Mikrosystému je mikrosystém z polovodičových materiálů . Zahrnuje jeden nebo více mechanických prvků a používá elektřinu jako zdroj energie za účelem provádění funkce snímače nebo akčního členu , přičemž alespoň jedna struktura má mikrometrické rozměry ; funkce systému je částečně zajištěna formou této struktury. Termín mikroelektromechanické systémy je francouzská verze anglické zkratky MEMS ( mikroelektromechanické systémy ). V Evropě se také používá termín MST pro MicroSystem Technology , i když mnohem méně rozšířený.
Na základě technik mikroelektroniky používá MEMS k výrobě mikrotechnologie , které umožňují výrobu ve velkém. Používají se v oblastech, jako je automobil , letectví , medicína , biologie , telekomunikace , a také v některých „každodenních“ aplikacích, jako jsou videoprojektory, televize s vysokým rozlišením nebo airbagy pro automobily.
Byly vyvinuty na začátku 70. let jako derivát mikroelektroniky a jejich první komercializace sahá až do 80. let pomocí křemíkových tlakových senzorů, které rychle nahradily starší techniky a stále představují významný podíl na trhu mikroelektroniky . Od té doby MEMS prošly významným vývojem a stále rostou.
Jedná se o relativně nedávnou oblast výzkumu, která kombinuje použití elektronických , počítačových , chemických , mechanických a optických technik . MEMS jsou nejčastěji na bázi křemíku, ale jiné materiály jsou také používány v závislosti na vhodnosti jejich fyzikálních vlastností pro určité aplikace, jako jsou například kovy , piezoelektrických materiálů , různé polymery , atd
Tváří v tvář rozvoji tohoto oboru jsme viděli vzhled odvozených termínů pro označení specializovaných MEMS:
Poznamenáme si také nový termín, NEMS ( Nano Electro Mechanical Systems ), francouzské Nanosystems , označující struktury podobné MEMS, ale nanometrické velikosti.
Křemík je materiál použitý k vytvoření integrované obvody běžně používané v oblasti spotřební elektroniky v moderním průmyslu. Tyto úspory z rozsahu , dostupnost z vysoce kvalitních materiálů za nízké ceny a schopnost začlenit elektronické funkce make křemíku atraktivní materiál pro širokou škálu aplikací MEMS. Křemík má také významné výhody plynoucí z jeho materiálových vlastností. Ve formě monokrystalů je křemík téměř dokonalým Hookovým materiálem , což znamená, že při ohnutí nezažije prakticky žádnou hysterezi, a tedy prakticky žádný rozptyl energie. Kromě toho je tento pohyb opakovatelný, což také činí křemík velmi spolehlivým, protože trpí velmi malou únavou a může mít životnost řádově několik miliard miliard cyklů bez poškození.
Ačkoli elektronický průmysl poskytuje ekonomiku rozsahu pro křemíkový průmysl, krystalický křemík je stále složitý materiál a jeho výroba je relativně nákladná. Na druhé straně lze polymery vyrábět ve velkém množství se širokou paletou materiálových charakteristik. Zařízení MEMS mohou být vyrobena z polymerů procesy, jako je vstřikování , embosování nebo stereolitografie, a jsou zvláště vhodná pro mikrofluidní aplikace, jako jsou jednorázové kazety pro testování krve.
Kovy lze také použít k vytvoření prvků MEMS. Ačkoli kovy nemají všechny mechanické výhody křemíku, mohou vykazovat velmi vysoký stupeň spolehlivosti v mezích použití MEMS. Kovy lze nanášet elektrolytickým nanášením, vakuovým stříkáním nebo rozprašováním. Mezi běžně používané kovy patří zlato , nikl , hliník , měď , chrom , titan, wolfram, platina a stříbro.
Techniky výroby mikrosystémů jsou do značné míry odvozeny od technik mikroelektroniky. Z Oplatky křemíku se obvykle používají jako substrát, a mikrosystémy jsou produkovány řadou kroků epitaxe , nanášení pryskyřice, z fotolitografie a suché nebo mokré leptání.
Hlavní specifika technik mikrosystémů, ve srovnání s mikroelektronikou, jsou spojena s výrobou pohyblivých částí, tedy relativně oddělených od substrátu, které se obecně získávají uchýlením se k obětované vrstvě.
MEMS se skládají z mechanických mechanismů (rezonátory, paprsky, mikromotory atd.) Vyrobených na křemíku v mikrometrickém měřítku. Tyto různé mechanické prvky se uvádějí do pohybu (ovládají) díky silám generovaným elektromechanickými měniči . Jsou napájeny napětím vytvářeným sousedními elektronickými obvody. Elektromechanické převodníky poté hrají roli rozhraní mezi mechanickým a elektrickým polem. Nejčastěji se zde používají elektrostatické nebo kapacitní převodníky , i když se lze setkat s elektromechanickými rozhraními založenými na magnetických a termomechanických jevech .
Pokud si laboratoře dokážou představit a vyrobit obrovské množství MEMS, s aplikacemi od elektroniky po biologii, nejdůležitější (průmyslově) jsou: