Las nuevas tecnologías de Sistemas Microelectromecánicos (MEMS) en la vida diaria

Transcripción

1 Las nuevas tecnologías de Sistemas Microelectromecánicos (MEMS) en la vida diaria Dra. Susana Ortega Cisneros Profesora Investigadora CINVESTAV, Unidad Guadalajara 1

2 MEMS Los Sistemas Microelectromecánicos (Micro-Electro- Mechanical-Systems) MEMS son la integración de elementos mecánicos, sensores, actuadores, y la propia electrónica en un substrato de silicio a través de tecnología de micro-fabricación. 2

3 MEMS Los MEMS representan una amplia clase de dispositivos que pueden ser construidos a través de diferentes procesos tecnológicos, en diversos materiales y pueden aplicarse en distintas áreas de la ciencia. 3

4 Tamaño de un MEMS PELO (~0.1mm) CELULA (~10µm) VIRUS (~10nm) OBLEAS (10cm) ADN (~1nm) CHIP (~1cm) MEMS(1µm 1mm) 4

5 Principales ventajas de MEMS Las principales ventajas de los microsistemas son: Procesos de fabricación en lotes para grandes volúmenes de componentes a bajo coste.

6 Principales ventajas de MEMS Las principales ventajas de los microsistemas son: Producir dispositivos mecánicos más pequeños, livianos, en versiones más rápidas, con mayor precisión, consumos de energía reducidos, biocompatibles. Producir sensores, aprovechando las propiedades electro mecánicas del Si, donde las características eléctricas cambian en respuesta a cambios de parámetros particulares externos como: temperatura, presión, aceleración, humedad y radiación.

7 Aplicaciones MEMS Sensor inercial: acelerómetros. Ink-jet para impresoras. Giroscopios. Micro fluidos. Micrófonos (micro cámara, laptop, celulares) Sistemas de radio frecuencia. Sensor de presión. Microdisplays. Analizadores de sangre 7

8 Impacto de MEMS en tecnología La producción de los productos basados en tecnología MEMS tuvieron un valor de 8 billones de dólares en el 2005 ( 40 % eran sensores) y va en incremento. Existen dispositivos de aplicación actual y algunos que aguardan el desarrollo de tecnologías para ser implementados. La clave es la integración de múltiples dispositivos en un solo chip, sytem-on-a-chip.

9 El mercado de los MEMS Los dispositivos con MEMS son utilizados en múltiples áreas de la actividad industrial, el cuidado de la salud, productos de consumo, la construcción, la milicia y el hardware espacial. Comportamiento de la industria de MEMS

10 El mercado de los MEMS

11 Manufactura de MEMS

12 Fabricación de MEMS en el mundo

13 MEMS es una tecnología No un producto! Que se necesita para fabricar MEMS? Conocimiento de las propiedades físicas de los materiales (mecánicas, eléctricas, térmicas y magnéticas) Procesos de Litografía - Etching - Deposition: técnicas de micromaquinado Solución: Procesos CMOS Muy estudiado y consolidado en la industria Permite integrar sensores, transductores, procesamiento de señales, control y actuadores todo en el mismo Circuito Integrado!

14 Micro fabricación de MEMS Circuitos integrados. Características. Similitudes con los MEMS. Micro Mecanizado de superficie. Micro Mecanizado de Volumen.

15 Micro maquinado de superficie Características.

16 Micro maquinado en Volumen Micromaquinado en Volumen I Etching: se logran figuras geométricas de gran definición aprovechando sustancias que atacan selectivamente los diferentes planos cristalográficos.

17 Flujo de Diseño de MEMS Etapas en el desarrollo de un dispositivo MEMS: 1. Objetivo >> requerimientos >> especificaciones 2. Elección de un proceso 3. Simulaciones: ANSYS. 4. Fabricación de un prototipo 5. Medición. Permite determinar si se cumplieron los objetivos. De lo contrario se debe volver a la etapa 4. o a la etapa 2.

18 Capsula endoscópica inalámbrica

19 Ejemplos de Aplicación Acelerómetros Aplicaciones: Disparo de Airbag, Teléfonos celulares, ABS, Velocímetros angulares, giróscopos..

20 Wireless MEMS Antennas Color bi-stable display Micro-switches Tunable capacitors and inductors Tunable filters

21 Microfluidrica Aplicaciones: Inyectores de tinta, Regulación de caudales de fluidos, Sensores de presión

22 Óptica DMD: Digital Micromirror Device

23 Óptica Lasers ajustables Switches ópticos para interconexión de fibra Atenuador variable óptico

24 Comunicaciones Switches de RF

25 Microscopía de fuerza atómica (AFM)

26 Algunos encapsulados MEMS Die level release and ceramic package Bosch Gyroscope Cronos Relay Wafer bonded package with glass frit seal and lateral feedthroughs Motorola Accelerometer Wafer bonded package with glass frit seal and lateral feedthroughs (sealed MEMS is then placed into ceramic package) Shellcase image sensor Wafer bonded package with adhesive seal and T-contact interconnect

27 Gracias por su atención Dra. Susana Ortega C.