MEMS TEKNOLOGI

Nama: Ivan Safutra MuisNRP: 111100031Program Studi: Teknik ElektroMata kuliah : Kapita SelektaPeminatan : Teknik Tenaga ListrikSemester: GenapTahun Akademik: 2013/2014

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, yang telah memberikan izin dan kekuatan kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah ini dengan judulMems Teknologi tepat pada waktunya. Tugas ini ditujukan untuk memenuhi tugas mata kuliah Kapita Selekta. Tidak lupa kami sampaikan terimakasih kepada dosen yang telah membantu dan membimbing kami dalam mengerjakan makalah ini. Kami juga mengucapkan terimakasih kepada teman-teman mahasiswa yang juga sudah memberi kontribusi baik langsung maupun tidak langsung dalam pembuatan makalah ini.Kami menyadari bahwa makalah ini masih banyak kekurangan dan kelemahannya, baik dalam isi maupun sistematikanya. Hal ini disebabkan oleh keterbatasan pengetahuan dan wawasan kami. Oleh sebab itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran untuk menyempurnakan makalah ini. Akhirnya, kami mengharapkan semoga makalah ini dapat memberikan manfaat, khususnya bagi penulis dan umumnya bagi pembaca.

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada tahun 1960, para ilmuwan mencari tahu bagaimana cara menyusun sejumlah besar transistor dalam satu buah chip. Chip ini kemudian dapat dibuat dalam sirkuit microelectronic yang secara dramatis dapat meningkatkan performa, fungsi, kemampuan, dan juga mengurangi biaya serta meningkatkan volume produksi. Teknologi ini banyak memicu pengembangan dalam revolusi informasi.Yang terbaru, ilmuwan telah mengetahui bahwa tidak hanya alat elektronik, namun juga alat mekanis, bisa diminiaturisasi dan diberi tanda fabrikasi, memberikan harapan kepada dunia mekanika seperti yang telah diberikan teknologi sirkuit terintegrasi kepada dunia elektronik. Sementara elektronik menyediakan otak untuk produk dan sistem terbaru, alat mikromekanik dapat menyediakan sensor dan aktuator mata dan telinga, tangan dan kaki. Micro-Electro-Mechanical Systems, atau MEMS, adalah teknologi yang dalam bentuk yang paling umum yang dapat didefinisikan sebagai elemen miniatur mekanik dan elektro-mekanis (yaitu, perangkat dan struktur) yang dibuat dengan menggunakan teknik microfabrication. Dimensi fisik kritis perangkat MEMS dapat bervariasi dari di bawah satu mikron pada ujung bawah dari spektrum dimensi, semua jalan ke beberapa milimeter. Demikian juga, jenis perangkat MEMS dapat bervariasi dari struktur yang relatif sederhana tidak memiliki elemen bergerak, sistem elektromekanis untuk sangat kompleks dengan beberapa elemen bergerak di bawah kendali mikroelektronika terpadu. Salah satu kriteria utama MEMS adalah bahwa setidaknya ada beberapa elemen yang memiliki semacam fungsi mekanis atau tidaknya unsur-unsur bisa bergerak. Istilah yang digunakan untuk mendefinisikan MEMS bervariasi di berbagai belahan dunia. Di Amerika Serikat mereka sebagian besar disebut MEMS.

1.2 Rumusan MasalahAda beberapa masalah yang akan dibahas pada makalah ini yaitu meliputi : Apa yang dimaksud dengan MEMS (mikrosistem) ? Apa jenis-jenis dari perangkat MEMS ? Bagaimana tahapan-tahapan pembuatan MEMS ? Apa saja aplikasi dari perangkat MEMS ?

1.3 Tujuan PenulisanMakalah ini ditulis untuk membahas lebih lanjut mengenai MEMS, yang meliputi prinsip kerja, desain konfigurasi, tahapan fabrikasi, dan yang terakhir, makalah ini juga akan membahas aplikasi MEMS dalam berbagai bidang, yaitu bidang industri, otomotif, dan juga kesehatan, dimana aplikasi pada bidang kesehatan banyak menarik perhatian banyak pihak.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Pengertian MemsMicro-Electro-Mechanical Systems, atau MEMS, adalah teknologi yang dalam bentuk yang paling umum yang dapat didefinisikan sebagai elemen miniatur mekanik dan elektro-mekanis (yaitu, perangkat dan struktur) yang dibuat dengan menggunakan teknik microfabrication. Dimensi fisik kritis perangkat MEMS dapat bervariasi dari di bawah satu mikron pada ujung bawah dari spektrum dimensi, semua jalan ke beberapa milimeter. Demikian juga, jenis perangkat MEMS dapat bervariasi dari struktur yang relatif sederhana tidak memiliki elemen bergerak, sistem elektromekanis untuk sangat kompleks dengan beberapa elemen bergerak di bawah kendali mikroelektronika terpadu. Salah satu kriteria utama MEMS adalah bahwa setidaknya ada beberapa elemen yang memiliki semacam fungsi mekanis atau tidaknya unsur-unsur bisa bergerak. Istilah yang digunakan untuk mendefinisikan MEMS bervariasi di berbagai belahan dunia. Di Amerika Serikat mereka sebagian besar disebut MEMS.

