Κατέβασμα παρουσίασης
Η παρουσίαση φορτώνεται. Παρακαλείστε να περιμένετε
1
M.E.M.S. ΟΡΙΣΜΟΣ ΜΕΜΣ, ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΜΕΜΣ, ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΕΣ-ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ.
2
ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΜΕΜΣ=μικροηλεκτρομηχανικά συστήματα (microelectromechanical systems). Αφετηρία: δεκαετία του 1970. Συστήματα με μικρές διαστάσεις, μικρότερες από 1 mm. Αισθητήρες, ενεργοποιητές, συσκευές βιοιατρικών εφαρμογών. ΜΕΜΣ=μικροηλεκτρομηχανικά συστήματα (microelectromechanical systems). Αφετηρία: δεκαετία του 1970. Συστήματα με μικρές διαστάσεις, μικρότερες από 1 mm. Αισθητήρες, ενεργοποιητές, συσκευές βιοιατρικών εφαρμογών.
3
Αξιοποίηση των διαφοροποιημένων ιδιοτήτων των υλικών στη μικροκλίμακα-σμόκρυνση διαστάσεων. Σμίκρυνση διαστάσεων: μειωμένο κόστος παραγωγής, δυνατότητα μαζικής επεξεργασίας (bath processing). Χρήση τεχνογνωσίας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Τα ΜΕΜΣ έχουν ποικίλες ονομασίες σε διάφορες χώρες. Αξιοποίηση των διαφοροποιημένων ιδιοτήτων των υλικών στη μικροκλίμακα-σμόκρυνση διαστάσεων. Σμίκρυνση διαστάσεων: μειωμένο κόστος παραγωγής, δυνατότητα μαζικής επεξεργασίας (bath processing). Χρήση τεχνογνωσίας ολοκληρωμένων κυκλωμάτων. Τα ΜΕΜΣ έχουν ποικίλες ονομασίες σε διάφορες χώρες.
4
Όλα τα ΜΕΜΣ έχουν κοινό τρόπο κατασκευής. Υπόστρωμα πυριτίου, με διεργασίες μικροδιαμόρφωσης. Το πυρίτιο: βασικό στοιχείο κατασκευής των διατάξεων μικροηλεκτρονικής. Δημιουργία δομών με υψηλή τοπογραφία, πάνω στην επιφάνεια του ημιαγώγιμου υλικού του πυριτίου. Όλα τα ΜΕΜΣ έχουν κοινό τρόπο κατασκευής. Υπόστρωμα πυριτίου, με διεργασίες μικροδιαμόρφωσης. Το πυρίτιο: βασικό στοιχείο κατασκευής των διατάξεων μικροηλεκτρονικής. Δημιουργία δομών με υψηλή τοπογραφία, πάνω στην επιφάνεια του ημιαγώγιμου υλικού του πυριτίου.
5
ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ. Δημιουργία εξελιγμένων διατάξεων-συσκευών με βελτιωμένες λειτουργικές επιδόσεις. Αισθητήρες=συσκευές μέτρησης φυσικής ή χημικής ποσότητας, μετατροπή σε σήμα (ηλεκτρικό), ανάγνωση από τον παρατηρητή. Δυνατότητα ανάγνωσης, επεξεργασίας των πληροφοριών με ηλεκτρονικό τρόπο. Δημιουργία εξελιγμένων διατάξεων-συσκευών με βελτιωμένες λειτουργικές επιδόσεις. Αισθητήρες=συσκευές μέτρησης φυσικής ή χημικής ποσότητας, μετατροπή σε σήμα (ηλεκτρικό), ανάγνωση από τον παρατηρητή. Δυνατότητα ανάγνωσης, επεξεργασίας των πληροφοριών με ηλεκτρονικό τρόπο.
6
ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ- ΜΙΚΡΟΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ. Αυτοκινητοβιομηχανία. Βιοιατρική. Μεταφορές. Υπολογιστές. Τηλεπικοινωνίες. Ρομποτική. Ηλεκτρονικά συστήματα. Αυτοκινητοβιομηχανία. Βιοιατρική. Μεταφορές. Υπολογιστές. Τηλεπικοινωνίες. Ρομποτική. Ηλεκτρονικά συστήματα.
7
ΜΕΜΣ: συστατικά μέρη.
9
ΔΙΑΤΑΞΗ ΣΥΝΘΕΤΟΥ ΑΙΣΘΗΤΗΡΑ ΜΕΜΣ.
10
ΜΕΜΣ.
