МЭМС-устройства

МЭМС-устройства

Генераторы SiTime

Производитель SiTime (США) является лидером на рынке разработки и производства кремниевых генераторов на базе микроэлектромеханических систем (МЭМС).

Общие сведения

МЭМС Микроэлектромеханические системы или сокращённо МЭМС представляют собой устройства микросистемой техники, выполненные по технологии объёмной микромеханики, сформированные путём локального вытравливания подложки, легирования, нанесения на неё материала и т. д. Подложки, как правило, изготавливаются из кремния благодаря его превосходным электрическим, механическим и тепловым свойствам. Размеры МЭМС лежат в диапазоне от 1 микрона до нескольких миллиметров, в зависимости от мощности, области применения, наличия встроенных схем обработки и количества элементов.

 

Основные преимущества:

  • Миниатюрность;
  • Высокая функциональность;
  • Надёжность;
  • Малое энергопотребление;
  • Возможность интеграции электроники с механическими, оптическими и прочими узлами;
  • Малый разброс параметров в пределах одной партии изделий;
  • Высокая технологичность и повторяемость;
  • Возможность достичь очень низкую стоимость (при больших или очень больших объёмах производства).

В виде МЭМС могут быть выполнены следующие устройства:

Акселерометры

Гироскоп

Гироскопы

Датчик давления

Датчики давления

Микрофон

Микрофоны

Ключ

Ключи

Фазовращатель

Фазовращатели


Тактовые генераторы

Матрица микрозеркал

Матрицы микрозеркал

Расходомер

Расходомеры (Термоанемометры)

Насос

Насосы

Турбина

Турбины

Актюатор

Микроактюаторы

Микро дизель Микро дизель

Двигатели внутреннего сгорания

Особенности технологии МЭМС и приборов, выполненных по данной технологии

 Технология производства МЭМС подразумевает осаждение и видоизменение слоёв материала целиком, используя специальную технику для осаждения и особые маскирующие слои для формирования рельефа механических элементов и всего изделия в одном технологическом цикле. В данном цикле обрабатывается единственная подложка, которая может содержать от десятков до сотен заготовок МЭМС.

 

Почему МЭМС?

МЭМСы Применение МЭМС технологии позволяет получать микромеханические и оптические узлы значительно меньших размеров, чем это возможно по традиционным технологиям. Идея изготовления сенсоров и обрабатывающих схем в одном устройстве даёт прекрасную возможность создавать готовые, достаточно высокой сложности изделия в едином, относительно небольшом корпусе, что является выгодным разработчикам конечных устройств, поскольку позволяет выполнять проект на основе готовых решений на уровне законченных функциональных модулей. Так же преимуществом МЭМС является электронная часть, и электрические соединения с датчиками и механизмами, выполненные по интегральной технологии и имеющие малые размеры, поскольку они позволяют улучшить такие характеристики, как рабочие частоты, соотношение сигнал/шум и т. п. Высокая повторяемость чувствительных элементов, и их интегральное изготовление вместе с обрабатывающей схемой позволяет значительно повысить точность измерений. Благодаря интегральной технологии надежность МЭМС выше, чем надежность аналогичной системы, которая собрана из дискретных компонентов. Также большей надежностью и долговечностью обладают оптические системы, поскольку они располагаются в герметичном корпусе и защищены от воздействий внешней среды. Применение МЭМС уменьшает стоимость как механической, так и электронной частей устройства, поскольку обрабатывающая электроника и МЭМС интегрированы в единой подложке, что позволяет избежать дополнительных соединений и, в некоторых случаях, применения согласующих схем.

 

На данный момент ведутся разработки генераторов электрической энергии на основе микро ДВС.

Данная работа ведётся под руководством профессора Симоны Хохгреб (Simone Hochgreb) из Центра исследования горения (Combustion Research Centre) университета Кембриджа (Cambridge University) и доктора Кили Цзян (Kyle Jiang) из Центра микроинжиниринга и нанотехнологий (Micro-Engineering and Nano-Technology Research Centre) университета Бирмингема (University of Birmingham).

Они проектируют двигатели с объёмом камеры сгорания порядка одного кубического миллиметра.

Интересно, что ДВС, создаваемые британцами - это дизели. Только вот работают они не на солярке, а на неких метаноловых смесях (с добавкой водорода), способных самостоятельно вспыхивать при такте сжатия.

Так же разработан и изготовлен с помощью МЭМС технологии микро роторный двигатель (двигатель внутреннего сгорания Ванкеля). Диаметр ротора: 1мм; частота вращения ротора (макс): 40000 об./мин; мощность: 26 мВт; рабочий объем: 0,064 мм3. Мощность как у щелочной батарейки, однако, размер куда меньше.

 

А мощность микро роторного двигателя, изображённого справа - 4 Вт.

Применение:

  • Военная техника;
  • Космические аппараты;
  • Автомобилестроение;
  • Медицина;
  • Наука;
  • Промышленность;
  • Мобильные устройства;
  • Бытовая техника;

Задать вопрос

Вопрос
Ваше имя
E-mail для ответа