Mikro Sistem Teknolojileri ve Gelecek
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Mikro Sistem Teknolojileri ve Gelecek

on

  • 1,465 views

 

Statistics

Views

Total Views
1,465
Views on SlideShare
1,465
Embed Views
0

Actions

Likes
1
Downloads
7
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

Mikro Sistem Teknolojileri ve Gelecek Mikro Sistem Teknolojileri ve Gelecek Document Transcript

  • Mikrosistem Teknolojileri ve MEMS Ufuk Kılıç www.ufukkilic.com.tr
  • Mikrosistem Teknolojileri ve MEMSMikroelektronik ve mikroçip teknolojisinde son 20-30 yıldaki atılım sonucunda yaşantışeklimiz çok etkilendi ve bugün küçük cep telefonları, bilgisayarlar ve internet hayatımızınvazgeçilmez parçaları oldular. Bugün benzer bir atılımın, kısaca MEMS diye adlandırılanMikro Elektro Mekanik Sistemler adlı teknoloji sayesinde gerçekleşeceği beklenmektedir. Buteknoloji sayesinde mikroçipler üzerinde sadece mikroelektronik entegre devreler değil,mikromekanik yapılar da yapılabilmektedir. Böylece hem mikroduyargalar (mikrosensör) vemikroeyleyiciler (microactuator) hem de elektronik devre bir çip içinde yapılabilmekte, yanisistem fiyatı ve boyutları çip kadar ucuz ve çip kadar küçük olabilmektedir.MEMS Teknolojisinin Uygulama AlanlarıMEMS teknolojisinin uygulama alanları çok çeşitlidir ve bu teknolojinin hem askeri hem desivil kullanım alanları vardır. Otomotiv, biyomedikal, telekominikasyon, beyaz eşya ve bilişimteknolojileri gibi birçok konuda MEMS teknolojisi sayesinde devrim niteliğinde gelişmelerolmaya başlamıştır. Uygulama alanlarının genişliği, ucuz üretim potansiyeli, yüksekperformans elde edilebilmesinden dolayı, MEMS teknolojisi savunma endüstrisinin de ilgisiniçekmiştir. Bu konuda A.B.D. Savunma Bakanlığı’nın hazırladığı bir rapor, MEMSteknolojilerinin savunma sanayiinde ne kadar geniş bir kullanım alanı bulacağını çok çarpıcıbir şekilde ortaya koymuştur.MEMS halen günlük hayatımıza girmiştir. Bugün otomotiv sektöründe kullanılan ve kazaanını tesbit ederek hava yastıklarının açılması bilgisini üreten ivmeölçerler (accelerometer)MEMS teknolojisi ile 3mmx3mm boyutlarındaki bir silisyum yonga üzerinde elektronikdevresi ile birlikte üretilebilmekte ve birkaç dolara mal olmaktadır. Bu sayede eskidensadece çok pahalı arabalarda olan hava yastıkları bugün birçok otomobildebulunabilmektedir. Bilgisayar yazıcılarındaki ucuzlama, bilgisayar hafızalarındaki ani artış daMEMS teknolojisi ile olmuştur. Bu teknoloji ile fiber optik iletişimde veri aktarımı sırasındaanahtarlamanın daha hızlı olması için mikroaynalar geliştirilmektedir, böylece internetiletişimi bugünkünün 20 katı kadar daha hızlı olabilecektir.Ayrıca, vücut içine yerleştirilebilen ve sinir uçlarını uyararak görme ve duyma fonksiyonlarınısağlayabilecek mikroelektrodlar, kan damarlarındaki tıkanıklıkları açabilecek mikromotorlarveya kandaki şeker miktarını ölçerek vücut içinde bulunan insülini mikromusluk yardımı ilekontrollü açarak vücudun iyileşmesini sağlayacak biyomedikal mikrocihazlar da MEMS ilemümkün olacaktır. Bunların haricinde, günlük hayatımızı her alanda etkileyecek çok ucuzmikrosistemler MEMS teknolojisi ile gerçekleştirilebilecektir.Dolayısı ile mikroelektronik nasıl çağımızı etkilediyse ve yaşantımızı değiştirdiyse, MEMSteknolojisinin de 21. Yüzyılı benzer şekilde etkileyeceği düşünülmektedir. Hızlı bir ivme ile büyüyenMEMS pazarının 2002 yılında 38 milyar dolara ulaştığı gözlemlenerek bu rakamın 2006 yılında ise 68milyar dolara ulaştığı net raporlar ile belgelenmiştir. Ufuk Kılıç www.ufukkilic.com.tr