11
ΤΟ ΠΥΡΙΤΙΟ-ΛΟΓΟΙ ΧΡΗΣΗΣ ΤΟΥ ΩΣ ΒΑΣΙΚΟΥ ΥΛΙΚΟΥ ΣΤΑ ΜΕΜΣ. Καλές μηχανικές ιδιότητες. Υφιστάμενη τεχνογνωσία επεξεργασίας. Παράλληλη διαδικασία κατασκευής διατάξεων. Πιο ανθεκτικό από τον χάλυβα μηχανικά. Ελαφρύ υλικό. Εύκολη επικάλυψη από άλλα υλικά. Καλές μηχανικές ιδιότητες. Υφιστάμενη τεχνογνωσία επεξεργασίας. Παράλληλη διαδικασία κατασκευής διατάξεων. Πιο ανθεκτικό από τον χάλυβα μηχανικά. Ελαφρύ υλικό. Εύκολη επικάλυψη από άλλα υλικά.
13
Η ΑΓΟΡΑ ΤΩΝ ΜΕΜΣ.
16
ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΜΕΜΣ. ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΜΙΚΡΟΔΟΜΕΣ. ΜΙΚΡΟΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ. ΜΙΚΡΟΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΤΕΣ. ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ. ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΜΙΚΡΟΔΟΜΕΣ. ΜΙΚΡΟΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ. ΜΙΚΡΟΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΤΕΣ. ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ.
17
ΤΕΧΝΙΚΕΣ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΙΑΣ ΜΕΜΣ. Εναπόθεση-deposition. Λιθογραφία-lithography. Εγχάραξη-etching. Παχιά φωτοευαίσυητα υλικά-thick photoresists. Επιφανειακή μικροδιαμόρφωση-surface micromachining. Τεχνολογία LIGA. Εναπόθεση-deposition. Λιθογραφία-lithography. Εγχάραξη-etching. Παχιά φωτοευαίσυητα υλικά-thick photoresists. Επιφανειακή μικροδιαμόρφωση-surface micromachining. Τεχνολογία LIGA.
18
ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΜΕΜΣ Μικρό μέγεθος, βάρος, όγκο, κόστος. Υψηλή απόδοση και αξιοπιστία. Μεγάλη ποικιλία μορφών, ποικίλες εφαρμογές. Μαζική παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων. Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας. Μικρό μέγεθος, βάρος, όγκο, κόστος. Υψηλή απόδοση και αξιοπιστία. Μεγάλη ποικιλία μορφών, ποικίλες εφαρμογές. Μαζική παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων. Χαμηλή κατανάλωση ενέργειας.
19
ΦΥΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΑΙΣΘΗΤΗΡΩΝ ΜΕΜΜΣ. Πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο. Πιεζοαντίσταση. Θερμοηλεκτρικό φαινόμενο. Ηλεκτροθερμικό φαινόμενο. Φαινόμενο thompson. Πιεζοηλεκτρικό φαινόμενο. Πιεζοαντίσταση. Θερμοηλεκτρικό φαινόμενο. Ηλεκτροθερμικό φαινόμενο. Φαινόμενο thompson.
20
ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΩΝ ΜΕΜΣ
24
Οι μέθοδοι αντίληψης των συστημάτων ΜΕΜΣ αποσκοπούν στη μετατροπή μιας ορισμένης φυσικής παραμέτρου σε ηλεκτρική ενέργεια. Παράδειγμα αποτελεί η μετατροπή της πίεσης σε μηχανική πίεση πρώτα και στη συνέχεια σε ηλεκτρικό σήμα. (Sio Wannok, 2002). Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι αντίληψης: Πιεζωμική. Χωρητική. Ηλεκτροστατική. Οι μέθοδοι αντίληψης των συστημάτων ΜΕΜΣ αποσκοπούν στη μετατροπή μιας ορισμένης φυσικής παραμέτρου σε ηλεκτρική ενέργεια. Παράδειγμα αποτελεί η μετατροπή της πίεσης σε μηχανική πίεση πρώτα και στη συνέχεια σε ηλεκτρικό σήμα. (Sio Wannok, 2002). Υπάρχουν διάφορες μέθοδοι αντίληψης: Πιεζωμική. Χωρητική. Ηλεκτροστατική.
