MEMS-teknologian opas

Abstract

Tämän opinnäytetyön tarkoitus on saada lukijalle selkeä ymmärrys MEMS-teknologiasta. MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) on mikropiirisystee-mi, joka voi olla esimerkiksi kiihtyvyysanturi tai gyroskooppianturi. Tässä opin-näytetyössä selvitetään, mitä MEMS-anturit ovat ja mitä niillä voi saavuttaa. Opinnäytetyössä käsitellään valmistusprosessi, käyttökohteet ja tulevaisuus. Opinnäytetyössä käydään läpi, miten MEMS-tuotantoprosessi alkaa yksinker-taisella piikiekolla ja loppuu valmiina mikropiirisysteeminä, kuten MEMS-gyroskooppina. Opinnäytetyössä esitellään, miten elektroniikkakomponentteja valmistetaan mikrometriskaalassa etsauskaiverrusprosessin avulla. Opinnäyte-työssä esitellään käyttökohteet, joissa käytetään eniten MEMS-antureita. Näitä ovat autoteollisuus, lääketiede ja teollisuus. Opinnäytetyö sisältää tietoa MEMS-teknologiasta useista artikkeleista ja tutkinnoista.

Opinnäyteyössä tutkitaan MEMS-teknologian hyvät ja huonot puolet ja uutta mahdollista teknologiaa MEMS-teollisuudessa. Opinnäytetyössä todetaan, että MEMS-anturit ovat kooltaan erittäin pieniä ja kevyitä. Ne ovat erittäin halpoja ja niillä on pieni lämpövakio. Tuotantotehtaiden perustamiskustannukset ovat korkeat MEMS-teollisuudessa. MEMS-anturin suunnittelu on haastavaa, koska se sisältää erittäin monimutkaisia toimenpiteitä mikromittakaavassa. MEMS-teknologian kehitys kasvaa jatkuvasti. Paperin käyttöä MEMS-antureiden mate-riaalina tutkitaan ja kehitetään.

The purpose of this thesis is to give the reader a clear understanding of MEMS technology. MEMS stands for Micro Electro-Mechanical Systems, a microcircuit system, which for example can be an accelerometer or gyroscope sensor. This thesis presents basic understanding of MEMS and what can be achieved with it. The main topics discussed in this thesis are the following: manufacturing process, applications, and the future of MEMS technology. The thesis includes how the manufacturing process starts with a simple silicon wafer and ends as a finished microcircuit like a gyroscope sensor. The thesis also introduces how electrical components are manufactured in the micrometre scale using the etching engraving process. The thesis looks at applications in the following industries: automotive industry, and medicine industry. The thesis contains information about MEMS technology from several articles and researches.

The thesis examines the pros and cons of MEMS technology and new possible technology in the MEMS industry. The thesis states that MEMS sensors are very small and light in size. They are very cheap and have a low thermal constant. The cost of setting up production plants is high in the MEMS industry. The design of a MEMS sensor is challenging because it involves very complex measures at the micro scale. The development of MEMS technology is constantly growing. The use of paper as a material for MEMS sensors is being researched and developed.