SISTEMAS MICROELETRO-MECÂNICOS Igor Covalciuc Casselli RA:316-4 Sumário Introdução Evolução histórica Mercado MEMS Fabricação MEMS Exemplos MEMS Conclusão 28/10/2009 1 Introdução MEMS são pequenos componentes de silício que combinam as propriedades da microeletrônica, micromecânica e outras tecnologias. Os sensores podem medir condições ambientais e, ao mesmo tempo, processar e transmitir os dados coletados. 28/10/2009 Introdução (continuação) Capacidade miniaturização MEMS. de dos Comparando em tamanho, um relógio de precisão suíço contém mecânica duas ordens de grandeza acima da escala dos MEMS. 28/10/2009 2 Evolução histórica 1947 – Aparecimento do primeiro transistor nos laboratórios Bell por Shockley, Bardeen e Brattain. Substituição das válvulas termiônicas. 1958 – Fabricação do primeiro circuito integrado (CI) por Jack Kilby, Texas Instruments. Vários componentes eletrônicos num substrato de germânio. 28/10/2009 Evolução histórica (cont.) 1962 – Primeiro atuador elétrico integrado em silício. 1971 – Primeiro processador no mercado, o Intel 4004 com 2000 transistores. 28/10/2009 3 Evolução histórica (cont.) 1982 – K. Petersen introduz o conceito de silício como um “material mecânico”. 1983 – Primeiro sensor de pressão integrado em silício por Honeywell. 28/10/2009 Evolução histórica (cont.) 1992 – Começa a produção integrada de MEMS na universidade de Cornell (processo SCREAM). 2005 – Microprocessadores com mais de 50 milhões de transistores. Tecnologias de 65nm. 28/10/2009 4 Mercado MEMS 28/10/2009 Fabricação MEMS Materiais para fabricação MEMS Silício mono cristalino Versatilidade, facilidade no processo de desbate (etching). Silício policristalino Depósito por LPCVD (vapor a baixa pressão). Mais usado: propriedades mecânicas. Nitrato Silício Isolamento elétricos Metais Máscaras de desbaste, elementos estruturais em transdutores. Diamante Materiais piezelétricos 28/10/2009 5 Fabricação MEMS (cont.) A fabricação de MEMS combina processos comuns a fabricação de circuitos integrados (CI) com processos de integração de esquemas mecânicos em silício (micro fabricação + “micro maquinização”). 28/10/2009 Fabricação MEMS (cont.) Litografia: Depois de elaborada uma máscara que contém o desenho do circuito a implementar há que imprimi-la opticamente em diversas “wafers” de silício. “Etching” consiste em desbastar camadas sucessivas de silício por forma a libertar os componentes e/ou habilitar a “wafer” a receber novas camadas. 28/10/2009 6 Fabricação MEMS (cont.) LIGA é acrônimo para Litografia, Galvanização e Moldagem. Permite por tratamento em volume a construção de microestruturas 3D. Método mais usual. Substituição do método SCREAM. 28/10/2009 Exemplos MEMS Sensores de pressão Acelerômetros Sensores de fluxo Impressoras Espelhos deformáveis Sensores de gás Micro-motores Microengrenagens 28/10/2009 7 Exemplo MEMS 28/10/2009 Conclusão Os sistemas Micro-EletroMecânicos (MEMS) são a integração de elementos mecânicos, sensores, atuadores, e eletrônica em uma pastilha comum de silício com a tecnologia de micro-fabricação. 28/10/2009 8