25
Πιεζωμική: Το πυρίτιο εμφανίζει πιεζωμική συμπεριφορά. Η αντίσταση του πυριτίου μεταβάλλεται εξαιτίας της πίεσης λόγω αλλαγής γεωμετρίας και λόγω της αντίστασης του υλικού. Προσδιορίζεται η αλλαγή στην αντίσταση και ενισχύεται το παραγόμενο ηλεκτρικό σήμα. Πρέπει να ληφθεί υπόψη η στενή σχέση της αντίστασης του πυριτίου με την θερμοκρασία. Πιεζωμική: Το πυρίτιο εμφανίζει πιεζωμική συμπεριφορά. Η αντίσταση του πυριτίου μεταβάλλεται εξαιτίας της πίεσης λόγω αλλαγής γεωμετρίας και λόγω της αντίστασης του υλικού. Προσδιορίζεται η αλλαγή στην αντίσταση και ενισχύεται το παραγόμενο ηλεκτρικό σήμα. Πρέπει να ληφθεί υπόψη η στενή σχέση της αντίστασης του πυριτίου με την θερμοκρασία.
26
Χωρητική: Στην περίπτωση αυτή ένας εξωτερικός φυσικός παράγοντας επιφέρει μεταβολές σε ένα πυκνωτή, είτε μεταβάλλοντας την απόσταση μεταξύ των δυο πλακών του πυκνωτή, είτε αλλάζοντας τη διηλεκτρική σταθερά του. Παράδειγμα αποτελεί η επιτάχυνση που μετακινεί τη μια πλάκα προς την άλλη. Στην χωρητική αντίληψη δεν παίζει διαμορφωτικό ρόλο η θερμοκρασία, και απαιτεί ελάχιστη κατανάλωση ισχύος. Ωστόσο, απαιτούνται ηλεκτρονικά συστήματα μετατροπής των μεταβολών χωρητικότητας του πυκνωτή σε ηλεκτρική διαφορά δυναμικού. Χωρητική: Στην περίπτωση αυτή ένας εξωτερικός φυσικός παράγοντας επιφέρει μεταβολές σε ένα πυκνωτή, είτε μεταβάλλοντας την απόσταση μεταξύ των δυο πλακών του πυκνωτή, είτε αλλάζοντας τη διηλεκτρική σταθερά του. Παράδειγμα αποτελεί η επιτάχυνση που μετακινεί τη μια πλάκα προς την άλλη. Στην χωρητική αντίληψη δεν παίζει διαμορφωτικό ρόλο η θερμοκρασία, και απαιτεί ελάχιστη κατανάλωση ισχύος. Ωστόσο, απαιτούνται ηλεκτρονικά συστήματα μετατροπής των μεταβολών χωρητικότητας του πυκνωτή σε ηλεκτρική διαφορά δυναμικού.
27
Χωρητική: Στην περίπτωση αυτή ένας εξωτερικός φυσικός παράγοντας επιφέρει μεταβολές σε ένα πυκνωτή, είτε μεταβάλλοντας την απόσταση μεταξύ των δυο πλακών του πυκνωτή, είτε αλλάζοντας τη διηλεκτρική σταθερά του. Παράδειγμα αποτελεί η επιτάχυνση που μετακινεί τη μια πλάκα προς την άλλη. Στην χωρητική αντίληψη δεν παίζει διαμορφωτικό ρόλο η θερμοκρασία, και απαιτεί ελάχιστη κατανάλωση ισχύος. Ωστόσο, απαιτούνται ηλεκτρονικά συστήματα μετατροπής των μεταβολών χωρητικότητας του πυκνωτή σε ηλεκτρική διαφορά δυναμικού. Χωρητική: Στην περίπτωση αυτή ένας εξωτερικός φυσικός παράγοντας επιφέρει μεταβολές σε ένα πυκνωτή, είτε μεταβάλλοντας την απόσταση μεταξύ των δυο πλακών του πυκνωτή, είτε αλλάζοντας τη διηλεκτρική σταθερά του. Παράδειγμα αποτελεί η επιτάχυνση που μετακινεί τη μια πλάκα προς την άλλη. Στην χωρητική αντίληψη δεν παίζει διαμορφωτικό ρόλο η θερμοκρασία, και απαιτεί ελάχιστη κατανάλωση ισχύος. Ωστόσο, απαιτούνται ηλεκτρονικά συστήματα μετατροπής των μεταβολών χωρητικότητας του πυκνωτή σε ηλεκτρική διαφορά δυναμικού.
