مائیکرو الیکٹرو مکینیکل سسٹمز (MEMS اجزاء) اور ان پر مبنی سینسر

MEMS اجزاء (روسی MEMS) - کا مطلب ہے مائیکرو الیکٹرو مکینیکل سسٹم۔ ان میں اہم امتیازی خصوصیت یہ ہے کہ ان میں حرکت پذیر 3D ڈھانچہ ہوتا ہے۔ یہ بیرونی اثرات کی وجہ سے حرکت کرتا ہے۔ لہذا، الیکٹران نہ صرف MEMS اجزاء میں حرکت کرتے ہیں، بلکہ اجزاء کے حصوں میں بھی۔

MEMS اجزاء مائیکرو الیکٹرانکس اور مائیکرو مکینکس کے عناصر میں سے ایک ہیں، جو اکثر سلیکون سبسٹریٹ پر تیار ہوتے ہیں۔ ساخت میں، وہ سنگل چپ انٹیگریٹڈ سرکٹس سے ملتے جلتے ہیں۔ عام طور پر، یہ MEMS مکینیکل پرزے سائز میں یونٹس سے لے کر سینکڑوں مائیکرو میٹر تک ہوتے ہیں، اور کرسٹل بذات خود 20 μm سے 1 ملی میٹر تک ہوتا ہے۔

شکل 1 MEMS ڈھانچے کی ایک مثال ہے۔

استعمال کی مثالیں:

1. مختلف مائیکرو سرکٹس کی پیداوار۔

2. MEMS oscillators کو کبھی کبھی تبدیل کیا جاتا ہے۔ کوارٹج گونجنے والے.

3. سینسر کی پیداوار، بشمول:

• ایکسلرومیٹر

• جائروسکوپ

• کونیی رفتار سینسر؛

• مقناطیسی سینسر؛

• بیرومیٹر

• ماحولیاتی تجزیہ کار؛

• ریڈیو سگنل کی پیمائش کرنے والے ٹرانس ڈوسرز۔

MEMS ڈھانچے میں استعمال ہونے والا مواد

اہم مواد جن سے MEMS اجزاء بنائے جاتے ہیں ان میں شامل ہیں:

1. سلیکون۔ فی الحال، الیکٹرانک اجزاء کی اکثریت اس مواد سے بنا رہے ہیں. اس کے بہت سے فوائد ہیں، بشمول: پھیلاؤ، طاقت، اخترتی کے دوران اپنی خصوصیات کو عملی طور پر تبدیل نہیں کرتا ہے۔ فوٹو لیتھوگرافی جس کے بعد ایچنگ سیلیکون ایم ای ایم ایس کے لیے بنیادی فیبریکیشن طریقہ ہے۔

2. پولیمر۔ چونکہ سلکان، اگرچہ ایک عام مواد ہے، نسبتاً مہنگا ہے، بعض صورتوں میں اسے تبدیل کرنے کے لیے پولیمر استعمال کیے جا سکتے ہیں۔ وہ صنعتی طور پر بڑی مقدار میں اور مختلف خصوصیات کے ساتھ تیار کیے جاتے ہیں۔ پولیمر MEMS کے لیے مینوفیکچرنگ کے اہم طریقے انجکشن مولڈنگ، سٹیمپنگ، اور سٹیریو لیتھوگرافی ہیں۔

ایک بڑے صنعت کار کی مثال پر مبنی پیداوار کے حجم

ان اجزاء کی مانگ کی ایک مثال کے لیے آئیے ST مائیکرو الیکٹرانکس لیں۔ یہ MEMS ٹیکنالوجی میں بڑی سرمایہ کاری کرتا ہے، اس کے کارخانے اور پلانٹس روزانہ 3,000,000 عناصر پیدا کرتے ہیں۔

شکل 2 — MEMS اجزاء تیار کرنے والی کمپنی کی پیداواری سہولیات

پیداوار سائیکل 5 اہم اہم مراحل میں تقسیم کیا جاتا ہے:

1. چپس کی پیداوار۔

2. جانچ۔

3. مقدمات میں پیکنگ.

