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Fabrication of mems devices – a scanning micro mirror case study

Fabricación de sistemas MEMS – un caso de estudio en la fabricación de un micro-espejo

dc.creatorZarzycki, Artur
dc.creatorGambin, Wiktor L.
dc.creatorBargiel, Sylwester
dc.creatorGorecki, Christophe
dc.date2017-05-02
dc.date.accessioned2021-03-18T21:06:46Z
dc.date.available2021-03-18T21:06:46Z
dc.identifierhttps://revistas.itm.edu.co/index.php/tecnologicas/article/view/697
dc.identifier10.22430/22565337.697
dc.identifier.urihttp://test.repositoriodigital.com:8080/handle/123456789/11696
dc.descriptionThis paper presents the working principle, design, and fabrication of a silicon-based scanning micromirror with a new type of action mechanism as an example of MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems). Micromirrors can be found in barcode readers as well as micro-projectors, optical coherence tomography, or spectrometers’ adjustable filters. The fabrication process of the device prompted us to describe and discuss the problems related to the manufacture of MEMS. The article starts with some terminology and a brief introduction to the field of microsystems. Afterwards, the concept of a new scanning micromirror is explained. The device is operated by two pairs of thermal bimorphs. A special design enables to maintain a constant distance from the center of the mirror to the light source during the scanning process. The device was implemented in a one degree-of-freedom micromirror and a two degree-of-freedom micromirror. The fabrication process of both types is described. For each case, a different type of substrate was used. The first type of substrate was a standard silicon wafer; the second one, SOI (Silicon-On-Insulator). The process with the first one was complicated and caused many problems. Replacing this substrate with SOI solved some of the issues, but did not prevent new ones from arising. Nevertheless, the SOI substrate produces much better results and it is preferable to manufacture this type of MEMS devices.en-US
dc.descriptionEste trabajo muestra un mecanismo de acción, un diseño y una fabricación de un nuevo dispositivo de escaneo - un micro-espejo. Los micro-espejos se pueden encontrar en los lectores de códigos de barras, así como en los micro proyectores, en sistemas de tomografía óptica coherente, o en los filtros ajustables de espectrómetros. El proceso de formación del nuevo dispositivo nos llevó a describir y discutir los problemas relacionados con la fabricación de MEMS (sistemas microelectrónicos). En primer lugar, se da una terminología y una breve introducción al campo de los microsistemas. A continuación, se explica un concepto del nuevo micro-espejo de escanéo. El dispositivo es accionado por dos pares de actuadores termo-bimorfos. Un diseño especial permite mantener la distancia constante desde el centro del espejo a la fuente de luz durante el proceso de escaneo. El dispositivo se implementó en dos versiones: un micro-espejo con un grado de libertad y un micro-espejo con dos grados de libertad. Se describe un proceso de fabricación para los dos tipos del dispositivo que utiliza dos tipos diferentes de sustrato. El primer tipo de sustrato corresponde a una oblea de silicio estándar, el segundo substrato corresponde a un SOI (Silicon-On-Insulator). El proceso con la oblea de silicio estándar fue complicado y causó muchos problemas. Cambiar el sustrato a SOI ayudó a resolver algunos de ellos, pero no permitió evitar algunos nuevos. Sin embargo, el sustrato SOI da mejores resultados y se encuentra que es preferible fabricar dispositivos MEMS de este tipo.es-ES
dc.formatapplication/pdf
dc.languagespa
dc.publisherInstituto Tecnológico Metropolitano (ITM)en-US
dc.relationhttps://revistas.itm.edu.co/index.php/tecnologicas/article/view/697/679
dc.relation/*ref*/P. R. Patterson, D. Hah, M. Fujino, W. Piyawattanametha and M. C. Wu, "Scanning micromirrors: An overview", In: Optics East. International Society for Optics and Photonics, 2004. pp. 195-207. [2] E. Pengwang, K. Rabenorosoa, M. Rakotondrabe and N. Andreff, "Scanning Fabrication of MEMS devices – a scanning micro mirror case study TecnoLógicas, Vol. 20, No. 39, mayo - agosto de 2017 micromirror platform based on MEMS technology for medical application", in Micromachines, 7, 2, 24. [3] G. Lammel, S. Schweizer and P. Renaud, "Optical Microscanners and Microspectrometers using Thermal Bimorph Actuators", Boston: Kluwer Academic Publishers, 2002. [4] W. Gambin and A. Zarzycki, "Urządzenie skanujące". PL Patent 216517 (B1), 30 April 2014. [5] W. Gambin and A. Zarzycki, "Thermal and dynamical analysis of a new microscanner behaviour," in Proc. of the 1-st Int. Conf. Multidisciplinary Design Optimisation and Application, Besancon, 2007. [6] A. Zarzycki and W. Gambin, "New thermally actuated microscanner – design, analysis and simulations," in Recent Advances in Mechatronics, Berlin, Springer, 2007, pp. 526 - 530. [7] W. Gambin and A. Zarzycki, "Optimal design and analysis of a new thermally actuated microscanner of high precision," Int. J. Simul. Multidisci. Des. Optim., vol. 2, pp. 199 - 208, 2008. [8] M. Madou, Fundamentals of Microfabrication, Boca Raton: CRC Press, 2002. [9] S. Franssila, Introduction to Microfabrication, John Wiley & Sons, 2010. [10] S. Timoshenko, "Analysis of Bi-metal Thermostats", J. Opt. Soc. Am., 11, pp. 233255, 1925.
dc.rightshttps://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.es_ESen-US
dc.sourceTecnoLógicas; Vol. 20 No. 39 (2017); 141-155en-US
dc.sourceTecnoLógicas; Vol. 20 Núm. 39 (2017); 141-155es-ES
dc.source2256-5337
dc.source0123-7799
dc.subjectMEMSen-US
dc.subjectmicrosystemsen-US
dc.subjectmicrofabricationen-US
dc.subjectmicrotechnologyen-US
dc.subjectmicroscanneren-US
dc.subjectscanning micromirroren-US
dc.subjectMEMSes-ES
dc.subjectmicrosistemases-ES
dc.subjectmicro fabricaciónes-ES
dc.subjectmicro tecnologíaes-ES
dc.subjectmicro-escáneres-ES
dc.subjectmicro espejo de escaneo.es-ES
dc.titleFabrication of mems devices – a scanning micro mirror case studyen-US
dc.titleFabricación de sistemas MEMS – un caso de estudio en la fabricación de un micro-espejoes-ES
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/article
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.typeResearch Papersen-US
dc.typeArtículos de investigaciónes-ES


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