english language   Persian language

 

امتیاز کاربران

ستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره فعالستاره غیر فعال
 
what is mems

MEMS/NEMS چیست؟

What is MEMS ?

اولین عنوانی که برای محققان در این زمینه در گوگل مورد جستجو قرار میگیرد است.

در این پست بر آن شدیم تا تمامی خلاصه ها و توضیحاتی که در پاسخ به این سئوال میتوان جواب داد را جمع آوری کنیم.

 

 

 

 

 

فناوری MEMS چیست؟

 


فناوری MEMS یا فناوری سیستم‌های میکروالکترومکانیکی ، حاصل  تلفیق اجزای مكانیكی، حسگرها، محركها و قطعات الكترونیكی بر روی یك لایه سیلیكون به كمك فناوری ساخت تراشه‌های میكرونی است .


 

فناوری mems چیست؟

 

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.

 

فناوری mems چیست؟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.

 

ویژگی های فناوری MEMS

فناوری mems چیست؟

 

در حالی كه قطعات الكترونیكی با استفاده از روال ساخت مدار مجتمع (IC) ساخته می‌شوند (همانند فرآیندهای CMOS ، Bipolar و یا BICMOS)، عناصر میكروماشینها از طریق فرآیندهای ماشین كاری میكرونی ( Micromachining ) تولید می‌شوند به این ترتیب كه بر حسب مورد، قسمتهایی از ویفر (Waf ER) برداشته‌شده یا لایه‌های جدیدی به آن اضافه می‌شود MEMS. با تلفیق میكروالكترونیك سیلیكونی با فناوری ماشین كاری میكرونی، نوید تحول را در تقریبا" هرنوع محصولی می‌دهد تا به این ترتیب به "نظام روی یك تراشه" جامة عمل بپوشاند. MEMS فناوری واقعاً توانایی است كه با درك و كنترل قابلیتهای "میكروسنسورها" و "میكرو محركها" و به همراه آوردن توانایی محاسبات دستگاههای میكروالكترونیكی, موجب پیشرفت در تولیدات هوشمند می‌شود. MEMS  همچنین فناوری بسیار گسترده و مستعدی است، چه در كاربرد و چه در نحوة ساخت و طراحی ابزارها.

فناوری MEMS امكان تلفیق میكروالكترونیك را با درك فعال و اعمال كنترلی  فراهم كرده، فضای طراحی و كاربرد را بسط می‌دهد.

 

فناوری MEMS یا فناوری سیستم‌های میکروالکترومکانیکی ، حاصل  تلفیق اجزای مكانیكی، حسگرها، محركها و قطعات الكترونیكی بر روی یك لایه سیلیكون به كمك فناوری ساخت تراشه‌های میكرونی است

مدارهای پیوستة میكروالكترونیكی (IC) می‌توانند بعنوان مغز متفكر سیستمها باشند و MEMS با اضافه‌كردن "چشم" و "بازو" ، این قدرت تفكر را توسعه می‌‌دهد تا این میكروسیستمها بتوانند محیط اطرافشان را حس كرده و كنترل نمایند. 

فناوری mems چیست؟

 

این حسگرها در ساده‌ترین حالت خود با كمك اندازه‌گیری پدیده‌های مكانیكی، گرمایی، زیستی، شیمیایی، نوری و مغناطیسی، اطلاعات را از محیط جمع‌آوری می‌كنند. پس از اخذ اطلاعات از حس‌كننده‌ها, دستگاههای الكترومكانیكی به كمك قدرت تصمیم‌گیری خود، محركها را به پاسخ‌‌هایی چون : حركت، جابجایی، تنظیم‌كردن، پمپ‌كردن و فیلتركردن وادار كرده, محیط را به سمت نتایج موردنظر هدایت می‌كنند. از آنجا كه دستگاههای MEMS همانند ICها با تكنیكهای ساخت ناپیوسته  ساخته می‌شوند، می‌توان ‌سطح بسیار بالایی از كاركرد، اطمینان و پیچیدگی را  با هزینه اندك بر روی تراشة كوچك سیلیكونی  شكل داد.

 

کاربرد فناوری MEMS

 فناوری MEMS توانایی كشفیات جدیدی را در علوم و مهندسی دارد، مثل:

  • میكروسیستمهای واكنشهای زنجیره‌ا‌ی پلیمراز (PCR) برای تقویت و شناسایی DNA
  • میكروسكپهای تونل‌زنی پیمایشگر (STM) كه با فرآیندهای ماشینكاری میكرونی ساخته شده‌اند
  • تراشه‌های زیستی  شناساگر عوامل خطرناك شیمیایی و بیولوژیكی
  • فناوری جهشی میكروسیستمها جهت غربال‌ و انتخاب سریع دارو

 

ابزارهای MEMS در بازارهای مختلف صنعتی, تعیین‌كنندة كیفیت محصولات شده و پیش‌بینی می‌شود كه این فناوری سالانه 50% رشد داشته ‌باشد.