  • ODTÜ’de MEMS ÇalışmalarıODTÜde MEMS çalışmaları Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümünde bulunan ODTÜ-MEMS Grubutarafından yürütülmektedir. Bu çalışmalar, Michigan Üniversitesinde yüksek lisans ve doktoraçalışmalarını tamamladıktan sonra 1995 yılında Türkiyeye dönen Doç. Dr. Tayfun Akın tarafındanbaşlatmıştır. İlk önce NATO İstikrar için Bilim (NATO-SfS) Programı, ABD Ulusal Bilim Kurumu(National Science Foundation, NSF) gibi uluslararası kuruluşlar tarafından desteklenen bu çalışmalardaha sonra ulusal kuruluşların ilgisini çekmiştir.ODTÜdeki MEMS çalışmaları Milli Savunma Bakanlığı Ar-Ge ve Teknoloji Dairesi, TÜBİTAK, DPT,Arçelik ve Aselsan tarafından desteklenmektedir. ODTÜde MEMS konusunda 2 doktora ve 17 yükseklisans tezi tamamlanmıştır ve şu anda devam eden 7 doktora ve 13 yüksek lisans tez çalışmasıbulunmaktadır. Bu tezler ve projeler sayesinde ODTÜde MEMS konusunda çok önemli bir bilgibirikimi ve araştırmacı kadrosu oluşmuştur. Ayrıca MEMS tasarımı konusunda ODTÜde her türlüyazılım ve donanım altyapısı bulunmaktadır. ODTÜ Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü’ndeoluşturulan 30 m2’lik küçük bir temizodada MEMS ve ileri yarıiletken malzemeler üzerine prototipgeliştirme çalışmaları yapılabilmektedir.MEMS konusundaki çalışmaların endüstriyel bir boyuta taşınması için ODTÜ, TESTAŞa aitolan, 40 milyon ABD doları yatırılmış fakat atıl duran bir mikroelektronik tesisini hükümettentalep etmiştir. Bu tesisler 1998 yılında Özelleştirme Yüksek Kurulu tarafından ODTÜyedevredilmiştir. ODTÜ-Mikroelektronik Tesisleri veya kısaca ODTÜ-MET adını alan bu tesislerinMEMS teknolojisi geliştirmesi ve endüstriyel ürünler üretmesi için altyapısının MEMS’euygun bir şekilde geliştirilmesi gerekmektedir. MEMS altyapısı için gereken finansmanınönemli bir kısmı, 2002 yılında başlayan bir DPT projesi sayesinde sağlanmıştır.Tesislere alınan yeni bir litografi cihazı ile 4 inç ve 6 inç çaplı silisyum disklerde mikromekanikhatların 1m’nin altında bir hassasiyet ile oluşturulması mümkün olabilmektedir. MEMS içingerekli çok kritik diğer bazı cihazlar da DPT tarafından desteklenen proje sayesinde alımaşamasındadır. Bunlardan MEMS Derin Kuru Aşındırma Cihazı’nın alımı tamamlanmış veçalışmaya başlamıştır. Bu cihaz Türkiye’de birtek ODTÜ-MET’de bulunmaktadır ve çok hassasüç boyutlu mikromekanik yapılar yapılabilmektedir. ODTÜ-MET’te geliştirilen altyapınınendüstriyel boyutlarda üretim yapmak üzere kullanılabilmesi için yurtiçi ve yurtdışı firmalarile yoğun temaslar sürmektedir. Ufuk Kılıç www.ufukkilic.com.tr
  • Atatürk’ün 3 boyutlu mikro imzası. İmza’nın genişliği saç çapı boyutlarındadır. Bu imzaODTÜ’ye DPT desteği ile alınan ve Türkiye’de tek olan MEMS Derin Kuru Aşındırma Cihazı ile üretilmiştir. ODTÜ’de üretilen 3 boyutlu mikro Türk Bayrağı. Bayrağın boyutu saç çapı ile orantılıdır. Ufuk Kılıç www.ufukkilic.com.tr
  • ODTÜ’de Geliştirilen MEMS ÜrünleriODTÜde MEMS teknolojisi ile hem askeri hem de sivil kulanım alanı olan ürünlergeliştirilmektedir. Bu ürünlerden iki tanesi kritik teknolojidir ve savunma sanayinin dışabağımlılığını azaltmak için kullanılabilecektir. Bunlardan birincisi çok ucuz maliyeti olan veoda sıcaklığında çalışabilen gece görüş amaçlı soğutmasız kızılötesi detektörlerdir. Budetektörler, CMOS üretiminden gelmiş çiplerin silisyum mikroişleme teknolojileri ile kimyasalişleme tutulması ile elde edilebilmektedir. Üretim yöntemi CMOS tabanlı olduğundan,detektör dizinlerinin fiyatları çok ucuza gelebilmektedir. Gece görüş amaçlı geliştirilen budetektörlerin savunma amaçlı olamayan bir çok endüstriyel uygulama alanı dabulunmaktadır.Kritik teknoloji ile geliştirilen ikinci ürün mikroişlenmiş dönüölçerlerdir. Jiroskop diye debilinen dönüölçerler açısal dönmeyi ölçen aletlerdir ve bir çok askeri uygulamada kullanımyeri bulmaktadır. ODTÜde tasarlanarak ilk aşamada yurtdışında ürettirilen dönüölçerlerAvrupadaki bir yarışmada birincilik ödülü kazanmıştır. Bu yarışma 2001 yılında DATE (Design,Automation, and