lunes, 28 de junio de 2010

INTRODUCCION A LOS SISTEMAS MICROELECTROMECANICOS MEMS


INTRODUCCION A LOS SISTEMAS MICROELECTROMECANICOS MEMS


El objeto de esta Comunicación es describir las características principales y enumerar algunas ventajas y aplicaciones de los sistemas microelectromecánicos (MEMS).
Se puede definir la microingeniería como la ciencia y el arte de diseñar, construir y calibrar dispositivos microscópicos, otra definición es la que la describe como la parte de la ingeniería relacionada con la aplicación de las técnicas desarrolladas en el sector electrónico para la manufactura de componentes en miniatura, con tolerancias en la región de un micrón (1 * 10– 6 m) de forma precisa y a bajo coste.
La comisión de la UE para el IV Programa Marco definió el microsistema como,"... un sistema inteligente miniaturizado que integra funciones sensoras, de proceso y/o actuación. Comprenderá como mínimo dos de las siguientes propiedades: eléctricas, mecánicas, ópticas, químicas, biológicas, magnéticas u otras, de forma integrada en un solo chip o en un modulo híbrido multichip...", los microsistemas son también denominados MEMS ( Micro Electrical Mechanical Systems).
Intuitivamente y parafraseando un conocido refrán podríamos destacar que en nuestra área de estudio, algunas ventajas de las "Cosas buenas que vienen en envase pequeño", son:

- Liviana.
- Económica.
- Rápida.
- Más eficiente.
- Más precisa.
- Más adecuada.

Al disminuir el tamaño de los dispositivos, las técnicas convencionales de ingeniería incrementan su complejidad y son más caras, mientras que en los procesos de fabricación de microingeniería la reducción del tamaño reduce el coste unitario.
Las necesidades de la técnica actual, portabilidad, economía, rapidez precisión, etc., han ocasionado que sea preciso construir componentes miniaturizados manteniendo las funcionalidades de los de mayor tamaño. El avance tecnológico, ha impulsado la necesidad de aumentar constantemente la capacidad y velocidad de los diferentes dispositivos, consiguiendo otras ventajas como lo son las de mayor precisión y reducción de costes. Estamos iniciando una nueva era donde se espera que la micro ingeniería redefina nuestro mundo y ocasione una revolución tecnológica similar a la que originó la introducción de la microelectrónica tres décadas antes, por lo que la microingeniería llegara a ser esencial para algunas empresas.


Antecedentes e impacto de la Microingeniería y sus productos.


El mundo ha crecido utilizando el chip de Si, ese diminuto corazón de la mayoría de los dispositivos electrónicos, en el presente el Si es empleado para elaborar pequeños componentes mecánicos y sus aplicaciones se incrementan en centenares.
El Si puede ser moldeado en el dispositivo requerido, usando procesos tradicionales en la producción de C.I. como: fotolitografia, difusión e implantación de iones, deposición de finas películas, grabado anisotropico, anodización selectiva (incluye la formación de poros de Si). El moldeado de Si puede ser usado como una plantilla para la formación de microestructuras en otros materiales como: metales, materiales cerámicos, plásticos, etc. Estos materiales no-siliceos pueden ser procesados directamente utilizando fotolitografía, láser excimer o haces de iones.

Estas microestructuras incluyen: diafragmas, vigas, engranajes, componentes del control de fluidos como boquillas, conductos.
Las obleas de Si procesadas pueden ser enlazadas entre si mediante soldadura por fusión o unidas a obleas de cristal usando técnicas de soldadura anódica, para realizar dispositivos mas complejos y proveer ensamblajes de primer orden. Las obleas pueden ser procesadas en lotes, permitiendo su fabricación en decenas de miles a bajo coste.
La microingeniería orienta sus aplicaciones principalmente hacia la función de transducción, necesaria para permitir a la microelectrónica relacionarse con el mundo exterior; pero los mercados para las aplicaciones que no involucren solo sensores han emergido rápidamente, además el trabajo emprendido estaba inicialmente relacionado con el desarrollo de transductores encapsulados individualmente e integrados en un sistema como un componente separado, posteriormente se desarrollan dispositivos en los que los requisitos funcionales del sistema son considerados como un todo y los subsistemas integrados diseñados con la microingeniería se fabrican para manejar todos los aspectos.
Las industrias aeroespacial y automovilística utilizan de forma generalizada componentes micromecanizados como sensores de presión y aceleración, además los microsistemas se usan extensamente en un amplio rango de bienes manufacturados en amplios sectores de la industria, como: la medicina, el automóvil, aeroespacial, industria, servicios, etc. A continuación y con el propósito de evaluar el impacto que en el futuro ocasionara en estos mercados, la irrupción de los microcomponentes, se inserta una traducción del articulo de la revista Micro/Nano de Agosto del 2.004 donde se señala:" …De acuerdo a estimaciones del grupo Freedonia, de Cleveland, el mercado norteamericano de MEMS esta proyectado para crecer ≥ 19 % anual, hasta los 3.3 billones de $, en el año 2.008, debido a: avances en el diseño, en los métodos de fabricación y en la expansión del alcance de sus aplicaciones. Los prospectos de
productos incluyen interruptores ópticos para redes de telecomunicaciones y redes internas corporativas; interruptores de RF y reles para teléfonos inalámbricos y dispositivos relacionados así como actuadores avanzados. Los tres productos mejor establecidos en el mercado de MEMS (acelerómetros de los airbag, cabezales de las impresoras de inyección de tinta y sensores para la monitorización de la presión sanguínea) están llegando a su madurez y presentaran algún crecimiento, las mayores ganancias se generaran en nuevos productos y en las aplicaciones emergentes. El mas rápido crecimiento será en el sector de las telecomunicaciones debido a tres factores – los interruptores ópticos basados en tecnología MEMS ganan terreno comercial, la recuperación de la inversión en el sector y que los interruptores de RF y reles basados en tecnología MEMS continúan su desarrollo ...".


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