Sistemi microelettromeccanici

Obiettivi formativi

GENERALI Il corso intende fornire allo studente gli strumenti per la comprensione, l’analisi dei principi di funzionamento, le tecnologie realizzative e le prestazioni di sistemi microelettromeccanici (MEMS). SPECIFICI Lo studente acquisisce nozioni relative alle strategie di miniaturizzazione di sistemi microelettromeccanici, all’impatto su relative geometrie e principi fisici di funzionamento, alle soluzioni tecnologiche per permetterne la realizzazione. Forniti esempi, per diverse categorie, dai primi prototipi a sistemi allo stato dell’arte, dalle proposte in letteratura scientifica alle soluzioni messe sul mercato. Vengono esaminati i materiali costitutivi, i principi di funzionamento, le strategie di realizzazione e packaging di diversi sistemi utilizzati attualmente nella vita quotidiana. • Conoscenza e capacità di comprensione: Conoscenza approfondita dei principali sistemi realizzati con componenti microelettromeccanici, passati e moderni, con particolare riferimento ai principi fisici di funzionamento dei singoli componenti e delle tecnologie realizzative. • Capacità di applicare conoscenza e comprensione: Capacità di analisi di sistemi microelettromeccanici allo stato dell'arte. Acquisizione di competenze per la progettazione di sistemi microelettromeccanici, e per la loro implementazione nelle diverse aree applicative dell’era moderna. • Autonomia di giudizio: Capacità di sintesi, scelta, confronto e progettazione di sistemi microelettromeccanici allo stato dell'arte. • Abilità comunicative: Capacità di descrizione, analisi e confronto di sistemi microelettromeccanici allo stato dell'arte. • Capacità di apprendimento: Capacità di apprendere atte all’inserimento in contesti lavorativi di progettazione, prototipazione e analisi delle prestazioni di sistemi microelettromeccanici.

Canale 1
ALESSIO BUZZIN Scheda docente

Programmi - Frequenza - Esami

Programma
INTRODUZIONE: definizione di Sistema microelettromeccanico (MEMS), panoramica delle applicazioni principali, inquadrate sul mercato e in letteratura scientifica. MINIATURIZZAZIONE: definizione, meccanismi, conseguenze sulla fisica di un dispositivo (forze elettrostatiche ed elettromagnetiche, conduzione del calore, forze elettriche, meccanica dei fluidi, reazioni chimiche). Esempi di miniaturizzazione di dispositivi microelettronici. Esempi di miniaturizzazione di dispositivi elettromeccanici.. TECNOLOGIE: panoramica sulle tecnologie di fabbricazione di sistemi CMOS. Confronto con le tecnologie MEMS. Approfondimento sulle tecnologie di deposizione a film sottile/spesso (PVD, CVD), definizione delle geometrie (litografia), sagomatura dei materiali (wet/dry etching). Panoramica sulle tecnologie per il vuoto: definizioni, classificazioni ed esempi. MATERIALI: panoramica sui materiali costitutivi per sistemi (proprietà meccaniche, termiche, elettriche, magnetiche, ottiche e chimiche) e implementazione (mercato, letteratura scientifica). INTERCONNESSIONI - PACKAGING: interconnessioni tra MEMS e circuiti integrati, interfacciamento con l’ambiente circostante e packaging di un MEMS. DISPOSITIVI MEMS: principio di funzionamento, struttura e processo di fabbricazione di dispositivi MEMS attualmente sul mercato (digital micromirror, microbolometro, testine inkjet per stampanti, sensori inerziali). ESPERIENZE IN LABORATORIO: dimostrazione di processi di fabbricazione. Deposizione a film sottile (PVD, CVD), litografia, sagomatura di materiali a film sottile (wet/dry etching).
Prerequisiti
Conoscenza di base della lingua italiana e capacità di ragionamento analitico e sintetico.
Testi di riferimento
• M Gad-el-Hak, “The MEMS Handbook”, ASME 2002. • K.E. Petersen, “Silicon as a Mechanical Material”, IEEE 1982. • T. Hsu, “MEMS and Microsystems: Design, Manufacture, and Nanoscale Engineering”, Wiley, 2008. • Y. C. Lee, “MEMS Packaging”, World Scientific Publishing, 2018. • R. J. Shul and S. J. Pearton, “Handbook of advanced plasma processing techniques”, Springer, 2000. • T. K. Gupta, “Handbook of Thick- and Thin-Film Hybrid Microelectronics”, Wiley, 2003. • P. Walker and W. E. Tarn, “Handbook of Metal etchants”, CRC, 1991. • S. Chakraborty, “Mechanics over Micro and Nano Scales”, Springer, 2011. • Diapositive e materiale del corso forniti dal docente.
Frequenza
La frequenza al corso è facoltativa ma fortemente raccomandata.
Modalità di esame
Prova orale
Bibliografia
• M Gad-el-Hak, “The MEMS Handbook”, ASME 2002. • K.E. Petersen, “Silicon as a Mechanical Material”, IEEE 1982. • T. Hsu, “MEMS and Microsystems: Design, Manufacture, and Nanoscale Engineering”, Wiley, 2008. • Y. C. Lee, “MEMS Packaging”, World Scientific Publishing, 2018. • R. J. Shul and S. J. Pearton, “Handbook of advanced plasma processing techniques”, Springer, 2000. • T. K. Gupta, “Handbook of Thick- and Thin-Film Hybrid Microelectronics”, Wiley, 2003. • P. Walker and W. E. Tarn, “Handbook of Metal etchants”, CRC, 1991. • S. Chakraborty, “Mechanics over Micro and Nano Scales”, Springer, 2011. • Diapositive e materiale del corso forniti dal docente.
Modalità di erogazione
Il Corso di SISTEMI MICROELETTROMECCANICI si svolge attraverso lezioni frontali in aula con supporto di proiezioni di materiale didattico e spiegazioni con l'ausilio della lavagna sui temi del corso riportati nel programma dell'insegnamento. Ogni argomento trattato prevede la spiegazione della teoria seguita da esempi relativi a componenti/sistemi/tecnologie/applicazioni presenti sul mercato e in letteratura scientifica. Il corso ha un sito sulla piattaforma Moodle e-learning Sapienza al quale gli studenti si iscrivono per accedere al materiale didattico preparato dal docente, per le informazioni del corso e per un Forum di comunicazione. Il corso è composto da didattica in aula, studio individuale degli argomenti di teoria, e alcune esercitazioni di laboratorio. - Modalità di frequenza: la frequenza dell'insegnamento è facoltativa ma fortemente consigliata. - Modalità di erogazione: lezioni frontali, esercitazioni e laboratorio. - Utilizzo della piattaforma Sapienza e-learning Moodle per distribuzione di materiale didattico e articoli scientifici.
  • Codice insegnamento1019528
  • Anno accademico2025/2026
  • CorsoIngegneria delle Nanotecnologie - Nanotechnology Engineering
  • CurriculumIngegneria delle Nanotecnologie
  • Anno2º anno
  • Semestre2º semestre
  • SSDING-INF/01
  • CFU6