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Principais áreas de aplicação do MEMS (Sistemas Microeletromecânicos)

Os Sistemas Microeletromecânicos (MEMS) são uma tecnologia valiosa em muitas aplicações e têm sido utilizados há muitos anos para executar uma variedade de funções. Embora agora sejam uma tecnologia mais antiga, os avanços em tecnologias de fabricação estão produzindo características e componentes menores, o que está permitindo a fabricação de MEMS com uma variedade maior de materiais. A capacidade de criar mais características, estruturas e componentes com uma gama maior de materiais abriu os MEMS para uma ampla gama de aplicações.

O que são MEMS?

Os MEMS são sistemas integrados pequenos que combinam tanto componentes mecânicos quanto elétricos em dispositivos funcionais. Existem muitos métodos diferentes usados para fabricar os diferentes componentes dos MEMS, assim como para padronizar e manipular a estrutura dos materiais usados em cada um dos componentes. Esses métodos variam desde o uso de métodos de processamento em lote de circuito integrado para criar os componentes eletrônicos até uma variedade de métodos avançados de micro usinagem, litografia e deposição usados para fabricar os componentes mecânicos.

Os dispositivos MEMS contêm muitos componentes e podem ser sistemas bastante complexos. Os diferentes componentes podem ser feitos de muitos materiais, desde silício até vários metais, cerâmicas e materiais poliméricos. Os componentes que compõem o dispositivo MEMS são fabricados na escala micrométrica, mas o dispositivo como um todo ainda pode estar na escala milimétrica se contiver uma multiplicidade de componentes.

Principais Áreas de Aplicação dos MEMS

Os dispositivos MEMS contêm uma ampla gama de microestruturas mecânicas, microssensores, micro atuadores e microeletrônicos integrados em um chip de silício. Os diversos componentes nos MEMS significam que quaisquer dispositivos criados com eles podem ser projetados para sensorear, controlar e atuar no nível micro, mas fornecer efeitos e funções ao nível macro. Por exemplo, muitos tipos de atuadores foram desenvolvidos usando MEMS, incluindo atuadores ópticos, de radiação, térmicos, magnéticos, químicos e mecânicos. Dada a ampla variedade de dispositivos MEMS e o número de componentes e materiais que podem ser utilizados, existem várias áreas de aplicação-chave para os MEMS, principalmente nos setores industrial, automotivo, fotônico, ciências da vida e RF (radiofrequência).

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Quando se trata de aplicações de sensoriamento, os MEMS têm sido utilizados para criar sensores de pressão, acelerômetros, sensores de radiação, sensores térmicos, sensores magnéticos, sensores de fluxo de massa, sensores de gás, sensores químicos e sensores biológicos. Em indústrias específicas, os sensores de pressão têm sido utilizados em ambientes industriais de alta temperatura e em aplicações médicas. Certas aplicações automotivas utilizam sensores acelerômetro como sensores de implantação de airbags, enquanto os sensores de gás são usados para medir os níveis de monóxido de carbono.

Olhando para aplicações mais específicas no setor industrial, os MEMS têm sido usados em bicos de fluido, mecanismos de dobradiça, cabeçotes de impressoras térmicas a jato de tinta, válvulas micro usinadas, microbombas e micro posicionadores em sistemas de armazenamento de dados. Os MEMS também têm sido amplamente utilizados em aplicações ópticas e fotônicas, incluindo em displays, aplicações de imagem infravermelha, displays de projeção, dispositivos de comunicação por fibra óptica, lasers sintonizáveis, interruptores ópticos, interruptores fotônicos e dispositivos de bloqueio de comprimento de onda.

Quanto às aplicações médicas e de ciências da vida, os MEMS são usados para uma ampla gama de propósitos. Os MEMS são utilizados em dispositivos microfluídicos como parte dos componentes de mistura e bombeamento, em matrizes de microeletrodos que podem analisar culturas de células e DNA (e sua hibridização), e em dispositivos de PCR em um chip e eletroforese em um chip.

Outra área específica onde os MEMS têm encontrado bastante uso é em aplicações de RF (radiofrequência). Dispositivos MEMS têm sido usados em capacitores e indutores micro usinados, ressonadores microeletromecânicos, ressonadores comb-drive, ressonadores de feixe, filtros passa-banda de ressonador acoplado, chaves microeletromecânicas, chaves de membrana em ponte e chaves de alavanca.

O escopo das aplicações dos MEMS vai além do que detalhamos aqui, e francamente, além dos MEMS em sua definição mais verdadeira. Embora haja características definidas que diferenciam os MEMS de outros sistemas complexos, há alguma sobreposição com outras tecnologias de integração que utilizam componentes de tamanho mícron — e as áreas de aplicação onde são usados. Nesse sentido, os MEMS e outros sistemas de integração semelhantes frequentemente se enquadram sob o título de tecnologias de microssistemas (MST). Um exemplo disso são os sistemas micro-opto-eletromecânicos (MOEMS), que são semelhantes aos MEMS, mas, em vez de apenas usar componentes mecânicos e eletrônicos, os MOEMS também utilizam óptica miniaturizada para realizar funções específicas e conferir ao dispositivo diferentes propriedades, efeitos e funcionalidades em nível macro.

Conclusão

Os MEMS são sistemas complexos, porém versáteis, que contêm muitos componentes eletrônicos e mecânicos diferentes e realizam diferentes funções com base nos componentes internos. A variedade de materiais e componentes disponíveis para os MEMS possibilitou que eles fossem projetados e desenvolvidos para uma ampla gama de aplicações em muitas indústrias diferentes, incluindo fabricação industrial, automotiva, ciências da vida, RF, óptica e fotônica. À medida que os avanços nos métodos de fabricação continuam a criar características e componentes menores, é provável que o escopo de aplicação dos MEMS continue a crescer, mesmo que seja uma tecnologia estabelecida há muitos anos.

Artigo escrito por Liam Critchley e publicado no blog da Mouser Electronics: Key Application Areas of MEMS

Traduzido pela Equipe Embarcados. Visite a página da Mouser Electronics no Embarcados

Licença Creative Commons Esta obra está licenciada com uma Licença Creative Commons Atribuição-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.
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