I Mems: molto più che micro-meccanica

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I Mems: molto
più che
micro-meccanica
La tecnologia dei sistemi microelettromeccanici
(Mems) sta rivoluzionando il settore
dell’elettronica industriale portando con sé una
ventata di nuove tecnologie e prodotti innovativi
ROBERTO ACCOMANDO
sistemi microelettromeccanici (Micro ElectroMechanical Systems, Mems) continuano a suscitare
vasto interesse, sia per la diffusa curiosità dell’infinitamente piccolo sia per le impensabili applicazioni che riservano. Cerchiamo in questo tutorial di fare
un po’ di chiarezza nel settore applicativo, costituito da
questa particolare categoria di
circuiti integrati.
I
Facciamo un po’
di chiarezza...
lizzano all’interno di un minuscolo circuito integrato un
dispositivo fisico (contenente funzionalità meccaniche) e
una metodologia operativa integrata nel circuito stesso.
Ecco dunque che i Mems possono essere considerati
come parte di una più vasta categoria di dispositivi
(MicroSistemi) che includono tra l’altro altre categorie di
circuiti quali i sistemi microoptoelettromeccanici (Moems) e
i sistemi microfluidici.
I Mems
Volendo iniziare a trattare queI Mems (Micro Electrosto delicato argomento, è necesMechanical Systems) sono stati
sario evitare di commettere un
riconosciuti come una delle tecerrore comune confondendo i
nologie più promettenti del venMems con i microsistemi.
tunesimo secolo, capace di rivoUn microsistema (MST=
luzionare sia il mondo industriaMicroSystems Technology) è
le sia quello dei prodotti di largo
definibile come sistema minia- Un oscillatore integrato basato su risonatore consumo. In generale, questi
turizzato in grado di unire in un Mems
sono costituiti da microstrutture
unico circuito integrato la funmeccaniche, microsensori, mizione di sensore, attuazione, elaborazione, controllo e croattuatori, tutti integrati nel medesimo chip di silicio.
comunicazione. Queste funzionalità vengono tipicamente Utilizzando la tecnologia Mems vengono attualmente
realizzate implementando soluzioni innovative operanti prodotte svariate tipologie di trasduttori, che spaziano
nel dominio fisico meccanico, unito a uno o più settori: dall’ambito meccanico ai sensori di radiazioni e agli
elettrico, ottico, chimico, biologico o magnetico. Al con- attuatori ottici, dai trasduttori termici a quelli magnetici,
trario, i Mems (Micro ElectroMechanical Systems) rea- fino ai trasduttori per sostanze chimiche e biologiche.
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SETTEMBRE 2005 • AUTOMAZIONE OGGI 283
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Questi dispositivi vengono realizzati utilizzando gli stessi zionare, regolare, pompare, filtrare. Le tecnologie Mems
processi di fabbricazione già messi a punto per la promettono di rivoluzionare intere categorie di prodotti
microelettronica.
proprio perché possono integrare in uno stesso dispositiLe parti elettroniche sono infatti realizzate usando i pro- vo le funzioni più diverse. Un minuscolo chip di silicio
diventa ora un sensore di pressiocessi standard dei circuiti integrane, ora un accelerometro, ora un
ti. Gli stessi processi o tecniche di
giroscopio e così via. I vantaggi
microlavorazione simili e compatibili vengono usati per fabbricare
dei Mems si possono riassumere
nel fatto che sono in grado di
i componenti meccanici o di altra
eseguire le stesse funzioni di rilenatura. L’integrazione di elementi
vazione, elaborazione e attuaziomeccanici, sensori, attuatori e cirne di oggetti molto più ingomcuiti elettronici in uno stesso subbranti e costosi.
strato apre possibilità nuove nei
Le possibilità di applicazione
settori più svariati. I circuiti elettronici del chip possono essere Un circuito integrato visto al microscopio sono enormi. Solo per fare un
esempio, si pensi al sistema di
visti come il ‘cervello’ di un sisteattivazione degli airbag che può
ma, cui gli altri dispositivi contenuti nello stesso chip aggiungono ‘sensi’ e ‘braccia’. Si ha essere considerato oramai un dispositivo di sicurezza prequindi un sistema in grado di captare informazioni dal- sente in tutte le automobili di produzione. Grazie all’inl’ambiente, di prendere decisioni e, infine, di attuare le troduzione di sensoristica basata su Mems, si potrebbe
trarre un enorme vantaggio tecnologico, permettendo la
azioni opportune.
I sensori possono misurare fenomeni di varia natura: mec- realizzazione di dispositivi sempre più piccoli, veloci e
canica, termica, biologica, chimica, ottica o magnetica. I affidabili. Il settore automotive rappresenta in effetti solo
circuiti elettronici del chip elaborano i dati raccolti e indi- uno dei tanti settori applicativi di nuove tecnologie basa■
cano agli attuatori le azioni da effettuare: muovere, posi- te su Mems.