Docente/i: Sabina Merlo  

Denominazione del corso: Microsensori, Microsistemi Integrati E MEMS()
Codice del corso: 502993
Corso di laurea: Ingegneria Elettrica, Ingegneria Informatica, Ingegneria Elettronica
Sede: Pavia
Settore scientifico disciplinare: ING-INF/01
Crediti formativi: CFU 6
Sito web del corso: n.d.

Obiettivi formativi specifici

Il corso, a carattere principalmente informativo, si propone di fornire allo studente una panoramica delle tecnologie di fabbricazione, dei principi di funzionamento e delle applicazioni dei sistemi micro-elettro-meccanici (MEMS) e micro-opto-elettro-meccanici (MOEMS) su silicio. Al termine del corso lo studente avrà acquisito anche conoscenze relative agli aspetti di caratterizzazione sperimentale di MEMS e MOEMS, nonché dell’interfacciamento con l’elettronica di elaborazione.

Programma del corso

Introduzione (Prof. Piero Malcovati): Definizioni; Parametri caratteristici dei sensori; Classificazione dei sensori; Principi di trasduzione; Microsistemi integrati e MEMS.

MEMS (Prof. Sabina Merlo)
Sistemi risonanti massa-molla; Attuazione elettrostatica: comb fingers, parallel plates, scratch drive; Accelerometri MEMS, Giroscopi MEMS, Sensori di pressione.

Meccanica dei MEMS (Prof. Fabio Carli)
Introduzione alla meccanica dei MEMS; Lo sforzo; La deformazione; Il legame lineare elastico; Dalle forze agli sforzi; Azione assiale, flessione e torsione: alcuni risultati notevoli; Caratterizzazione meccanica di strutture MEMS; Esempi di progetto meccanico di strutture test.

Tecnologie per la fabbricazione dei MEMS (Dr. Flavio Villa)
Tecnologia del silicio: crescita del cristallo, epitassia, ossidazione, impiantazione, deposizione poly-Si e dielettrici, attacchi; Processo Venezia: sensore di pressione, sensore di pressione integrato e applicazioni microfluidiche; Processo Thelma: accelerometri, giroscopi, micromotori; DNA chip: un esempio di “micromachining“ del silicio mediante attacchi umidi (uso di tetrametilammonioidrossido).

Caratterizzazione dei MEMS (Prof. Valerio Annovazzi Lodi)
Misure elettriche sui MEMS: misure capacitive; Misure ottiche su MEMS e MOEMS: misure interferometriche; Rumore termomeccanico nei MEMS: giroscopio e accelerometro.

MOEMS e MEMS per applicazioni biomediche (Prof. Sabina Merlo)
Microspecchi digitali ed analogici; Proiettori basati su MOEMS; Switching ottico Microaghi, drug delivery, lab-on-a-chip.

Circuiti di interfaccia per microsensori integrati (Prof. Piero Malcovati)
Esempi di circuit di interfaccia: sensori magnetici, sensori chimici, accelerometro biassiale. Packaging.

Seminari
Il microgiroscopio laser in ottica integrata (Prof. Guido Giuliani); RF-MEMS (Prof. Danilo Manstretta); MEMS per energy scavenging (Dr. Marco Marchesi).

Prerequisiti

Conoscenze di meccanica, elettromagnetismo, teoria dei circuiti, elettronica.

Tipologia delle attività formative

Lezioni (ore/anno in aula): 45
Esercitazioni (ore/anno in aula): 0
Attività pratiche (ore/anno in aula): 0

Materiale didattico consigliato

Modalità di verifica dell'apprendimento

Lo studente che avrà seguito regolarmento le lezioni (>70%) potrà scegliere di approfondire una tematica, concordata con il docente, relativa agli argomenti trattati nel corso. Egli dovrà quindi tenere una relazione su questo tema in forma seminariale durante la prova di esame, che sarà completata dalle domande del docente sul contenuto del corso. In altrenativa, vi sarà un prova orale con domande che copriranno tutte le tematiche trattate a lezione.