28
ΜΕΘΟΔΟΙ ΕΝΕΡΓΟΠΟΙΗΣΗΣ ΤΩΝ ΜΕΜΣ. Πιεζοηλεκτρική. Ηλεκτροστατική. Θερμική. Μαγνητική. Κράματα με μνήμη. Πιεζοηλεκτρική. Ηλεκτροστατική. Θερμική. Μαγνητική. Κράματα με μνήμη.
32
ΕΝΑΠΟΘΕΣΗ. Οι πιο συχνές διεργασίες εναπόθεσης είναι: Η οξείδωση-oxidation. Η διάχυση-diffusion. Η χημική εναπόθεση ατμού-chemical vapor deposition, CVD. Η φυσική εναπόθεση ατμού-physical vapor deposition-PVD. Η ιοντική εμφύτευση-ion implantation. ΕΝΑΠΟΘΕΣΗ. Οι πιο συχνές διεργασίες εναπόθεσης είναι: Η οξείδωση-oxidation. Η διάχυση-diffusion. Η χημική εναπόθεση ατμού-chemical vapor deposition, CVD. Η φυσική εναπόθεση ατμού-physical vapor deposition-PVD. Η ιοντική εμφύτευση-ion implantation.
33
ΙΟΝΤΙΚΗ ΕΜΦΥΤΕΥΣΗ.
35
ΕΓΧΑΡΑΞΗ.
36
ΜΙΚΡΟΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗ.
40
Οι αισθητήρες πίεσης. Οι αντλίες υγρών και οι μικροβαλβίδες. Η μικρο-οπτική. Συστήματα χορήγησης φαρμάκων. (ιδιαίτερα για τα πρωτεινικά φαρμακολογικά δραστικά μόρια): Βιοκάψουλες ελεγχόμενης απελευθέρωσης φαρμάκων. Μικροβελόνες διαδερμικής και ενδοφλέβιας χορήγησης. Εμφυτευόμενα μικροσυστήματα. Έξυπνα ολοκληρωμένα μικροσυστήματα. (παρακολούθηση φυσιολογικών παραμέτρων σώματος, μετατροπή σε ηλεκτρικά σήματα, ανάλυση, ρυθμίσεις ελέγχου, απελευθέρωση του κατάλληλου ποσού φαρμάκου ανάλογα με τα δεδομένα). Ανάλυση του γονιδιώματος. (προσδιορισμός DNA, RNA). Lab-on-chip. Ιατρικοί τηλεαισθητήρες. (παρακολούθηση τιμών ασβεστίου πλάσματος, θερμοκρασίας σώματος). Εμφυτευόμενο τηλεμετρικό σύστημα καταγραφής αρτηριακής πίεσης. Παρακολούθηση ενδοφθάλμιας πίεσης. Λειτουργική νευρική αποκατάσταση. Βιουβριδικά συστήματα.(αποκατάσταση νευρομυικής λειτουργίας μετά από κακώσεις). Biochips. Συστήματα αερόσακκων αυτοκινήτων. Οι αισθητήρες πίεσης. Οι αντλίες υγρών και οι μικροβαλβίδες. Η μικρο-οπτική. Συστήματα χορήγησης φαρμάκων. (ιδιαίτερα για τα πρωτεινικά φαρμακολογικά δραστικά μόρια): Βιοκάψουλες ελεγχόμενης απελευθέρωσης φαρμάκων. Μικροβελόνες διαδερμικής και ενδοφλέβιας χορήγησης. Εμφυτευόμενα μικροσυστήματα. Έξυπνα ολοκληρωμένα μικροσυστήματα. (παρακολούθηση φυσιολογικών παραμέτρων σώματος, μετατροπή σε ηλεκτρικά σήματα, ανάλυση, ρυθμίσεις ελέγχου, απελευθέρωση του κατάλληλου ποσού φαρμάκου ανάλογα με τα δεδομένα). Ανάλυση του γονιδιώματος. (προσδιορισμός DNA, RNA). Lab-on-chip. Ιατρικοί τηλεαισθητήρες. (παρακολούθηση τιμών ασβεστίου πλάσματος, θερμοκρασίας σώματος). Εμφυτευόμενο τηλεμετρικό σύστημα καταγραφής αρτηριακής πίεσης. Παρακολούθηση ενδοφθάλμιας πίεσης. Λειτουργική νευρική αποκατάσταση. Βιουβριδικά συστήματα.(αποκατάσταση νευρομυικής λειτουργίας μετά από κακώσεις). Biochips. Συστήματα αερόσακκων αυτοκινήτων.
Παρόμοιες παρουσιάσεις