 

فناوری mems چیست؟

اگرچه وسایل MEMS خیلی كوچك اند (مثلا" MEMS دارای موتورهای الكتریكی كوچكتر از قطر موی انسان است) ولی اهمیت فناوری MEMS فقط به اندازة آنها مربوط نمی‌شود. علاوه بر این، MEMS فقط به پایه سیلیكونی محدود نمی‌شود، هرچند سیلیكون به دلیل داشتن خواص عالی  به یك انتخاب جالب توجه برای مصارف مكانیكی با كیفیت بالا تبدیل شده است. (مثلا" نسبت استحكام به وزن برای سیلیكون از خیلی از مواد مهندسی دیگر بالاتر است، كه  ساخت وسایل مكانیكی با  پهنای باند وسیع (band width) را ممكن می‌سازد). در عوض، MEMS  فناوری تولیدی است كه راه جدیدی برای ایجاد سیستمهای الكترومكانیكی ارائه می‌دهد با تكنیكهای تولید ناپیوسته ارائه می‌دهد، مانند روش تولید مدارهای مجتمع كه باعث تولید عناصر الكترومكانیكی در كنار قطعات الكترونیكی می‌شود.

 

 

مزایای فناوری MEMS

 

فناوری MEMS مزایای متعددی دارد: 

اول اینكه MEMS  فناوری گسترده‌ای  است كه بالفعل می‌تواند تأثیر مهمی بر  انواع تولیدات تجاری و نظامی بگذارد. هم‌اكنون MEMS در هر چیزی، از نمایش فشار خون گرفته تا سیستمهای تعلیق فعال خودروها active suspension ) systems   )مورد استفاده قرار می‌گیرد. لذا ماهیت فناوری  MEMS و كاربردهای متعددش، آن را از فناوریهای مرسوم حتی مدارهای مجتمع و ریزتراشه‌ها فراگیر تر نموده است.

فناوری mems چیست؟

 

دوم اینكه MEMS فاصلة بین سیستم‌های  مكانیكی پیچیده و مدارهای مجتمع الكترونیكی را پر می‌كند. حس‌كننده‌ها و محركها عموماً گران قیمت‌اند، به علاوه سیستم "الكترونیكی، محركها و حس‌كننده‌ها" در ابعاد بزرگ قابل اعتماد نیستند. فناوری MEMS امكان ساخت سیستمهای میكروالكترومكانیكی را با استفاده از تكنیكهای ساخت ناپیوسته  فراهم كرده موجب برابری قیمت و اعتبار حس‌كننده‌ها و محركها با مدارهای مجتمع می‌شود. جالب اینكه، انتظار می‌رود كارآیی دستگاهها و ابزارهای MEMS بالاتر از عناصر و سیستمهای مقیاس ماكرو و قیمت آن خیلی پایین‌تر از آنها باشد.

به عنوان یك نمونة جدید از فواید فناوری MEMS می‌توان به شتاب‌سنجهای MEMS  اشاره كرد، كه به سرعت جایگزین سرعت‌سنجهای مربوط به سیستمهای كیسة هوا در اتومبیل می‌شود. در روش مرسوم از چندین شتاب‌سنج حجیم شامل اجزای مختلف در جلوی خودرو استفاده می‌‌شود كه قطعات الكترونیكی سیستم در نزدیكی كیسة هوا قرار دارند و قیمت مجموعه بالغ بر 50 دلار است.

 

  فناوری گسترده‌ای  است كه بالفعل می‌تواند تأثیر مهمی بر  انواع تولیدات تجاری و نظامی بگذارد
فناوری mems چیست؟

 

MEMS این امكان را فراهم كرده تا شتاب‌سنج و وسایل الكترونیكی با هزینه‌ای كمتر از 5 تا 10 دلار در یك ریزتراشة سیلیكونی تلفیق شوند. شتاب‌سنج MEMS خیلی كوچكتر، كارآمدتر، سبكتر و قابل اعتمادتر بوده و قیمتی بسیار كمتر از شتاب‌سنجهای مرسوم دارد. لذا انتظار می‌رود  ظرف چند سال آینده این شتاب‌سنجها جایگزین دستگاههای مشابه در كلیه خودروهای خارجی و داخلی گردند. بهای اندك عناصر شتاب‌سنج MEMS ، اجازة ساخت كیسة هوا برای حفاظت مسافرین در مقابل ضربات كناری را می‌دهد. ادامة  پیشرفت  در  فناوری  شتاب‌سنج MEMS در 5 سال آینده، امكان می‌دهد تا حس‌كننده‌ها, اندازه و وزن یك مسافر را تعیین كرده پاسخ بهینه را محاسبه كنند تا صدمات احتمالی ناشی از كیسه هوا كاهش یابد.