4. حتمی جانچ۔

5. ڈیلرز کو ڈیلیوری۔

شکل 3 - پیداوار سائیکل

مختلف اقسام کے MEMS سینسر کی مثالیں۔

آئیے کچھ مشہور MEMS سینسرز پر ایک نظر ڈالتے ہیں۔

ایکسلرومیٹر یہ ایک ایسا آلہ ہے جو لکیری سرعت کی پیمائش کرتا ہے۔ یہ کسی چیز کے مقام یا حرکت کا تعین کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ یہ موبائل ٹیکنالوجی، کاروں وغیرہ میں استعمال ہوتا ہے۔

شکل 4 — ایکسلرومیٹر کے ذریعے پہچانے گئے تین محور

شکل 5 — MEMS ایکسلرومیٹر کی اندرونی ساخت

شکل 6 — ایکسلرومیٹر کی ساخت کی وضاحت کی گئی۔

LIS3DH جزو کا استعمال کرتے ہوئے ایکسلرومیٹر کی خصوصیات:

1.3 محور ایکسلرومیٹر۔

2. SPI اور I2C انٹرفیس کے ساتھ کام کرتا ہے۔

3. 4 پیمانے پر پیمائش: ± 2، 4، 8 اور 16 گرام۔

4. ہائی ریزولوشن (12 بٹس تک)۔

5. کم کھپت: کم پاور موڈ (1Hz) میں 2 µA، نارمل موڈ (50Hz) میں 11 µA اور شٹ ڈاؤن موڈ میں 5 µA۔

6. کام کی لچک:

• 8 ODR: 1/10/25/50/100/400/1600/5000 Hz;

• بینڈوتھ 2.5 کلو ہرٹز تک؛

• 32 سطح کا FIFO (16 بٹ)؛

• 3 ADC ان پٹ؛

• درجہ حرارت کا محرک؛

• 1.71 سے 3.6 V بجلی کی فراہمی؛

• خود تشخیص کی تقریب؛

• کیس 3 x 3 x 1 ملی میٹر۔ 2.

جائروسکوپ یہ ایک ایسا آلہ ہے جو کونیی نقل مکانی کی پیمائش کرتا ہے۔ اس کا استعمال محور کے گرد گردش کے زاویے کی پیمائش کے لیے کیا جا سکتا ہے۔ اس طرح کے آلات کو ہوائی جہاز کے لیے نیویگیشن اور فلائٹ کنٹرول سسٹم کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے: ہوائی جہاز اور مختلف UAVs، یا موبائل آلات کی پوزیشن کا تعین کرنے کے لیے۔

شکل 7 — ایک جائروسکوپ سے ماپا ڈیٹا

شکل 8 — اندرونی ساخت

مثال کے طور پر، L3G3250A MEMS گائروسکوپ کی خصوصیات پر غور کریں:

• 3-محور اینالاگ جائروسکوپ؛

• ینالاگ شور اور کمپن سے استثنیٰ؛

• 2 پیمائشی ترازو: ± 625 ° / s اور ± 2500 ° / s؛

• بند اور نیند کے طریقوں؛

• خود تشخیص کی تقریب؛

• فیکٹری انشانکن؛

• اعلی حساسیت: 2 mV/°/s at 625°/s

• بلٹ ان لو پاس فلٹر

• اعلی درجہ حرارت پر استحکام (0.08 ° / s / ° C)

• اعلی اثر کی حالت: 0.1 ملی میٹر میں 10000 گرام

• درجہ حرارت کی حد -40 سے 85 ° C

• سپلائی وولٹیج: 2.4 - 3.6V

• کھپت: نارمل موڈ میں 6.3 ایم اے، سلیپ موڈ میں 2 ایم اے اور شٹ ڈاؤن موڈ میں 5 μA

• کیس 3.5 x 3 x 1 LGA

نتائج

MEMS سینسر مارکیٹ میں، رپورٹ میں زیر بحث مثالوں کے علاوہ، دیگر عناصر بھی ہیں جن میں شامل ہیں:

• کثیر محور (مثلاً 9 محور) سینسر

• کمپاس؛

• ماحول کی پیمائش کے لیے سینسر (دباؤ اور درجہ حرارت)؛

• ڈیجیٹل مائکروفونز اور مزید۔

جدید صنعتی اعلی صحت سے متعلق مائیکرو الیکٹرو مکینیکل سسٹم جو گاڑیوں اور پورٹیبل پہننے کے قابل کمپیوٹرز میں فعال طور پر استعمال ہوتے ہیں۔