MEMS (микроэлектромеханическая система) - это миниатюрная машина, имеющая как механические, так и электронные компоненты. Физические размеры MEMS могут варьироваться от нескольких миллиметров до менее чем одного микрометра, что во много раз меньше толщины человеческого волоса.&
Маркировка MEMS используется для описания как категории микромехатронных устройств, так и процессов, используемых при их изготовлении. Некоторые МЭМС даже не имеют механических частей, тем не менее они классифицируются как МЭМС, поскольку они миниатюризируют структуры, используемые в обычном оборудовании, такие как пружины, каналы, полости, отверстия и мембраны. Поскольку некоторые MEMS-устройства преобразуют измеренный механический сигнал в электрический или оптический сигнал, их также можно называть преобразователями. В Японии МЭМС более известны как микромашины, а в европейских странах МЭМС чаще называют технологией микросистем (MST).
Как создаются MEMS?
МЭМС состоят из таких частей, как микросенсоры, микропроцессоры, микроактуаторы, блоки обработки данных и детали, которые могут взаимодействовать с внешними элементами.
В отличие от обычных мехатронных устройств, MEMS часто изготавливаются с использованием тех же методов серийного изготовления, которые используются для создания интегральных схем (ИС), и многие коммерческие продукты MEMS интегрируются и упаковываются вместе с ИС. Изготовление MEMS позволяет интегрировать на одной подложке микродатчики, которые собирают данные, и микроприводы, преобразующие энергию в движение.
Несмотря на низкую стоимость производства MEMS для каждого устройства, упаковка может быть сложной задачей. Каждый MEMS должен быть упакован таким образом, чтобы электрические или оптические схемы и другие компоненты устройства оставались свободными от загрязнения воздухом и водой, сохраняя при этом способность взаимодействовать с окружающей средой и приспосабливаться к движению.
Примеры MEMS
Небольшая система на кристалле (SOC), которая автоматически регулирует ориентацию экрана смартфона, является примером MEMS, с которыми многие люди взаимодействуют каждый день. Поскольку MEMS становятся все меньше, требуют меньше энергии и обходятся дешевле в производстве, ожидается, что они будут играть важную роль в беспроводном интернете вещей (IoT) и домашней автоматизации<.
Другие коммерческие применения MEMS включают:
Сенсорные системы отопления и охлаждения для систем управления зданиями.
Массивы микрозеркал для проекционных систем высокой четкости.
Интеллектуальная пыль для обнаружения изменений окружающей среды в чистых помещениях молекулярного производства (нанотехнологии).
Микронасосы для управления потоком чернил в струйных принтерах.
Миниатюрные гироскопы, барометры, акселерометры и микрофоны для поддержки мобильных приложений.
Одноразовые датчики давления для использования в здравоохранении.
Оптические переключающие устройства, позволяющие одному оптическому сигналу управлять другим оптическим сигналом.
Представленная ниже MEMS представляет собой одноразовую носимую инсулиновую помпу для лечения диабета, разработанную компаниями Debiotech и STMicroelectronics. Согласно Debiotech, чип представляет собой пакет из 3 слоев, соединенных вместе: пластина "кремний на изоляторе" (SOI) с микрообработанными насосными структурами и две кремниевые накладки со сквозными отверстиями. Пьезоэлектрический привод на чипе перемещает мембрану возвратно-поступательным движением, сжимая и разжимая жидкость в насосной камере.