Micro och Nanoelectromechanical System: Ett Nytt Att närma sig för Low Kostar 6D den Tröga Avkännaren

vid Dr. Philippe Robert

Philippe Robert, Patrice Rey, Patrice, Arnaud Walther, Guillaume Jourdan och Mylène Savoye, CEA-LETI
Motsvarande författare: philippe.robert@cea.fr

Abstrakt begrepp

Vi framlägger en roman att närma sig för kostar mycket low 6D den tröga avkännaren. Detta begrepp baseras på idén till blandningen på samma apparat MEMS och NEMS-teknologier. MEMS-delen används för den tillräckliga tröga styrkan för den samlasuppehället, och NEMSEN används som en mycket känslig under-µminställd spänningsgage. Detta begrepp låter både i-plan och ut-av-plan acceleration eller Coriolis styrkaupptäckt på en samma apparat. Det är också kompatibelt med differentiell upptäckt att förminska termiska drivor.

Det Teknologiska genomförandet och första karakteriseringar av accelerationsmätaren för 3 axel och gyrometeren för 3 axel har uppnåtts och ska specificeras i presentationen. På basen av dessa resultat ger ett ett mindre fotspår, en mm än 3,52 för integrationen av accelerationsmätaren för 3 axel och gyrometeren för 3 axel på samma gå i flisor. Till vår kunskap har detta jämnt av integration och miniatyriseringen aldrig framlagts.

Motivation

MEMSNA marknadsför tillväxt kommer från konsument marknadsför främst (cellen ringer, spelar,…). För detta marknadsföra, ett mycket starkt pressar utövas på MEMS-producenter. Typisk 5 till 15% av kostar förminskning förväntas varje år för dessa delar. På avsluta bearbetar en enkel optimization av designen och ska är otillräcklig, och därefter förväntas ett teknologiskt genombrott klart drastiskt att miniaturize MEMS-avkännarna.

Ändå storleksanpassar detta förminskning har att ha som huvudämne får effekt på den tröga avkännaren, i synnerhet med hänseende till kapaciteten: Förminskande samlas det seismiskt har en rikta att få effekt på känsligheten och fäller ned den nominella kapacitensen, med följder signalerar på för att stoja förhållande. Till betaget är dessa begränsningar, ett nytt begrepp den föreslagna blandande microen, och nanoscale strukturerar, således namngett M&NEMS. Grundidét är till sammanslutningen på en samma apparat som, per det tjocka MEMS-lagrar för det trögt samlas, med ett tunt, och den smala NEMS-delen som realiserar inställd, anstränger gagen. En kickkänslighet kan erhållas tack vare den very kickspänningskoncentrationen som framkallas av det mycket små tvärsnittet av silikonnanowiregagen, och också vid använda påtryckning beväpna verkställer av accelerationsmätarna och gyrometersdesignerna (se Fig. 1). De två tjocklekarna av M&NEMSEN att närma sig erbjudande, också som kapaciteten att ha på samma gå i flisor ettplant, och ut-av-plan upptäckt av det trögt samlas rörelse (se Fig. 2). Det hjälpmedel som med denna begrepp och teknologi, tröga avkännare kan integreras i mer mindre än 1 en mm2 för 3D-accelerometer och mindre en mm än 2,52 för 3Den-gyrometer.

Figurera 1: Begrepp av M&NEMS-accelerationsmätaren: I-Plan acceleration orsakar samlas för att rotera runt om den roterande axeln som applicerar en axiell spänning i den NEMS inställda gagen. Denna spänning förstärks av en använda påtryckning beväpnar verkställer framkallat av designen (förstärkningen x30), och också vid det mycket litet dela upp av gagen ökande av den gjorda tunnare inställda gagen (förstoring x5)
Figurera 2: Begrepp av denplana accelerationsmätaren för M&NEMS. Däri orsakar konfigurationen, en lodlinjeacceleration samlas för att rotera runt om förser med gångjärn. Denna rotation applicerar en axiell spänning i den NEMS inställda gagen (som gagen är tunnare än samlas). Som för detplana fallet, förstärks denna spänning av en använda påtryckning beväpnar verkställer.

Resultat

Ett exempel av denplana accelerationsmätare- och X-Axeln gyrometeren visas i Fig. 3 och Fig. 5.

Figurera 3: SEM 2000 beskådar av enplan accelerationsmätare
Figurera 4: Elektrisk karakterisering av en accelerationsmätare 50g (släktingvariation av gagemotståndet vs acceleration)
Figurera 5: SEM 2000 beskådar av enAxel gyrometer

En fokusera på gagen låter klart för att visas den tröga MEMSEN samlas av tjock 15µm och under-µmgagen som har en dela upp av 0.25x0.25µm2. 6na maskerar jämnar av M&NEMS-acceleroen, och ska gyroskopteknologi specificeras i presentationen (Fig. 7). Detta processaa baseras på en SOI-teknologi var NEMS-delen tillverkas i det tunna silikonaktivlagrar. MEMS-delen definieras inom ett epitaxial lagrar för 15µm silikoner. De elektriska karakteriseringarna av dessa två sorter av avkännare är stilla pågående, men så långt, är alla mätte parametrar görar perfekt in överenskommelse med simuleringarna.

Figurera 6: Q-Dela upp i faktorer mätningen på Z-Gyroskopet
Figurera 7: Processaa flöde för M&NEMS-accelerationsmätare

Det angår:

  • Känsligheten (Fig. 4), linjäriteter och termisk driva för accelerationsmätaren;
  • De resonant frekvenserna för drev och för avkänning, Q-Dela upp i faktorer (Fig. 6), thermalen och pressar uppförande för gyrometeren.

Angå gyrometeren, är känsligheten av nano-gagesna sådan att den kan fungera i ettkretsa funktionsläge. En funktion i buse dammsuger att paketera (utan getteren) verkar också mycket rimlig.

Framtidsutsikt

Nya designer och teknologiska körningar är pågående att gå vidare i utvecklingen av detta begrepp, i synnerhet att integrera i samma flöde en magnetometer 3D och en pressaavkännare. Målet är att uppnå på avsluta demonstrationen av en IMU-avkännareenhet med nio-grad-av-frihet (3-axelaccelerationsmätare gyrometeren för + 3 axel magnetometeren för + 3 axel), och en pressaavkännare integrerade på samma gå i flisor.

Ta Copyrightt på AZoNano.com, MANCEF.org

Date Added: Nov 30, 2010 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 14. June 2013 04:48

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit