1. MicroElectroMechanical Systems (MEMS)
درس تئوری تکنولوژی ساخت
استاد: دکتر محمد نژاد
ارائه: فرهادباقراسکویی
اردیبهشت 93

2. فهرست مقدمه فرآینده های MEMS میکروماشین کاری حجمی میکروماشین کاری سطحی
پروسه لیگا (LIGA)
ویفرباندینگ
جمع بندی
MEMS

3. مقدمه- سیستم های الکترومکانیکی میکرو یا نانو
در دهه اخیر فناوری ساخت ابزار دقیق در ابعاد بسیار ریز رشد فزایندهای پیدا کرده و استفاده از حسگرها و عملگرهای میکرو و نانومتری در حوزه های فراوانی گسترش یافته است.
Sensing +Controlling + Actuating
ترکیبی از خواص الکترونیکی و مکانیکی نیمه هادی (سیلیکان)
سنسور به همراه مدارات جانبی برای دریافت سیگنال، تبدیل، پردازش، ارسال فرمان و ...
MEMS

4. مقدمه- کاربرد معایب: ابزارهایی چون :
فشارسنج، شتاب سنج، ژیروسکوپ، نیروسنج و سوندمتر، ادوات RF و ...
طراحی ها به سمت ابعاد کوچک میرود زیرا:
کاهش مصرف توان
کاهش قیمت و هزینه
افزایش قابلیت اطمینان
مقاوم بودن قطعه
معایب:
عدم توانایی تعمیر قطعه
هزینه اولیه راه اندازی بالا
MEMS

5. مقدمه- کاربرد
MEMS

6. مقدمه- کاربرد
MEMS

7. مقدمه- یک آینه متحرک MEMS

8. مقدمه- موتورهای دنده شانه ای MEMS

9. مقدمه- آینه های MEMS
جند آینه MEMS که بوسیله فنرهای میکرویی به یکدیگر متصل شده اند
MEMS

10. مقدمه- اتصال به بستر
MEMS

11. مقدمه- آینه MEMS
مجموعه موتورهای محرک یک آینه منعکس کننده نوری در مقیاس MEMS
MEMS

12. مقدمه- چرخ دنده یک طرفه MEMS

13. میکروماشین کاری حجمی (بالک) میکروماشین کاری لیگا (LIGA)
فرآیندهای MEMS
تمامی روش های موجود برای لیتوگرافی در MEMS قابل استفاده است:
PL, EBL, IBL, X-Ray, …
یک سری تفاوت ها و روش های تکمیلی خاص MEMS وجود دارد.
به قطعات MEMS تولید شده میکروماشین کاری شده نیز گفته می شود.
روش های میکروماشین کاری
میکروماشین کاری حجمی (بالک)
میکروماشین کاری سطحی
میکروماشین کاری لیگا (LIGA)
MEMS

14. میکروماشینکاری حجمی (بالک)
در این روش قطعه بوسیله حکاکی زیرلایه تک-کریستالی انجام می شود
لایه ها بر روی زیرلایه حجمی الگو گذاری میشوند تا عملکردهای ایزولاسیون و تبدیل (TRANSDUCE) را انجام دهند.
لیتوگرافی روی کل چیپ و ویفر انجام می شود. (در روش های مرسوم روی سطح انجام می شد)
برای طراحی فشارسنج، غشا و سنسورهای شتاب پیزورزیستیو
ایجاد دیافراگم
MEMS

15. میکروماشینکاری حجمی (بالک)
روش های معمول حکاکی مانند استفاده از KOH
MEMS

16. میکروماشینکاری حجمی (بالک)
UV Light
Photo Resist
(100) Silicon Wafer
P+ Si
SiNx
MEMS

17. میکروماشینکاری حجمی (بالک)
پس از لیتوگرافی و ایجاد ماسک، از زدایش ناهمسانگرد استفاده می شود تا
انتهای ویفر را حکاکی شود.
ابعاد میکروکاشین کاری حجمی در حدود میلیمتر
ساختارهای مختلف که در سیلیکان ایجاد می شوند بدلیل اختلاف سرعت حکاکی در جهات مختلف (a) سیلیکان (110) (b) سیلیکان (100)
MEMS

18. میکروماشینکاری سطحی (Surface)
می توان اجزای لغزنده و متحرک داشت:
روتور، بازو، چرخدنده روی سطح و ...
ابعاد میکروماشین کاری سطحی میکرومتر
MEMS

19. میکروماشینکاری سطحی (Surface)
UV Light
Mask
Mask
Photo Resist
Photo Resist
Photo Resist
Sacrificial Layer (SiO2)
Sacrificial Layer
Sacrificial Layer
Substrate (Silicon Wafer)
MEMS

20. میکروماشینکاری سطحی (Surface)
Photograph of a Micro Motor.
MEMS

21. میکروماشینکاری سطحی (Surface)
MEMS

22. میکروماشینکاری لیگا (LIGA)
مخفف آلمانی واژه:
متشکل از سه فرآیند:
لیتوگرافی
فلزکاری
(الکتروفرمینگ یا الکتروپلیتینگ)
قالب گیری
MEMS

23. میکروماشینکاری لیگا (LIGA)
یک لایه با ضخامت زیاد µm
لیتوگرافی X-Ray Extended
MEMS

24. میکروماشینکاری لیگا (LIGA)
فلز نشانی روی نمونه از رزیست
لایه هادی به عنوان بذر (seed) در الکتروپلیتینگ استفاده می شود.
سپس تمام رزیست حذف می گردد.
حذف قسمت های اضافی به روش
CMP (Chemical
Mechanical Polishing)
MEMS

25. میکروماشینکاری لیگا (LIGA)
قالب گیری
می توان از قطعه ساخته شده برای ساخت قالب پلاستیکی استفاده کرد و از قالب جدید برای تولید قطعات بیشتر بهره جست
ابزارهای پیچیده با sharpness بالا و aspect ratio بالا ساخت.
MEMS

26. Wafer Bonding
در فشارسنج ها محفظه بسته ای وجود دارد که گاز داخل آن است و فشار گاز روی دیافراگم اثر می گذارد.
در میکروفون خازنی یک بک پلیت وجود دارد.
در هردوی این موارد نیاز به چسباندن دو ویفر داریم (باندینگ ویفر)
یکی دیگر از فرآیندهای مربوط به MEMS باندینگ ویفر است
MEMS

27. Wafer Bonding روش های Wafer Bonding: ساده ترین روش باندینگ
Adhesive Bonding
Silicon fusion Bonding
Anodic Bonding
ساده ترین روش باندینگ
استفاده از لایه های چسبنده ای از قبیل اپوکسی
MEMS

28. جمع بندی روش های میکروماشین کاری بررسی شد.
سایز و ویژگی قطعات قابل ساخت در هر روش تشریح شد.
روش های ویفر باندینگ بررسی شد.
MEMS

29. با تشکر از توجه شما
MEMS