 

 

 

فرآوری: مریم نایب زاده
بخش دانش و زندگی تبیان
 

 

 

 

  • حوزه های عملكردMEMS

      شامل موارد زیر است :

    1- مکانیکی: نیرو،فشار،سرعت،شتاب و موقعیت

    2- حرارتی: دما،گرما

    3- شیمیایی: غلظت،ترکیب شیمیایی و سرعت واکنش

    4- نورانی: شدت موج الکترومغناطیس،طول موج،فاز،بازتاب قطبی، شکست نور،فرستنده

    5- مغناطیس: شدت میدان،چگالی شار،گشتاورمغناطیسی،قابلیت گذردهی(پرمابلیته)

    6- الکتریکی: ولتاژ،جریان،بار،مقاومت،خازن و...

  • کاربردهای MEMS/NEMS

     

    • Biotechnology ( اعمال و قواعد زیست شناسی در انسان و ماشین آلات )

    • صنایع هوا فضا

    • صنایع ارتباطات

    • صنعت خودرو سازی

    • صنایع الکترونیکی و ساخت ادوات یکپارچه( در دسته بندی دیگری میتوان بررسی کرد.)

    • و ادامه دارد...

     

  • کاربرد در Bio technology

    فناوری MEMS  كشفیات جدید در علوم و مهند سی مانند : (( میكرو سیستمهای واكنش زنجیره ای پلیمری (PCR) برای تقویت و شناسایی DNA  و میكروسكوپهای سوراخ كن برای ساخت میكرو ماشین ها (STMs)  ، ساخت چیپها با الهام از قواعد زیست شناسی برای كشف عوامل زیستی و شیمیایی خطرناك و میكرو سیستم هایی برای انتخاب و نمایش دارو با توان عملیاتی بسیار بالا )) را ممكن می سازد.

     

  • صنایع هوا فضا و ارتباطات

    MEMS ها در سالهای اخیر در زمینه های ارتباطات، هوا فضا و مینیاتور کردن کاربردهای زیادی پیدا کرده اند:

    در نشانگرهای کابین خلبان، ابزار  Ejection، اندازه گیرهای تونل هوا و میکرو ماهواره ها کاربرد دارند.

    از دو نوع MEMS در این صنایع به طور متداول استفاده می شود: 

    1. RFMEMS

    2. MOEMS 

    مدارهای فركانس بالا به طور قابل ملاحظه ای از زمان ظهور فناوری مفید بوده و هستند . اجزاء الكتریكی مانند القاگرها و خازنهای متغیر می توانند به طور معنی داری توسعه پیدا  كنند . اگر برای استفاده در تكنولوژی MEMS  ساخته شوند با مجتمع سازی تعدادی از این اجزاء كارایی مدارهای ارتباطی توسعه می یابد ، فضای كل مدار، هزینه و مصرف برق كاهش می یابد . در ادامه ، سوئیچ های مكانیكی همچنانكه با تحقیقات توسعه پیدا می كند ، می توانند به یك جزء كلیدی با توان بالقوه بالا در مدارهای میكروویو مختلف تبدیل شوند. نمونه های ساخته شده از سوئیچ های مكانیكی حاكی از دارا بودن فاكتورهای كیفیت بالاتری از انواع قبلی موجود هستند.

    MOEMS ها به دلیل وجود فوتون بدون جرم نیاز به نیروی کمی دارند، مکان کوچکی را اشغال می کنند، دقت بالایی دارند و با سرعت نور کار می کنند. تکنولوژی ساخت آنها مانند نیمه هادیها می باشد که این امر سبب تولید ارزان قیمت و افزایش کارایی آنها شده است. ساختار جزء آنها میکرو آینه است که باعث افزایش سرعت کار در تکنولوژی جریان اطلاعات شده است. کاربرد MOEMS در فیلترها، مدولاتورها، آنتن ها و فرستنده ها می باشد.

     

    RFMEMS ها امروزه کاربردهای بسیار  وسیعی در صنعت ساخت موبایل پیدا کرده اند به طوری که با پیشرفت آنها موبایلها  ارزانترشده و اندازه کوچکتری پیدا کرده اند .

     

  • کاربرد صنعت حودرو سازی

    فشارسنج

     برای اندازه گیری فشار روغن موتور،فشار خلا،فشار تزریق سوخت،فشار خط ترمز ABS  ،فشار هوای ذخیره شده برای کیسه هوایی.

    شتاب سنج

    شتاب سنج های ساخته شده با فناوری MEMS ، به سرعت با شتاب سنج های رایج جهان جایگزین شد، كه شتاب سنج های قدیمی در آرایش سیستم های كیسه هوا در موقعیت های نا گهانی در اتومبیل ها به كار می رفتند. در روش سنتی و مرسوم كه چند ین شتاب سنج بزرگ ساخته شده از مؤلفه های گسسته در جلوی اتومبیل با سیستم الكترونیك جداگانه نزدیك كیسه هوا نصب می شد كه این روش برای هر اتومبیل با لغ بر 50 دلار هزینه داشت.