Test in Europe) adlı konferans ile Fransadaki CMP adlı mikroelektronikmerkezi tarafından üniversitelerde MEMS ve mikronalti CMOS entegre devre tasarımı gibiileri teknolojilerde araştırma ve geliştirmeyi teşvik etmek amacıyla düzenlenmiştir.ODTÜ’de yapılan bir başka dönüölçer tasarımı ise ABDde bulunan MEMGen adlı şirketin2003 yılında düzenlediği "3-D MEMS Design Challenge" adlı yarışmasında 25 ülkeden yapılan132 başvuru arasında üçüncülük ödülünü kazanmıştır. ODTÜ’de önceleri sadece tasarımlarıyapılan dönüölçerler, üretim teknolojilerinin de ODTÜde geliştirilmesi ile tamamiyleülkemizde üretilebilir hale gelmiştir. Dönüölçerlerin de otomotiv sanayii gibi diğer uygulamaalanları mevcuttur ve bazı otomotiv şirketleri ODTÜdeki MEMS çalışmalarına bu amaçla ilgigöstermektedir. Halen ODTÜde geliştirilen üçüncü endüstiyel ürün, beyaz eşyalardakullanılabilecek olan basınç ve sıcaklık duyarga modülüdür.Bunların dışında, nem duyargası ve RF MEMS devre elemanları (anahtarlar, faz kaydırıcılar,faz dizili antenler) gibi diğer ürünler de ODTÜ’de geliştirilmektedir. Bu ürünlerin endüstiyelboyutta üretimi ODTÜ-MET tesislerinin altyapısının geliştirilmesi ile mümkün olabilecektir vehalen bu yönde çabalar devam etmektedir. Bunun gerçekleşmesi durumunda, hem 40Milyon A.B.D. doları harcanmış tesisler ekonomik olarak kullanılabilir hale gelecektir, hem demikroelektronik üretimi konusunda dünyada hiçbir söz sahibi olamayan Türkiyemikroelektroniğe benzer bir potansiyeli olan MEMS konusunda dünya ekonomisinde bir yeredinebilecektir. Ufuk Kılıç www.ufukkilic.com.tr
  • kollar ısıl emici n-kuyu detektör Aşındırılmış bölgeGece görüş kameralarında kullanılmak üzere CMOS ve MEMS teknolojisi ile gerçekleştirilmişsoğutmasız kızılötesi detektör dizini. Havadaki mikroköprü yapıları kızılötesi ışığı soğurarakn-kuyu yapıların sıcaklığını artırmaktadır. Her bir mikroköprü yapısı saç çapından küçük bir bölgeye sığmaktadır. MEMS teknolojisi ile geliştirilmiş mikrojiroskop. Bu çalışma Avrupada düzenlenen bir yarışmanın mikrosistemler kategorisinde birincilik ödülü almıştır. Parmak yapılarınınboyutları 2 mikrometre kadar hassas yapılabilmektedir (saç çapı yaklaşık 100 mikrometredir). Ufuk Kılıç www.ufukkilic.com.tr
  • ODTÜ-MET’deki altyapının geliştirilmesinden sonra üretilebilen 200 mikrometre yüksekliğindeve 5 mikrometre genişliğindeki mikromekanik yapılar. MEMS Derin Kuru Aşındırma Cihazı ile üretilen bu yapılar hareket edebilmektedir ve dönüölçer ve ivmeölçerlerin gerçekleştirilmesinde kullanılmaktadır. Ufuk Kılıç www.ufukkilic.com.tr
  • MEMS teknolojisi ile yapılmış bir mikromotoru tutan bir karınca. Bu resim MEMS teknolojisiile yapılan mikromekanik yapıların hassasiyetini göstermektedir. Yapı Almanyada geliştirilen LIGA diye adlandırılan yöntemi ile üretilmiştir. Ufuk Kılıç www.ufukkilic.com.tr
  • ÖYK kararı ile ODTÜye devredilen ODTÜ-MET tesislerinden bir görüntü. Tesisleryurdumuzdaki ilk ve tek mikroelektronik üretim yatırımıdır ve şu ana kadar 40 Milyon A.B.D. doları aşkın bir yatırım harcaması yapılmıştır. ODTÜ şu ana kadar atıl kalan bu tesisleri göreceli olarak az bir ek yatırımla MEMS teknolojisi için kullanmayı ve ekonomimize kazandırmayı hedeflemektedir. ODTÜ-MET tesislerinde beyazeşya ürünleri için geliştirilen basınç ve sıcaklık duyarga modülü. Soldaki resim silisyum çipin arkadan görüntüsünü ve diyaframın nasıl oluşturulduğunu göstermektedir. Sağdaki resim duyarda çipin nasıl paketlendiğini göstermektedir. Ufuk Kılıç www.ufukkilic.com.tr
  • ODTÜ-MEMS grubu tarafından geliştirilen kapasitif basınç duyargalarının bir parmaküzerindeki resmi. Resimde 12 tanesi yanyana duran bu duyargalar, damarların içine girebilecek kadar küçüktür ve kan basıncını ölçmek için kullanılabilir. Ufuk Kılıç www.ufukkilic.com.tr