Introducción a los sistemas microelectromecánicos MEMS

Los sistemas microelectromecánicos (MEMS) son dispositivos con piezas móviles formadas por componentes microscópicos. También se denominan micromecatrónica y microsistemas. A nanoescala, se fusionan en sistemas nanoelectromecánicos o nanotecnología.
Los nanotubos son una unidad de proceso fundamental para la fabricación de sistemas microelectromecánicos mems

Los investigadores de la Universidad de Illinois han hecho un gran avance en los sistemas microelectromecánicos, y el descubrimiento tiene una amplia gama de aplicaciones. Los nanotubos son una unidad de proceso fundamental en la fabricación de sistemas microelectromecánicos, y su trabajo tiene implicaciones para el diseño de muchos tipos nuevos de mems. Han demostrado que los nanotubos pueden modelarse utilizando dos electrodos de oro, y que pueden modelarse mediante litografía por haz de electrones y despegue.

Los nanotubos pueden fabricarse mediante distintas técnicas, como la electroformación y la nanomecanización. El proceso también permite una amplia gama de aplicaciones, desde diagnósticos de punto de atención de un solo uso hasta dispositivos multiuso para análisis de sangre y recuento celular. También se utiliza en dispositivos de duplicación de ADN, como los sistemas de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) que amplifican ADN minúsculo y producen una duplicación exacta. Otras aplicaciones de los nanotubos son las redes de conmutación óptica y las pantallas de alta definición.

La fabricación de nanotubos es un proceso avanzado que implica el ensamblaje de numerosos materiales funcionales y grupos funcionales. El proceso permite la fabricación simultánea de un gran número de nanodispositivos. El proceso es muy complejo y requiere mucho tiempo, con un proceso medio de unos seis meses para una característica de cinco nanómetros.

El silicio es un material atractivo para los dispositivos MEMS

El silicio es un material muy atractivo para los dispositivos MEMS por sus elevadas propiedades mecánicas y eléctricas. Además, es compatible con la mayoría de las tecnologías de circuitos integrados procesados por lotes, lo que lo convierte en un material ideal para muchos tipos de sistemas miniaturizados. Sin embargo, el silicio no está exento de inconvenientes.

Aunque el SiC es más caro que el silicio, tiene algunas ventajas. Sus propiedades eléctricas y mecánicas pueden adaptarse a los requisitos de los dispositivos MEMS. Sin embargo, los diseñadores aún no pueden acceder al SiC de forma generalizada. Es necesario seguir investigando para desarrollar la tecnología de proceso más eficiente para los dispositivos MEMS de SiC.

Las principales ventajas del SiC sobre el silicio son su alta conductividad térmica, su elevado campo de ruptura y su alta velocidad de saturación. Estas características lo convierten en un material excelente para dispositivos electrónicos en entornos extremos. Además, también tiene una gran dureza y resistencia al desgaste. Esto último es importante para los sensores que deben funcionar en condiciones duras.

Problemas de embalaje en los dispositivos MEMS

Los problemas de embalaje son fundamentales para la fiabilidad y el rendimiento de los dispositivos MEMS. Estos dispositivos tienen características de tamaño micrométrico y pueden ser propensos a arañazos, desgaste y desalineación. También son vulnerables a mecanismos de fallo de fiabilidad como los choques mecánicos, las descargas electrostáticas y la adherencia. Además, la humedad, las vibraciones y las piezas mecánicas pueden dañar los MEMS. Por estas razones, el embalaje y el proceso de estos dispositivos deben estudiarse detenidamente antes de iniciar el proyecto.

Tener en cuenta los efectos del encapsulado en una fase temprana del proceso de diseño es esencial para el éxito de un dispositivo MEMS. De lo contrario, los desarrolladores se arriesgan a costosos ciclos de diseño y fabricación. La solución es incorporar estos efectos a un modelo de comportamiento compacto, lo que reduce el tiempo de simulación y permite realizar simulaciones más complejas. Además, puede ayudar a evitar los costosos escollos asociados a un embalaje deficiente.

Los problemas de embalaje también pueden afectar a la calidad y el rendimiento de los dispositivos MEMS. En algunos casos, los dispositivos requieren un embalaje especial que los proteja de las inclemencias del entorno. Por ello, se están desarrollando técnicas para manipular y procesar estos dispositivos. Sin embargo, muchos de estos procesos son perjudiciales para el dispositivo MEMS y reducen su rendimiento. Este artículo pretende arrojar luz sobre estos retos y aportar soluciones para superarlos.

Aplicaciones de los dispositivos MEMS

Los dispositivos micromecánicos (MEMS) son aparatos diminutos que pueden realizar muchas tareas. Pueden sentir la presión, detectar el movimiento y medir fuerzas. También pueden utilizarse para monitorizar y controlar fluidos. Estos dispositivos son especialmente útiles para aplicaciones médicas y se denominan BioMEMS. Estos dispositivos pueden realizar diversas tareas en el cuerpo, como actuar como analizadores químicos, microbombas y componentes de audífonos. Con el tiempo, estos dispositivos podrían incluso convertirse en habitantes permanentes del cuerpo humano.

Estos dispositivos están formados por componentes de entre cien micrómetros de tamaño. La superficie de un dispositivo digital de microespejos puede superar los 1.000 mm2. Suelen constar de una unidad central que procesa los datos y unos cuantos componentes que interactúan con su entorno.

Actualmente existen en el mercado varios dispositivos MEMS, desde sensores de una sola función hasta dispositivos de sistema en chip. Estos últimos combinan el uso de varios dispositivos MEMS con electrónica de acondicionamiento de señales y procesadores integrados. Varias industrias han implantado la tecnología MEMS para diversas mediciones.