Kas ir MEMS?

MEMS apzīmē mikroelektromehāniskās sistēmas, kas attiecas uz funkcionālām mašīnu sistēmām ar komponentiem, kas mērīti mikrometros. MEMS bieži tiek uzskatīts par atspēriena punktu starp tradicionālajām makro mēroga iekārtām un futūristiskām nanomašīnām. MEMS prekursori jau kādu laiku ir bijuši mikroelektronikas veidā, taču šīs sistēmas ir tīri elektroniskas, nespēj apstrādāt vai izvadīt neko citu kā tikai elektrisko impulsu sēriju. Tomēr mūsdienu MEMS ražošanas paņēmieni lielā mērā balstās uz to pašu tehnoloģiju, ko izmanto integrālo shēmu ražošanā, tas ir, plēves uzklāšanas paņēmienus, kuros izmanto fotolitogrāfiju.

Inženieri un tehnologi MEMS ražošanu lielākoties uzskata par veicinošu tehnoloģiju, nevis pašmērķi, un to uzskata par vēl vienu apsveicamu sasniegumu mūsu spējā sintezēt plašāku fizisko struktūru klāstu, kas paredzētas noderīgu uzdevumu veikšanai. Visbiežāk saistībā ar MEMS tiek pieminēta ideja par mikroshēmas laboratoriju — ierīci, kas apstrādā mazus ķīmisko vielu paraugus un sniedz noderīgus rezultātus. Tas varētu izrādīties diezgan revolucionāri medicīniskās diagnozes jomā, kur laboratorijas analīze rada papildu izmaksas par medicīnisko nodrošinājumu, diagnozes kavēšanos un neērtu dokumentu kārtošanu.

MEMS tiek izgatavotas vienā no diviem veidiem: vai nu ar virsmas mikroapstrādi, kurā secīgi materiāla slāņi tiek uzklāti uz virsmas un pēc tam tiek iegravēti līdz formai, vai ar lielapjoma mikroapstrādi, kad pati substrāts tiek iegravēts, lai iegūtu galaproduktu. Virsmas mikroapstrāde ir visizplatītākā, jo tā balstās uz integrēto shēmu sasniegumiem. Unikāli MEMS, nogulsnēšanas paņēmieni dažkārt atstāj aiz sevis “upurēšanas slāņus”, materiāla slāņus, kas ir paredzēti izšķīdināšanai un nomazgāšanai ražošanas procesa beigās, atstājot atlikušo struktūru. Šis process ļauj MEMS ierīcei iegūt sarežģītu struktūru 3 dimensijās. Ir izgatavoti dažādi mikromēroga zobrati, sūkņi, sensori, caurules un izpildmehānismi, un daži no tiem jau ir integrēti ikdienas komerciālajos produktos.

Mūsdienu MEMS izmantošanas piemēri ir tintes printeri, akselerometri automašīnās, spiediena sensori, augstas precizitātes optika, mikrofluidika, atsevišķu neironu uzraudzība, vadības sistēmas un mikroskopija. Pašlaik nav tādas lietas kā produktīva mikromēroga mašīnu sistēma produktīvu makro mēroga montāžas līniju secībā, taču šķiet, ka šādas ierīces izgudrošana ir tikai laika jautājums. Izredzes ražot ar MEMS ir aizraujošas, jo šādu sistēmu bloki, kas darbojas tangencē, varētu būt ievērojami produktīvāki nekā makro mēroga sistēmas, kas aizņem tādu pašu apjomu un patērē tādu pašu enerģijas daudzumu. Tomēr viens ievērojams ierobežojums būtu tāds, ka makro mēroga izstrādājumiem, kas izgatavoti, izmantojot mikromēroga mašīnu sistēmas, jābūt galvenokārt izgatavotiem no saliekamiem mikromēroga celtniecības blokiem.