Gambar 1 Wafersilikonadalah contoh dari bentuk mikroteknologiSistem mikro elektromekanikal atauMEMS(Micro Electro Mechanical System), pertama kali disebut pada tahun 1980 untuk menjelaskan sistem mekanikal terbaru dan canggih pada chip, seperti motor mikroelektrik, resonator, roda gigi, dan sebagainya. Saat ini, istilah MEMS digunakan untuk merujuk pada alat mokroskopik dengan fungsi mekanikal yang bisa diproduksi secara masal (seperti contoh, susunanroda gigimikroskopik yang dipasang pada mikrochip dikatakan sebagai MEMS, namun generatorlasermini tidak). DiEropa, istilah MST (Micro System tehnology) lebih sering digunakan, dan diJepangMEMS disebut dengan "micromachine". Perbedaan istilah-istilah tersebut sangatlah kecil. Dalam bentuk yang paling umum, MEMS terdiri dari mechanical microstructure, microsensors, microactuators, dan microelectronics, yang semuanya terintegrasi pada silikon chip yang sama, seperti yang ditunjukkan pada gambar 2 berikut.

Gambar 2 skematik dari komponen MEMS

2.2 Komponen MemsMicrosensor mendeteksi perubahan sistem atau lingkungan dengan pengukuran mekanik, termal, magnetik, kimia, informasi elektromagnetik atau fenomena. Contoh jenis jenis microsensor : Sensor mekanik Sensor suhu Sensor radiasi Sensor magnetikMicrelectronics bertugas untuk memproses informasi dan memberikan sinyal, dan memindahkan mikro untuk bekerja sama dengan satu sama lain dan untuk melakukan tugas yang diberikan. Contoh jenis jenis Micrelectronics : Driver circuits Signal Condition Signal Processing Signal Transmission Control systemmicroactuator untuk bereaksi dan memberikan beberapa bentuk perubahan lingkungan seteleh mendapatkan sinyal dari microelectronics. Contoh jenis jenis Microactuator : Actuators Electrostatic Actuators Magnetic Actuators Piezoelectric Actuators Hydraulic Actuators Suhu

mechanical microstructure komponen dari MEMS yang bertugas mengontrol atau penggeraknya. . Contoh jenis jenis mechanical microstructure : Micromirror Microvalve Microfluidic Elemen mekanik lainnya

2.3Fitur Sistem Mikro Miniaturisasi sangat penting Multiplisitas adalah kunci untuk sukses microsystem Microelectronics yang dibutuhkan untuk memindahkan mikro untuk bekerja sama dengan satu sama lain dan untuk melakukan tugas yang diberikan.

Gambar 3. Fitur dalam sistem mikro

2.4 Cara lain jika melihat MEMS - menghubungkan domain ilmu yang berbeda

Gambar 4. Aspek lain dari MEMS

Gambar 5. Sifat Alami Multi dari Teknik MicrosystemsBAB III

PEMBAHASAN

Pada pembahasan ini, akan dijelaskan bagaimana macam macam tahapan pembuatan perangkat MEMS, cara kerja dari MEMS serta MEMS serta aplikasi dari MEMS tersebut.

3.1 Macam macam proses tahapan untuk pembuatan perangkat MEMSDalam pembuatan perangkat MEMS dapat dilakukan dengan berbagai macam cara yaitu : Micromachining Bulk micromachining Surface micromachining Wafer bonding LIGA Micromolding3.2 Tahapan-tahapan pembuatan MEMS Tahapan proses pembuatan MEMS disini akan dijelaskan pada proses Bulk micromachining, Surface micromachining, wafer bonding, LIGA, micromolding. Micromolding.

Gambar 6. Sensor tekanan Bulk Micromachined

Surface Micromachining MEMS yang dibuat menggunakan film didepositkan pada wafer seperti CMOSA. Lapisan structural memiliki sifat mekanik, listrik, dan suhu yang didinginkan.B. Lapisan sacrificial mendukung lapisan structural sampai tergores seperti pada gambar 8 berikut

Gambar 8. Perangkat yang tergores MEMS

C. Lapisan bahan structural dan sacrificial yang disimpan dan berpola seperti pada gambar 9 berikut :

Gambar 8. Surface Micromachining.

