalah teknik fabrikasi yang melibatkan litografi, pelapisan listrik, dan pencetakan pada satu substrat.

Proses LIGA

1^stlangkah melibatkan pengendapan lapisan Titanium atau tembaga atau Aluminium pada substrat untuk membentuk pola.
dua^ndlangkah melibatkan pengendapan lapisan tipis Nikel yang bertindak sebagai dasar pelapisan.
3^rdlangkah melibatkan penambahan bahan sensitif sinar-X seperti PMMA (polimetil metha akrilat).
4^thlangkah melibatkan menyelaraskan topeng di atas permukaan dan mengekspos PMMA ke radiasi sinar-x. Area PMMA yang terpapar dihilangkan dan sisa yang ditutupi oleh masker dibiarkan.
5^thlangkah melibatkan penempatan struktur berbasis PMMA ke dalam bak elektroplating dimana Nikel dilapisi pada area PMMA yang dihilangkan.
6^thlangkah melibatkan penghapusan lapisan PMMA yang tersisa dan lapisan pelapisan, untuk mengungkap struktur yang diperlukan.

Keuntungan dari teknologi MEMs

“bagaimana cara kerja pengacau sinyal ”

Ini memberikan solusi yang efisien untuk kebutuhan miniaturisasi tanpa mengorbankan fungsionalitas atau kinerja.
Biaya dan waktu pembuatan berkurang.
Perangkat fabrikasi MEM lebih cepat, andal, dan lebih murah
Perangkat dapat dengan mudah diintegrasikan ke dalam sistem.

Tiga Contoh Praktis dari perangkat fabrikasi MEM

Sensor Kantung Udara Mobil : Aplikasi perintis perangkat fabrikasi MEM adalah sensor airbag mobil yang terdiri dari akselerometer (untuk mengukur kecepatan atau akselerasi mobil) dan elektronik kontrol unit yang dibuat pada chip tunggal yang dapat disematkan pada kantung udara dan dengan demikian mengontrol inflasi kantung udara.

Perangkat BioMEMs : Perangkat fabrikasi MEM terdiri dari gigi seperti struktur yang telah dikembangkan oleh Sandia National Laboratories yang memiliki ketentuan untuk menjebak sel darah merah, menyuntikkannya dengan DNA, protein, atau obat-obatan dan kemudian melepaskannya kembali.

Header Printer Inkjet: Perangkat MEMs telah dibuat oleh HP yang terdiri dari serangkaian resistor yang dapat ditembakkan menggunakan kontrol mikroprosesor dan saat tinta melewati resistor yang dipanaskan, akan menguap menjadi gelembung dan gelembung ini dipaksa keluar dari perangkat melalui nosel, ke atas kertas dan langsung mengeras.

Jadi saya telah memberikan ide dasar tentang teknik fabrikasi MEMs. Ini cukup rumit dari yang terlihat. Bahkan masih banyak teknik lainnya. jika Anda memiliki pertanyaan tentang topik ini atau listrik dan proyek elektronik Kenali mereka dan tambahkan pengetahuan Anda di sini.

Kredit Foto: