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Posted in | Nanoelectronics

壓電陶瓷微機械收穫記錄輸出功率驅動器完全自主的無線傳感器

Published on December 8, 2009 at 9:56 PM

這是第一次,MEMS技術製備壓電收穫設備產生振動記錄了85μW的電力。晶圓級封裝方法的魯棒性。基於 MEMS的包裝收割機使用無線傳感器節點供電。霍爾斯特中心內微生成和存儲方案,IMEC的研究人員開發了一種溫度傳感器,可以在一個完全獨立的的方式無線傳輸的數據。

微機械振動能量收割機,在頻域之間的150和1000Hz的理想設備,機器,發動機和其他工業設備轉換成電能的振動。由於其較小的尺寸,微機械加工設備供電自治區的微型傳感器節點的首選候選人。

記錄和新型材料

通過對 6“矽片的成本效益,CMOS兼容的MEMS工藝,IMEC開發壓電能量採集器,能夠產生功率85μW。

收割機由矽質量暫停與氮化鋁(AlN)壓電材料梁。通過改變梁的尺寸和質量,收割機的共振頻率,可設計為在150 - 1200Hz的域的任何值。

不僅記錄的輸出功率,而且還利用壓電層的AlN,是一個顯著的成就。氮化鋁材料參數和易於處理比較常用的PZT(鋯鈦酸鉛)的幾個優點。僅舉兩個:氮化鋁可以存放到三倍,而組成的控制是不是一個問題,材料的化學計量性質。

真空包裝

在研究的最後成果是一個保護包的壓電元件的晶圓級的過程中發展。結果表明,使用真空包裝,在大氣壓力的包裝相比,輸出功率顯著增加。在三個步驟的過程中,玻璃蓋都塗有粘合劑,保稅的處理晶圓的頂部和底部,切粒的真空。

完全自主

壓電收割機被連接到一個無線溫度傳感器,內置的現成組件運。經過功耗優化,能耗降低傳感器從 1.5MW到±10μW,這是一個由三個數量級的改善。當受到0.64克(表明一個現實的振動幅度),在353Hz振動系統產生足夠的權力來衡量環境溫度和15秒的時間間隔傳送到基站。結果證明,建設工業應用完全自主收割機的可行性。

一旦完全成熟,該技術可用於工業應用,如輪胎壓力監測和預測性維護的移動或旋轉機械零件的功率傳感器。 IMEC和霍爾斯特中心沒有去推銷自己,但執行的共同研究與商業化的技術感興趣的工業球員。

這個結果是從霍爾斯特中心內的微程序,由IMEC和TNO的開放式創新的主動權。 2009年IEEE國際電子器件會議在巴爾的摩(IEDM)上(7-9年12月)期間的研究所有細節。

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Last Update: 3. October 2011 21:40

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