AO tutorial automazioneoggi tutorial 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. 232 SETTEMBRE 2005 • AUTOMAZIONE OGGI 283 AO tutorial automazioneoggi tutorial 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.