    فناوری مجتمع سازی MEMS  ساخت شتاب سنج ها و مدارهای الكترو نیكی را روی یك تراشه سیلیكونی با هزینه ای بین 5 تا 10 دلار، ممكن ساخت . این شتاب سنج های MEMS كوچكتر ، وظیفه مندتر، سبكتر وقابل اطمینان تر بوده و با كسری از هزینه عناصر شتاب سنج های مقیاس بزرگ، ساخته شده اند.

    حسگرهای شتاب

    تحت تاثیر شتاب ، اینرسی جسم باعث می شود که نیرویی بر آن وارد شود و کمی جابه جا شده و باعث تغییر مقاومت وولتاژپیزو شود و با اندازه گیری آن میزان شتاب را می توان به دست آورد.

     

  • عملکرد شتاب سنج ها

    1-حساسیت کمی دارند و شتاب زیاد را اندازه گیری می کنند.

     کاربرد انها در:

    سیستم ترمز ضد قفلAntilock Brake system

    سیستم تعلیقAutomatic Balance Control

    سیستم کیسه هوایی خودروها استفاده می شود.

    Airbag Accelerometers XL76

     

    2-حساسیت بالایی دارند.

    رباتها،سیستمهای هدایت اتومبیل ناوبری هواپیما و فضاپیما و زیردریایی استفاده می شود.

     

  • کاربرد دما سنچ های MEMS

    خواندن دمای روغن موتور،ضد یخ،و دمای هوا استفاده می شود.

  • کاریرد ژیروسکوپ های MEMS

    وسایلی برای تشخیص حرکت هستند.

    شتاب سنج ها، سیگنالی متناسب با حرکت خطی خود تولید می کنند.

    ژیروسكوپها، سیگنالی متناسب با حرکت دورانی در اتومبیل برای سیستم کنترل نیروی گریز از مرکز یا کشش جاده تولید می کنند.

     

  • عملكرد ژیروسکوپ در صنعت خودرو

    1-فراهم کردن سیگنالی متناسب با میزان چرخش اتومبیل وقتیکه بر روی  پیچ حرکت می کند.

    2- مقایسه زاویه شیب  پیچ و میزان چرخش واقعی اتومبیل که از ژیروسکوپ  به دست می اید .

    3- تشخیص سیستم کنترل که آیا اتومبیل دچار کمبود نیروی کشش جاده شده است یا نه ؟

    4-اگر شرایط غیر ایمن تشخیص داده شود،سیستم  کنترل سیگنالی را به سیستم ترمز ضد قفل می فرستد تا از واژگون شدن ان جلوگیری کند.

    سایر کاربردهای در حال توسعه ژیروسکوپ ها

    برای تشخیص شرایط :

    1-واژگونی اتومبیل

    2-کنترل دینامیک اتومبیل

    3-سیستم ناوبری اتومبیل

  • کاربرد در پرینترهای جوهر افشان

    با ورود MEMSها به این عرصه, تکنولوژی سنسورهای فشار اتوماتیکی به کنار رفته است در این نوع پرینترها از یک سری از افشانکها استفاده شده که جوهر را به طور مستقیم در سطح کاغذ می افشاند. دو نوع تکنولوژی در این رابطه وجود دارد:

    1-THERMAL

    2- PIEZO


     

    1- Thermal:

    این  تکنولوژی در سال 1979 توسط شرکت Hewlett-Packard ابداع شده است که از بخار جوهر استفاده می کند. در این نوع, مقاومتهای کوچکی بکار رفته که به هنگام On بودن در كسری از ثانیه گرم می شوند و از این گرما در تبخیر جوهر استفاده می کنند.

     

    2- Piezo:

    این تکنولوژی  توسط شرکت Epson ابداع شده است که از طریق فشار مکانیکی ناشی از عبور جریان الکتریسیته بر هد پرینتر جوهر را می افشاند.

  •  

     

 

 

دسته بندی کاربردی، موضوعی و جامعی از کاربردهای MEMS / NEMS ها که توسط Amfitzgerald Company تهیه شده است را در این پست جای داده ایم.


  • Medical Devices

    • Pressure sensors, microfluidics, micro-needles (سنسورهای فشار، microfluidics، میکرو سوزن)

    • Invasive diagnostics, implantable devices, drug delivery(تشخیص مهاجم، دستگاه کاشت، تحویل مواد مخدر)

    • Customers: Endotronix, Cantimer, UCSF Ophthalmology (مشتری ها)

     

     

     

  • Sensors

     

    • Inertial, microphones, flow, pressure, infrared, radiation (حرکتی، میکروفن، جریان، فشار، مادون قرمز، تابش)
    • Consumer electronics, aerospace, industrial process monitoring, safety, security (فروش الکترونیک، هوافضا، نظارت بر پروسه های صنعتی، ایمنی، امنیت)
    • Customers: DARPA, NNTS, WiMM Labs (مشتری ها)

