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Las nuevas tecnologías de Sistemas
Microelectromecánicos (MEMS)
en la vida diaria
Dra. Susana Ortega Cisneros
Profesora Investigadora
CINVESTAV, Unidad
Guadalajara
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MEMS
 Los Sistemas Microelectromecánicos (Micro-ElectroMechanical-Systems) MEMS son la integración de
elementos mecánicos, sensores, actuadores, y la propia
electrónica en un substrato de silicio a través de
tecnología de micro-fabricación.
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MEMS
 Los MEMS representan una amplia clase de dispositivos
que pueden ser construidos a través de diferentes
procesos tecnológicos, en diversos materiales y pueden
aplicarse en distintas áreas de la ciencia.
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Tamaño de un MEMS
PELO
(~0.1mm)
CELULA
(~10µm)
VIRUS
(~10nm)
ADN
(~1nm)
OBLEAS
(10cm)
CHIP
(~1cm)
MEMS(1µm – 1mm)
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Principales ventajas de MEMS
Las principales ventajas de los microsistemas son:
• Procesos de fabricación en lotes para grandes volúmenes de
componentes a bajo coste.
Principales ventajas de MEMS
Las principales ventajas de los microsistemas son:
• Producir dispositivos mecánicos más pequeños, livianos, en
versiones más rápidas, con mayor precisión, consumos de energía
reducidos, biocompatibles.
• Producir sensores, aprovechando las propiedades electro–
mecánicas del Si, donde las características eléctricas cambian en
respuesta a cambios de parámetros particulares externos como:
temperatura, presión, aceleración, humedad y radiación.
Aplicaciones MEMS
Sensor inercial: acelerómetros.
Ink-jet para impresoras.
Giroscopios.
Micro fluidos.
Micrófonos (micro cámara, laptop,
celulares)
Sistemas de radio frecuencia.
Sensor de presión.
Microdisplays.
Analizadores de sangre
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Impacto de MEMS en tecnología
La producción de los productos basados en tecnología MEMS tuvieron
un valor de 8 billones de dólares en el 2005 ( 40 % eran sensores)  …y
va en incremento.
Existen dispositivos de aplicación actual y algunos que aguardan el
desarrollo de tecnologías para ser implementados.
La clave es la integración de múltiples dispositivos en un solo chip,
sytem-on-a-chip.
El mercado de los MEMS
Los dispositivos con MEMS son utilizados en múltiples áreas de
la actividad industrial, el cuidado de la salud, productos de
consumo, la construcción, la milicia y el hardware espacial.
Comportamiento de la industria de MEMS
El mercado de los MEMS
Manufactura de MEMS
Fabricación de MEMS en el mundo
MEMS es una tecnología …No un producto !
¿Que se necesita para fabricar
MEMS?
● Conocimiento de las propiedades físicas de los materiales
(mecánicas, eléctricas, térmicas y magnéticas)
● Procesos de Litografía - Etching - Deposition: técnicas de
micromaquinado
Solución: Procesos CMOS
Muy estudiado y consolidado en la industria
● ¡Permite integrar sensores, transductores, procesamiento
de señales, control y actuadores todo en el mismo
Circuito Integrado!
Micro fabricación de MEMS
• Circuitos integrados.
– Características.
– Similitudes con los MEMS.
• Micro Mecanizado de superficie.
• Micro Mecanizado de Volumen.
Micro maquinado de superficie
Características.
Micro maquinado en Volumen
Micromaquinado en Volumen I
Etching: se logran figuras geométricas de gran definición aprovechando
sustancias que atacan selectivamente los diferentes planos cristalográficos.
Flujo de Diseño de MEMS
Etapas en el desarrollo de un dispositivo MEMS:
1.
2.
3.
4.
5.
Objetivo >> requerimientos >> especificaciones
Elección de un proceso
Simulaciones: ANSYS.
Fabricación de un prototipo
Medición. Permite determinar si se cumplieron los
objetivos. De lo contrario se debe volver a la etapa 4. o a
la etapa 2.
Capsula endoscópica inalámbrica
Ejemplos de Aplicación
Acelerómetros
Aplicaciones: Disparo de Airbag, Teléfonos celulares, ABS, Velocímetros
angulares, giróscopos..
Wireless MEMS
Antennas
Color bi-stable display
Micro-switches
Tunable capacitors and inductors
Tunable filters
Microfluidrica
Aplicaciones: Inyectores de tinta, Regulación de caudales de fluidos,
Sensores de presión
Óptica
DMD:
Digital Micromirror Device
Óptica
Lasers ajustables
Switches ópticos para interconexión de fibra
Atenuador variable óptico
Comunicaciones
Switches de RF
Microscopía de fuerza atómica (AFM)
Algunos encapsulados MEMS
Cronos
Relay
Die level release and
ceramic package
Bosch Gyroscope
Wafer bonded
package
with glass frit seal
and
lateral feedthroughs
Motorola
Accelerometer
Wafer bonded package
with glass frit seal and
lateral feedthroughs
(sealed MEMS is then
placed into ceramic
package)
Shellcase image
sensor
Wafer bonded
package with
adhesive seal
and “T-contact
interconnect”
Gracias por su atención
Dra. Susana Ortega C.