Bulk surface micromoldingA. Dry EtchingB. Wet etchingC. Yaitu proses menghilangkan substrat itu sendiri.1. Wet etchingProsesnya membutuhkan wadah dengan larutan cauran yang akan melarutkan materi seperti pada gambar 10 berikut

Gambar 9. Perbedaan isotrophic Etching dengan Anisotropic Etching2. Dry etching Reactive ion Etching Reactive ion Etching Vapour phase etching Yaitu Uap tahap etching Ion dipercepat dan bereaksi pada permukaan

Gambar 10. Dry Etching

LIGA (Litography Galvanoformung Electroplating Abformung) (Injection Molding)

A. Digunakan untuk membuat aspek rasio yang sangat tinggi dan digunakan untuk pembuatan volume tinggi.B. Aspek ratio tinggi litoghraphy adalah kunci untuk LIGA

Gambar 11. LIGA

Micro moldingDigunakan untuk mentransfer bentuk mikroskopis yang dibuat sebelumnya melalui produksi massa dan digunakan berbagai bahan termasuk Si.

Gambar 12 micro molding

3.3 Prinsip kerja MEMS

Gambar 13 MEMS Pressure sensor

Gambar 14 MEMS Pressure sensor

Pada gambar diatas ditunjukkan beberapa contoh dari bulk micro-machined piezoresistive pressure sensor. Resistor bisa didifusikan pada membrane atau dideposisi diatas membrane dengan lapisan isolasi intermediate (biasanya SiO2). Membrane di etching dari belakang wafer biasanya memiliki ketebalan puluhan micrometer. Etching berdasarkan waktu memiliki beberapa kelebihan yaitu membrane tidak membutuhkan doping boron. Bagaimanapun juga kemampuan untuk memproduksi dengan ketebalan membrane rendah. Etching dengan melibatkan boron memberikan control yang baik terhadap pengendalian ketebalan membrane, bagaimanapun tingkat doping yang tinggi melarang penggunaan difusi strain ganges. Maka dari itu electrochemical etching sering menggunakan membran dopingan yang lebih ringan. Karena membrane di etching dari belakang wafer yang sangat memungkinkan dengan standar proses IC fabrikasi. Contoh dari sensor, dengan menggunakan on chip elektronik dikembangkan oleh toyota, mereka mengkombinasikan piezoresistif pressure sensor dengan sebuah rangkaian elektronik bipolar untuk menghasilkan kompensasi temperature dan untuk mengubah tegangan keluaran ke dalam sebuah frekuensi yang mana lebih mudah dikoneksikan dengan rangkaian elektronika. Gambar diatas yang berada pada posisi tengah menunjukkan penampang skematik yang terakhir, dimana sebuah penguat operasional NMOS terintegrasi dengan sensor untuk amplifikasi dan kompensasi suhu sinyal strain ganges. Diusulkan dikombinasi dengan proses CMS standar. Dalam hal ini sirkuit CMS diwujudkan dalam tipe-N lapisan eptaxial seperti ditunjukkan pada gambar diatas. MEMS bekerja berdasarkan prinsip mekanik, melengkungnya diafragma yang terbuat dari lembaran silikon yang tipis (membrane) yang bersinggungan dengan tekanan gas atau udara. 3.4 Aplikasi dari perangkat MEMS a. Automotive Pada mobil digunakan beberapa jenis pressure sensor, yang memiliki prinsip kerja yang sama, yang berfungsi memonitoring tekanan. b. MedicalTeknologi dibutuhkan untuk membuat sensor tekanan yang digunakan untuk kepentingan medis yang membutuhkan keahlian dalam membuat alat yang memiliki akurasi pada tekanan rendah. c. IndustriPada industry teknologi yang digunakan adalah sebagai switches, barometer pressure sensor, dan smart roadd. Militer Pada kegiatan militer teknologi yang digunakan adalah GPS, gyroscope, accelerometers, micro propulsion systems.

BAB IV

KESIMPULANMEMS atau Sistem Mikro Elektro Mekanikal adalah teknologi terbaru yang yang dalam bentuk yang paling umum yang dapat didefinisikan sebagai elemen miniatur mekanik dan elektro-mekanis (yaitu, perangkat dan struktur) yang dibuat dengan menggunakan teknik microfabrication. Kompoen-komponen MEMS (Micro Electro Mechanical System) terdiri dari Microsensors, MicroActuators, MicroElectronics , dan Microstructures. Tahapan-tahapan dari pembuatan MEMS adalah Bulk Micromachining, Surface Micromachining, Wafer, LIGA , dan Micro Molding. Aplikasi dari MEMS adalah penggunaan dalam bidang industry, otomotif, medical,militer, sampai telepon seluler. Contoh contohnya produk menggunakan MEMS adalah Accelerometer, Gyroskop, Micro Propulsion system,

BAB V

DAFTAR PUSTAKA

1. What is MEMS technology, https://www.mems-exchange.org/MEMS/what-is.html 2. Mikroteknologi, http://id.wikipedia.org/wiki/Mikroteknologi 3. Verdavathi,S, Fabrication of MEMS Pressure Sensor for Lab Course E3-222,2011

16