     

  • Imaging and Opto electronics

     

    • Bolometers, micro-mirrors, grating light valves, switches(Bolometers، میکرو آینه، گریتینگ دریچه های نور، سوئیچ ها)
    • Imaging, display, fiber networking(تصویربرداری صفحه نمایش، شبکه های فیبر)
    • Customers: Finisar, Silicon Light Machines, NovaSpectra (مشتریان: Finisar، سیلیکون ماشین آلات سبک، NovaSpectra)

     

  • Bio technology and diagnostics

     

    • Microfluidics, micromolds, cantilevers(Microfluidics , قالب های میکرو , اهرم های سانتی)
    • Cell culture, blood diagnostics, cytometry(کشت سلولی، تشخیص خون)
    • Wave80 Biosciences, Caliper LifeSciences, Edge Embossing, Fluxion Biosciences (علوم زیستی، Wave80 کالیپر LifeSciences، منبت لبه، علوم زیستی حساب فاضله)

     

  • Custom Design(طراحی سفارشی)

    MEMS sensors, actuators and micromolds tailored to your specific needs(سنسورهای MEMS ها، محرک ها و قالب های میکرو متناسب با نیازهای خاص شما)

    • Design concepts and performance specification(مفاهیم طراحی و خصوصیات عملکرد)

    • Patent due-diligence(ثبت اختراعات با توجه سعی و کوشش)

    • Mask level design using Tanner L-Edit(ماسک طراحی سطح با استفاده از tanner L-edit)

    • Process integration(یکپارچه سازی فرآیند)

    • Incorporation of standard foundry processes, such as TSV(اختلاط استاندارد، فرآیندهای صنعت ریخته گری از قبیل TSV)

    • Full documentation for transition to volume production(مستندات کامل برای گذر به حجم تولید)

     

     

  • Simulation(شبیه سازی)

    Proper use of simulation saves time and money in the fab (استفاده مناسب از شبیه سازی موجب صرفه جویی در زمان و پول در fabrication )

    • Coupled physics simulations using ANSYS Multiphysics (کوپل فیزیک و شبیه سازی با استفاده از ANSYS Multiphysics )

    • CAD file input to ANSYS (فایل CAD ورودی به ANSYS)

    • Management of materials properties uncertainty(مدیریت ای از عدم اطمینان در خواص مواد)

    • Proprietary reliability simulation software( قابلیت اختصاصی اطمینان نرم افزار شبیه سازی)

    • SolidWorks and Matlab production (کارکردهای جامد و تولید کردن توسط نرم افزار متلب)

     

     

  • Fracture prediction analysis (پیش بینی شکسگتی و تجزیه و تحلیل)

    Custom service based on our patented fracture prediction algorithm(خدمات سفارشی بر اساس الگوریتم های پیش بینی شکستگی های برای ما ثبت شده)

    • Having trouble with yield or field losses?(مشکل با عملکرد یا زمینه ضرر و زیان؟)
    • Are parts breaking during processing?(آیا  قطعات در طول پردازش میشکنند؟)
    • Need to match reliability to customer requirements?(آیا مطابقت با قابلیت نیاز مشتری لازم است؟)
    • Upgrading an existing microstructure design?(به روز رسانی طراحی میکروساختار های موجود؟)
    • Learn more about how to solve these vexing issues.
    • ( اطلاعات بیشتر در مورد چگونه به حل این مسائل آشفته سازی( - کلیک کنید.
     

    شکستگی ها عمدتا در سطوح خارجی رخ میدهد

    به تصویر زیر دقت کنید

    ورود به سایت مرجع مطلب[button type="info" target="_self" state="enabled/disabled" link="http://iranmems.ir/call-with-us/special-list.html" icon="info-sign"]جهت تکمیل یا نقد این مطلب با مدیران سایت در ارتباط شوید[/button]
     

     

     

 

 

 سیستم‌های میکرو الکترومکانیکی

  MEMS: Micro electro mechanical systems

سیستم‌های بسیار کوچک در ابعاد میکرومتر است

خلاصه مطالب بدست آمده MEMS از منبع فارسی انجمن مهندسی ساخت و تولید ایران

  • مقدمه

    در حالی كه قطعات الكترونیكی با استفاده از روال ساخت مدار مجتمع (IC) ساخته می‌شوند (همانند فرآیندهای CMOS ، Bipolar و یا BICMOS)، عناصر میكروماشینها از طریق فرآیندهای ماشین كاری میكرونی (Micromachining ) تولید می‌شوند به این ترتیب كه بر حسب مورد، قسمتهایی از ویفر (Wafer) برداشته‌شده یا لایه‌های جدیدی به آن اضافه می‌شود.MEMS با تلفیق میكروالكترونیك سیلیكونی با فناوری ماشین كاری میكرونی، نوید تحول را در تقریبا" هرنوع محصولی می‌دهد تا به این ترتیب به "نظام روی یك تراشه" جامة عمل بپوشاند. MEMS فناوری واقعاً توانایی است كه با درك و كنترل قابلیتهای "میكروسنسورها" و "میكرو محركها" و به همراه آوردن توانایی محاسبات دستگاههای میكروالكترونیكی, موجب پیشرفت در تولیدات هوشمند می‌شود."MEMS" همچنین فناوری بسیار گسترده و مستعدی است ، چه در كاربرد و چه در نحوة ساخت و طراحی ابزارها.

