Introduction aux systèmes microélectromécaniques MEMS

Les systèmes microélectromécaniques (MEMS) sont des dispositifs dont les parties mobiles sont constituées de composants microscopiques. Ils sont également appelés micromécatronique et microsystèmes. À l'échelle nanométrique, ils se fondent dans les systèmes nanoélectromécaniques ou nanotechnologies.
Les nanotubes constituent un processus unitaire fondamental pour la fabrication de systèmes microélectromécaniques (MEMS).

Les chercheurs de l'université de l'Illinois ont réalisé une avancée majeure dans le domaine des systèmes microélectromécaniques, et cette découverte a un large éventail d'applications. Les nanotubes constituent un processus unitaire fondamental dans la fabrication des microsystèmes électromécaniques, et leurs travaux ont des implications pour la conception de nombreux nouveaux types de microsystèmes. Ils ont démontré que les nanotubes peuvent être modelés à l'aide de deux électrodes en or et qu'ils peuvent être modelés par lithographie par faisceau d'électrons et par décollage.

Les nanotubes peuvent être fabriqués à l'aide de différentes techniques, notamment l'électroformage et le nano-usinage. Le processus permet également une large gamme d'applications, depuis les diagnostics de point de soins à usage unique jusqu'aux dispositifs à usage multiple pour l'analyse du sang et la numération cellulaire. Il est également utilisé dans les dispositifs de duplication de l'ADN, tels que les systèmes de réaction en chaîne par polymérase (PCR) qui amplifient l'ADN minuscule et produisent une duplication exacte. Parmi les autres applications des nanotubes figurent les réseaux de commutation optique et les écrans haute définition.

La fabrication de nanotubes est un processus avancé qui implique l'assemblage de nombreux matériaux et groupes fonctionnels. Ce processus permet la fabrication simultanée d'un grand nombre de nanodispositifs. Le processus est très complexe et prend beaucoup de temps, un processus moyen prenant environ six mois pour une caractéristique de cinq nanomètres.

Le silicium est un matériau intéressant pour les dispositifs MEMS

Le silicium est un matériau très intéressant pour les dispositifs MEMS en raison de ses propriétés mécaniques et électriques élevées. En outre, il est compatible avec la plupart des technologies de circuits intégrés traités par lots, ce qui en fait un matériau idéal pour de nombreux types de systèmes miniaturisés. Cependant, le silicium n'est pas sans inconvénients.

Bien que le SiC soit plus cher que le silicium, il présente certains avantages. Ses propriétés électriques et mécaniques peuvent être adaptées aux exigences des dispositifs MEMS. Cependant, le SiC n'est pas encore largement disponible pour les concepteurs. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour développer la technologie de traitement la plus efficace pour les dispositifs MEMS en SiC.

Les principaux avantages du SiC par rapport au silicium sont sa conductivité thermique élevée, son champ de rupture élevé et sa vitesse de saturation élevée. Ces caractéristiques en font un excellent matériau pour les dispositifs électroniques dans des environnements extrêmes. En outre, il présente une dureté et une résistance à l'usure élevées. Cette dernière caractéristique est importante pour les capteurs qui doivent fonctionner dans des conditions difficiles.

Problèmes d'emballage des dispositifs MEMS

Les problèmes d'emballage sont essentiels à la fiabilité et aux performances des dispositifs MEMS. Ces dispositifs ont des caractéristiques de l'ordre du micron et peuvent être sujets aux rayures, à l'usure et au désalignement. Ils sont également vulnérables aux mécanismes de défaillance tels que les chocs mécaniques, les décharges électrostatiques et le frottement. En outre, l'humidité, les vibrations et les pièces mécaniques peuvent endommager les MEMS. Pour ces raisons, l'emballage et le processus de ces dispositifs doivent être soigneusement étudiés avant le début du projet.

Il est essentiel de prendre en compte les effets de l'emballage dès le début du processus de conception pour assurer la réussite d'un dispositif MEMS. Dans le cas contraire, les développeurs s'exposent à des cycles de conception et de fabrication coûteux. La solution consiste à incorporer ces effets dans un modèle comportemental compact, ce qui réduit le temps de simulation et permet des simulations plus complexes. En outre, cela permet d'éviter les écueils coûteux associés à un mauvais conditionnement.

Les problèmes d'emballage peuvent également affecter la qualité et le rendement des dispositifs MEMS. Dans certains cas, les dispositifs nécessitent un emballage spécial qui les protège des conditions environnementales difficiles. Des techniques sont donc mises au point pour manipuler et traiter ces dispositifs. Toutefois, bon nombre de ces procédés sont nocifs pour le dispositif MEMS et réduisent son rendement. Cet article vise à mettre en lumière ces défis et à fournir des solutions pour les surmonter.

Applications des dispositifs MEMS

Les dispositifs micromécaniques (MEMS) sont de minuscules appareils capables d'accomplir de nombreuses tâches. Ils peuvent détecter la pression, les mouvements et les forces. Ils peuvent également être utilisés pour surveiller et contrôler les fluides. Ces dispositifs sont particulièrement utiles pour les applications médicales et sont appelés BioMEMS. Ces dispositifs peuvent effectuer diverses tâches dans le corps, notamment servir d'analyseurs chimiques, de micro-pompes et de composants d'appareils auditifs. À terme, ces dispositifs pourraient même devenir des habitants permanents du corps humain.

Ces dispositifs sont constitués de composants dont la taille est comprise entre une centaine de micromètres. La surface d'un dispositif numérique à micromiroirs peut être supérieure à 1000 mm2. Ils sont généralement constitués d'une unité centrale qui traite les données et de quelques composants qui interagissent avec leur environnement.

Plusieurs dispositifs MEMS sont actuellement disponibles sur le marché, allant des capteurs à fonction unique aux systèmes sur puce. Ces derniers combinent l'utilisation de plusieurs dispositifs MEMS avec une électronique de conditionnement du signal et des processeurs intégrés. Plusieurs industries ont mis en œuvre la technologie MEMS pour diverses mesures.