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Process for hydrophobization of surfaces

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Sfide critiche per i sistemi micro-elettro-meccanici

Le incoraggianti previsioni secondo cui l'avvento dei MEMS (micro-electro-mechanical systems) era 'oramai questione di poco' si stanno pian piano avverando. Nell'ambito del progetto HYDROSURF, sono stati sviluppati rivestimenti monomolecolari autoassemblati per le superfici di contatto dei microcomponenti di contatto MEMS, capaci di assicurare interazione e funzionamento scorrevoli.

Tecnologie industriali

I sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS) vengono prodotti con le tecnologie dei semiconduttori ma non sono circuiti integrati, e mostrano una serie differente di difetti meccanici e di problemi di affidabilità. I problemi di affidabilità di questi dispositivi estremamente piccoli, che uniscono componenti meccaniche, microsensori, microinterruttori e parti elettriche su un comune substrato al silicio, sono dovuti a difetti meccanici più che elettrici. Il progetto HYDROSURF, finanziato in parte dall'UE, si è proposto di ridurre o eliminare i fenomeni di adesione che si manifestano durante la fabbricazione dei dispositivi MEMS e che sono responsabili del loro limitato ciclo di vita. L'elevato rapporto area superficiale/volume, e la levigatezza superficiale delle strutture microlavorate della maggior parte dei dispositivi micromeccanici, fanno sì che possano svilupparsi notevoli frizioni statiche e una sensibile forza di adesione. L'importanza delle forze interfacciali è sufficiente a deformare e attirare le strutture verso il substrato, provocando il cattivo funzionamento del dispositivo. Chimici, progettisti di microsistemi, e fabbricanti hanno collaborato con i produttori di apparecchiature originali per rendere idrofoba la superficie delle microstrutture con un rivestimento monomolecolare autoassemblato e ridurre così gli effetti deleteri dell'adesione. Poiché la deposizione monomolecolare in fase liquida comporta la produzione di una notevole quantità di rifiuti dannosi per l'ambiente (incluso l'eptano), gli sforzi di ricerca si sono concentrati sull'implementazione di un processo di rivestimento in fase vapore. Per la caratterizzazione superficiale del SAM (self-assembled monolayer), gli ingegneri della DTU (l'università tecnica danese) hanno sviluppato specifici strumenti atti a misurare gli angoli di contatto. I substrati wafer di differenti materiali (ad esempio silicio, zaffiro, quarzo e pirex) sono stati rivestiti con specifici strati SAM di prova per valutare l'accuratezza delle misure degli angoli di contatto, che hanno raggiunto una precisione di 0,1 gradi. Con un opportuno trattamento della superficie, le misure dell'angolo di contatto permettono di ottimizzare il processo di rivestimento per applicazioni industriali di rivestimenti monomolecolari autoassemblati specificatamente progettati per i microcomponenti MEMS.

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