     

    مدارهای پیوستة میكروالكترونیكی (IC) می‌توانند بعنوان مغز متفكر سیستمها باشند و MEMS با اضافه‌كردن "چشم" و "بازو"، این قدرت تفكر را توسعه می‌‌دهد تا این میكروسیستمها بتوانند محیط اطرافشان را حس كرده و كنترل نمایند. این حسگرها در ساده‌ترین حالت خود با كمك اندازه‌گیری پدیده‌های مكانیكی، گرمایی، زیستی، شیمیایی، نوری و مغناطیسی، اطلاعات را از محیط جمع‌آوری می‌كنند. پس از اخذ اطلاعات از حس‌كننده‌ها, دستگاههای الكترومكانیكی به كمك قدرت تصمیم‌گیری خود، محركها را به پاسخ‌‌هایی چون : حركت، جابجایی، تنظیم‌كردن، پمپ‌كردن و فیلتركردن وادار كرده, محیط را به سمت نتایج موردنظر هدایت می‌كنند. از آنجا كه دستگاههای MEMS همانند ICها با تكنیكهای ساخت ناپیوسته ساخته می‌شوند، می‌توان ‌سطح بسیار بالایی از كاركرد، اطمینان و پیچیدگی را با هزینه اندك بر روی تراشة كوچك سیلیكونی شكل داد.

  • توانایی کشف در فناوری های متفاوت در علوم مهندسی

    مثال:

     

    1. میكروسیستمهای واكنشهای زنجیره‌ا‌ی پلیمراز (PCR) برای تقویت و شناسایی DNA

    2. میكروسكپهای تونل‌زنی پیمایشگر (STM) كه با فرآیندهای ماشینكاری میكرونی ساخته شده‌اند

    3. تراشه‌های زیستی شناساگر عوامل خطرناك شیمیایی و بیولوژیكی

    4. فناوری جهشی میكروسیستمها جهت غربال‌ و انتخاب سریع دارو

     

    • اگرچه وسایل MEMS خیلی كوچك اند (مثلا" MEMS دارای موتورهای الكتریكی كوچكتر از قطر موی انسان است) ولی اهمیت فناوری MEMS فقط به اندازة آنها مربوط نمی‌شود. علاوه بر این، MEMS فقط به پایه سیلیكونی محدود نمی‌شود، هرچند سیلیكون به دلیل داشتن خواص عالی به یك انتخاب جالب توجه برای مصارف مكانیكی با كیفیت بالا تبدیل شده است. (مثلا" نسبت استحكام به وزن برای سیلیكون از خیلی از مواد مهندسی دیگر بالاتر است، كه ساخت وسایل مكانیكی با پهنای باند وسیع (band width) را ممكن می‌سازد). در عوض، MEMS فناوری تولیدی است كه راه جدیدی برای ایجاد سیستمهای الكترومكانیكی ارائه می‌دهد با تكنیكهای تولید ناپیوسته ارائه می‌دهد، مانند روش تولید مدارهای مجتمع كه باعث تولید عناصر الكترومكانیكی در كنار قطعات الكترونیكی می‌شود.

     

    • هم‌اكنون MEMS در هر چیزی, از نمایش فشار خون گرفته تا سیستمهای تعلیق فعال خودروها(suspension active)systems مورد استفاده قرار می‌گیرد. لذا ماهیت فناوری MEMS و كاربردهای متعددش، آن را از فناوریهای مرسوم حتی مدارهای مجتمع و ریزتراشه‌ها فراگیر تر نموده است.

     

    • دوم اینكه MEMS فاصلة بین سیستم‌های مكانیكی پیچیده و مدارهای مجتمع الكترونیكی را پر می‌كند. حس‌كننده‌ها و محركها عموماً گران قیمت‌اند، به علاوه سیستم "الكترونیكی، محركها و حس‌كننده‌ها" در ابعاد بزرگ قابل اعتماد نیستند. فناوری MEMS امكان ساخت سیستمهای میكروالكترومكانیكی را با استفاده از تكنیكهای ساخت ناپیوسته فراهم كرده موجب برابری قیمت و اعتبار حس‌كننده‌ها و محركها با مدارهای مجتمع می‌شود. جالب اینكه، انتظار می‌رود كارآیی دستگاهها و ابزارهای MEMS بالاتر از عناصر و سیستمهای مقیاس ماكرو و قیمت آن خیلی پایین‌تر از آنها باشد.

