響應(yīng)小型化需求 法國(guó)推出首項(xiàng)MEMS輸出精確測(cè)量技術(shù)

隨著一種精確測(cè)量功率需求與輸出的全新方法的問(wèn)世，微機(jī)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(guó)際會(huì)議”上，法國(guó)國(guó)家計(jì)量與測(cè)試實(shí)驗(yàn)室(LNE)將介紹這一既簡(jiǎn)單又廉價(jià)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(kāi)發(fā)新功能、降低大規(guī)模生產(chǎn)的能源消耗，響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)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(dòng)傳感器來(lái)測(cè)量物理環(huán)境的變化，如力、光或運(yùn)動(dòng)，或者反過(guò)來(lái)MEMS作為制動(dòng)器將能量變化轉(zhuǎn)換到運(yùn)動(dòng)。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(chē)安全氣囊中的加速度計(jì)，可快速檢測(cè)車(chē)輛的負(fù)加速度;噴墨打印機(jī)頭，可通過(guò)對(duì)微小液滴在紙上的精確定位形成圖像;智能手機(jī)領(lǐng)中的運(yùn)動(dòng)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(méi)有達(dá)到人們的期望，一部分原因是缺乏對(duì)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(méi)有一種方式可接觸到其內(nèi)容機(jī)械結(jié)構(gòu)，這對(duì)MEMS開(kāi)發(fā)人員或用戶(hù)來(lái)說(shuō)很難理解如何最佳利用他們的產(chǎn)品。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，法國(guó)LNE的Bounouh博士和他的同事們開(kāi)發(fā)了一種全新的實(shí)驗(yàn)裝置，可通過(guò)電氣測(cè)量來(lái)獲得MEMS機(jī)械參數(shù)的準(zhǔn)確信息。LNE是歐洲7個(gè)參與“能量采集計(jì)量”項(xiàng)目的國(guó)家研究中心之一，該項(xiàng)目由歐盟委員會(huì)通過(guò)“歐洲計(jì)量研究計(jì)劃”(EMRP)資助，EMRP是第一個(gè)通過(guò)多國(guó)合作來(lái)研究將計(jì)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(jì)算，得出了MEMS機(jī)械結(jié)構(gòu)的特性參數(shù)，包括阻尼因子(對(duì)振動(dòng)有負(fù)面影響)及對(duì)最大功率(源于MEMS機(jī)械振動(dòng))起決定作用的頻率。

Bounouh博士表示，“這是非常簡(jiǎn)單和快速的測(cè)量方法，因?yàn)槟闼龅膬H是把MEMS連接到兩根電線，加電然后采樣輸出信號(hào)。這種方法不需要大的投資，并且可以很容易地?cái)U(kuò)展到測(cè)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(cè)試了一些MEMS器件，它們的機(jī)械諧振頻率測(cè)量還有微小的不確定性。Bounouh博士和他的同事們相信，未來(lái)這項(xiàng)技術(shù)可為生產(chǎn)方法提供反饋，將允許制造商設(shè)計(jì)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(hù)的器件選擇，他們將能夠選擇那些剛好滿(mǎn)足所需的優(yōu)化器件。

Bounouh博士補(bǔ)充說(shuō)，“我們的技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在線生產(chǎn)測(cè)試和測(cè)量，這可為歐盟公司提供關(guān)鍵的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，把計(jì)量原理引入工業(yè)流程有助于高良率的大規(guī)模生產(chǎn)。