響應(yīng)小型化需求 法國推出首項MEMS輸出精確測量技術(shù)

隨著一種精確測量功率需求與輸出的全新方法的問世，微機電系統(tǒng)(MEMS)的商業(yè)應(yīng)用將大幅提升。在今天舉行的“2013年技聯(lián)國際會議”上，法國國家計量與測試實驗室(LNE)將介紹這一既簡單又廉價的技術(shù)。研究人員相信它將有助于全球MEMS制造商提高產(chǎn)品性能、開發(fā)新功能、降低大規(guī)模生產(chǎn)的能源消耗，響應(yīng)市場對小型化的需求和提高可靠性。

MEMS是非常小的器件，可以用作遠(yuǎn)程驅(qū)動傳感器來測量物理環(huán)境的變化，如力、光或運動，或者反過來MEMS作為制動器將能量變化轉(zhuǎn)換到運動。MEMS尺寸范圍通常從20m到1mm，由與外部環(huán)境交互的器件(如微傳感器)和用于信息決策的數(shù)據(jù)處理單元組成。

當(dāng)前MEMS的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，包括：汽車安全氣囊中的加速度計，可快速檢測車輛的負(fù)加速度;噴墨打印機頭，可通過對微小液滴在紙上的精確定位形成圖像;智能手機領(lǐng)中的運動傳感器。

盡管MEMS在上述領(lǐng)域的商業(yè)化發(fā)展已有50年，但當(dāng)前仍沒有達(dá)到人們的期望，一部分原因是缺乏對這些小器件潛在功率需求和輸出的理解。由于MEMS必須嵌入到保護(hù)性晶圓封裝中，沒有一種方式可接觸到其內(nèi)容機械結(jié)構(gòu)，這對MEMS開發(fā)人員或用戶來說很難理解如何最佳利用他們的產(chǎn)品。

為了解決這個問題，法國LNE的Bounouh博士和他的同事們開發(fā)了一種全新的實驗裝置，可通過電氣測量來獲得MEMS機械參數(shù)的準(zhǔn)確信息。LNE是歐洲7個參與“能量采集計量”項目的國家研究中心之一，該項目由歐盟委員會通過“歐洲計量研究計劃”(EMRP)資助，EMRP是第一個通過多國合作來研究將計量科學(xué)原理用于能量采集產(chǎn)品和材料。

研究人員利用器件的電流及變化的頻率分析出器件輸出電壓的諧波含量，輔以額外的計算，得出了MEMS機械結(jié)構(gòu)的特性參數(shù)，包括阻尼因子(對振動有負(fù)面影響)及對最大功率(源于MEMS機械振動)起決定作用的頻率。

Bounouh博士表示，“這是非常簡單和快速的測量方法，因為你所做的僅是把MEMS連接到兩根電線，加電然后采樣輸出信號。這種方法不需要大的投資，并且可以很容易地擴展到測量微觀和宏觀尺度的大型能量收集器。”

LNE使用該技術(shù)已經(jīng)測試了一些MEMS器件，它們的機械諧振頻率測量還有微小的不確定性。Bounouh博士和他的同事們相信，未來這項技術(shù)可為生產(chǎn)方法提供反饋，將允許制造商設(shè)計特定需求的MEMS。更準(zhǔn)確的器件輸出與功率需求方面的信息還將影響潛在用戶的器件選擇，他們將能夠選擇那些剛好滿足所需的優(yōu)化器件。

Bounouh博士補充說，“我們的技術(shù)可以實現(xiàn)在線生產(chǎn)測試和測量，這可為歐盟公司提供關(guān)鍵的競爭優(yōu)勢，把計量原理引入工業(yè)流程有助于高良率的大規(guī)模生產(chǎn)。