     

    • به عنوان یك نمونة جدید از فواید فناوری MEMS می‌توان به شتاب‌سنجهای MEMS اشاره كرد، كه به سرعت جایگزین سرعت‌سنجهای مربوط به سیستمهای كیسة هوا در اتومبیل می‌شود. در روش مرسوم از چندین شتاب‌سنج حجیم شامل اجزای مختلف در جلوی خودرو استفاده می‌‌شود كه قطعات الكترونیكی سیستم در نزدیكی كیسة هوا قرار دارند و قیمت مجموعه بالغ بر 50 دلار است.MEMS این امكان را فراهم كرده تا شتاب‌سنج و وسایل الكترونیكی با هزینه‌ای كمتر از 5 تا 10 دلار در یك ریزتراشة سیلیكونی تلفیق شوند. شتاب‌سنج MEMS خیلی كوچكتر، كارآمدتر، سبكتر و قابل اعتمادتر بوده و قیمتی بسیار كمتر از شتاب‌سنجهای مرسوم دارد. لذا انتظار می‌رود ظرف چند سال آینده این شتاب‌سنجها جایگزین دستگاههای مشابه در كلیه خودروهای خارجی و داخلی گردند. بهای اندك عناصر شتاب‌سنج MEMS، اجازة ساخت كیسة هوا برای حفاظت مسافرین در مقابل ضربات كناری را می‌دهد. ادامة پیشرفت در فناوری شتاب‌سنج MEMS در 5 سال آینده، امكان می‌دهد تا حس‌كننده‌ها, اندازه و وزن یك مسافر را تعیین كرده پاسخ بهینه را محاسبه كنند تا صدمات احتمالی ناشی از كیسه هوا كاهش یابد.

تاریخچه MEMS/NEMS وابستگی خاصی با تاریخچه‏ی تشکیل برخی ادوات الکترونیکی دارد. این تاریخچه را می‏توانستیم کامل‏تر ارائه دهیم، ولی به علت عدم دسترسی کامل به منابع ترجیح داده شده از یافته‏ ها و سخنان سایر محققین در این خصوص بهره جست و با کمی تغییر بصورت زیر ارائه دهیم :

  • دهه 40

    پیشرفت چشمگیر نیمه هادی های خالص توسط آقای رادار

  • دهه 50

    استرینگهای سیلیکونی به صورت تجاری موجود بودند. در سال 1959 ریچارد فایمن در کالیفورنیا موتور الکتریکی کوچکتر از0,015625 inch را ساخت.

  • دهه 60

    در سال 1950 اختراع فرایند تولید دسته ای دو وجهی ، در سال 1961 اولین سنسور فشار سیلیکونی بوجود آمد. در 1964 ساخت اولین قطعه MEMS توسط آقایان نیتانسون و تیمش، در سال 1964 ساخت اولین قطعه MEMS توسط آقای نیتانسون 1969 شرکت Westinghouse یک ترانزستور اثر میدان نشدید کننده را بوجود آورد. (RGT)

  • دهه 70

     در سال 1970 ابتدا اختراع میکروپروسسورها و حرکت رو بجلو و بسیار سریع ساخت مدارهای مجتمع و در کنار آن اولین شتابسنج شکل گرفت. در سال 1979 اولین نازل جوهرافشان میکرو ماشین شده، اختراع شد.

  • دهه 80

    در اوایل 1980 اولین تجربیات در زمینه سیلیکون میکرو ماشین شده، شکل گرفت و در اوخر 1980 صنعت میکروالکترونیک میکرو ماشین شده و اسناد و نتایج رایج و متداول، نگاه همگان را بسوی خود جلب نمود. در 1982 مبدل فشارخون ، سیلیکون به عنوان یک ماده مکانیکی در فرایند LIGA مورد استفاده قرار گرفت و همچنین میکروسکوپت تونل زنی پوشی اختراع شد. در 1984 فرایند میکرو ماشین کاری سطح پلی سیلیکون در دانشگاه کالیفرنیا صورت گرفت و مجتمع سازی توسط MEMS برای اولین بار رخ داد. در 1985 اختراع Buckyball و در 1986 میکروسکوپ نیروی اتمی اختراع شد. در 1988 نیز اولین کنفرانس MEMSبرگذار گردید.

  • دهه 90

    روشهای Micromachining  بهتری، برای بهبود سنسورها بدست آمد. در 1992 MCNC فرایند MEMS چند کاربره MUMPS را شروع کرد و از طرف DARPA(Defense Advansed Research Projects Agency) حمایت شد. در همین سال اولین لولای میکروماشین ساخته شد. در همین سال لولای میکرو ماشین شده ساخته شد. در سال 1991 نانو لوله کربنی اختراع شد. در 1993 اولین شتابسنجهای میرو ماشین شده سطحی در بازار بفروش رسید(ADxL50) و در 1995 BIOMEMS بسرعت توسعه پیدا کردند. در 1996 تکنیک ساخت نانولوله کربنی با قطر یکنواخت توسط ریچارد اسمالی(Richard Smalley) توسعه یافت.

  •  

  • دو دهه اخیر

    در دهه اول و دوم قرن اخیر ساخت اجزای شبکه نوری از مشاغل قرار گرفت و تمرکز بسیاری روی آن شد. بیان کاربردهای وسیعMEMS در این 12سال بقدری گسترده و زیاد است که می‏تواند بعنوان یک پایان نامه مورد بحث و گفتگو قرار گیرد. در قرن 21 تا به امروز تعریف‏های متنوعی درخصوص MEMS مطرح شد، تا جایی که در برخی شاخه‏ها فقط با NEMS قابل ردیابی می‏باشد و در صنایع مختلف بقدری نفوذ داشته است که تکنولوژی‏های مختلف را در کنار خود و یا در درون ساختارهای مختلف به نحوه گسنرده‏ای جای داده است که تحلیل آنها حساس‏تر از خود تکنولوژی MEMS شده است. MEMS در این قرن راه حل ایده آل کردن سیستم‏ها شده است. و این پیشرفت ادامه دارد و نامش NEMS شده است که برگرفته شده از کوچکتر شدن آنهاست. ( البته باید دانست که همیشه و همجا نمی‏توان تا مقیاس نانو پیش رفت و در برخی موارد تا سایز میکرو باید می‏توان کوچک سازی کرد.)

  •  

 

دیدگاه‌ها   

Amirhossein Ghasemi
0 #1 Amirhossein Ghasemi 1393-01-20 13:21
این مطلب در حال تکمیل می باشد. لطفا از همه ی تب های آن دیدن کنید.



با تشکر
نقل قول کردن

نوشتن دیدگاه


تصویر امنیتی
تصویر امنیتی جدید

آمار سایت

کاربران
1010
مطالب
63
وب لینک ها
4
نمایش تعداد مطالب
248017

اشتراک گذاری، ایران MEMS

FacebookMySpaceTwitterDiggDeliciousStumbleuponGoogle BookmarksRedditNewsvineTechnoratiLinkedinMixxRSS FeedPinterest

خبرنامه سایت

.:: وبسایت ایران MEMS بعنوان اولین فضای جامع برای بحث و گفتگو در خصوص تکنولوژی MEMS/NEMS و علوم مرتبط است ::.

آمارگیر ایران MEMS

About IranMEMS group

وب سایت ایران MEMS از ابتدای سال میلادی 2014 شروع به کار کرده است.
وبلاگ های ما از سال 2011 شروع به کار کرده بودند، و با تکیه بر دانش و همکاری اساتید داخلی، بر آن شدیم که مجموعه ای پایدار ایجاد کنیم.
هدف این مجموعه ایجاد فضایی یکپارچه و جامع در خصوص تکنولوژی میکرو/نانو الکترومکانیکی برای محققان و دانشجویان فارسی زبان است.

خدمات ایران MEMS عبارتند از :

  • ارائه Hand book و E-book  های معتبر
  • ارائه مطالب تکنولوژی MEMS/NEMS و علوم مرتبط
  • ارائه تالار گفتمان و بحث جهت افزایش راندمان این علم در کشور و تسریع در تحقیقات
  • سعی در پوشش خبری همه پایگاه های معتبر و مرتبط

راه های تماس با گروه ایران MEMS

۵ راه متفاوت برای تماس با گروه ایران MEMS وجود دارد . اولین راه بر روی دکمه پشتیبانی آنلاین سایت کلیلک نموده و با اپراتور ما صحبت نمایید. دومین راه به ایمیل های شرکت که در سایت نیز درج شده اند ایمیل ارسال نمایید. سومین راه مراجعه به صفحه فیس بوک IranMEMS می باشد. چهارمین راه مراجعه به صفحه گوگل پلاس IranMEMS میباشد.

 

آدرس ایمیل ما : این آدرس ایمیل توسط spambots حفاظت می شود. برای دیدن شما نیاز به جاوا اسکریپت دارید
شماره تماس مدیر وبسایت : 09383710351
آدرس سایت رسمی ما : wwwIranMEMS..ir

اطلاعیه Iran MEMS

اطلاعیه Iran MEMS

آیا تمایل به همکاری با ما را دارید؟
مدیر انجمن/مدیر محتوی/ نویسنده / همیار مطلب
برای پیش برد و جمع آوری اطلاعات MEMS / NEMS در این فضا، از شما دعوت بعمل می آید تا در این امر مارا یاری کنید.
درصورت تمایل به ارتقا سطح دسترسی به آدرس Iranmems@gmail.com ، میزان وقت هفتگی و اطلاعات خود را ارسال کنید و سایر جزئیات را در پاسخ ما به ایمیل خود مطلع شوید.
با تشکر از حسن انتخاب شما