Projeto e metodologia de caracterização para filtros de MEMS sintonizável eficiente gama

Resumo

Um protocolo para um projeto de feixe fixo-fixo usando um vibrômetro laser Doppler (LDV), incluindo a medição da frequência de sintonia, modificação do ajuste de capacidade e evitar a falha do dispositivo e stiction, é apresentado. A superioridade do método sobre o analisador de rede LDV é demonstrada devido à sua capacidade de modo mais elevada.

Resumo

Aqui, podemos demonstrar as vantagens do vibrômetro Doppler laser (LDV) sobre técnicas convencionais (o analisador de rede), bem como as técnicas para criar um filtro de sistemas (MEMS) Microeletromecânicos baseada em aplicativo e como usá-lo de forma eficiente ( ou seja, ajuste a capacidade de ajuste e evitando falha tanto stiction). LDV permite medições cruciais que são impossíveis com o analisador de rede, tais como detecção de modo mais elevada (aplicativo de biosensor altamente sensível) e medição de ressonância para dispositivos muito pequenos (prototipagem rápida). Por conseguinte, LDV foi usado para caracterizar a faixa de ajuste de frequência e a frequência de ressonância em modos diferentes de filtros de MEMS, construídos para este estudo. Este mecanismo de ajuste de frequência ampla gama se baseia simplesmente Joule aquecimento dos aquecedores incorporados e relativamente alto estresse térmico em relação a temperatura de um feixe de fixo-fixo. No entanto, demonstramos que outra limitação desse método é o resultante alto estresse térmico, que pode queimar os dispositivos. Melhoria adicional foi alcançada e mostrada pela primeira vez neste estudo, tal que a capacidade de ajuste foi aumentada em 32% através de um aumento em DC viés tensão aplicada (V de 25 a 35 V) entre os dois feixes adjacentes. Esta constatação importante elimina a necessidade para o aquecimento na faixa ajuste de frequência mais ampla de Joule extra. Outra possível falha é através do stiction e exigência de otimização da estrutura: propomos uma técnica simples e fácil de aplicação de sinal de onda quadrada de baixa frequência que com êxito pode separar as vigas e elimina a necessidade de mais métodos sofisticados e complicados, dados na literatura. As conclusões acima expostas exigem uma metodologia de projeto, e então nós igualmente fornecemos um design baseado em aplicativo.

Introdução

Há uma demanda crescente por filtros de MEMS, devido a sua alta confiabilidade, baixo consumo de energia, design compacto, fator de alta qualidade e baixo custo. São amplamente utilizados como sensores e como peças do núcleo de comunicação sem fio. Sensores de temperatura¹, bio-sensores^2,3, sensores de gás⁴, filtros^5,6,7e osciladores são as áreas de aplicação mais populares. Os filtros mais populares de MEMS eletrostáticos são fixos feixe^5,

Protocolo

1. selecionar e projetar uma estrutura ideal

1. Selecione o feixe fixo-fixo para ampla gama de ajuste de frequência (em comparação com outros candidatos, permite ampla gama de ajuste quando é aquecido devido a seu coeficiente de temperatura de frequência (TCF) e constante expansão térmica insignificante).
2. Projete um feixe mais tempo se o objectivo é ajuste de melhoria de eficiência. Projete um feixe mais curto se a finalidade é lupulagem de frequência ou aplicações de controle de sinal.

2. modelagem e fabricação de semicondutor de óxido metálico complementar (CMOS)

1. Design e criar o modelo 3D para o filtro de....

Resultados

Stiction foi evitada aplicando o sinal de onda quadrada de baixa frequência e isto foi verificado usando LDV (Figura 1). Possível falha devido ao alto estresse térmico¹⁴ ao aplicar relativamente maior tensão de polarização DC para os aquecedores incorporados foi verificada sob microscópio (Figura 2). O programa FEM foi usado para derivar os modos mais elevados para o feixe (Figura 3

Discussão

Um dos passos essenciais na construção de filtros de MEMS é projetar o dispositivo com base na área de aplicação. O feixe deve ser mais longo ou mais fino para melhor ajuste de eficiência (ppm/mW), mas mais curto ou mais fino para lupulagem de frequência ou aplicações de controle de sinal. Da mesma forma, a detecção de sinal claro através de Leonardo da Vinci é crítica no dispositivo de teste e é por isso que é melhor projetar o feixe pelo menos 3-4 µm de espessura. Caso contrário, o sinal vai ser barulhento, mesmo com u.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Vibrômetro Doppler a Laser	Polytec	Polytec MSA-500
Microscópio Eletrônico de Varredura	Zeiss
Câmera Térmica	X
Fonte de Alimentação	Egilent	(E3631A)
Microscópio	X
Coventor	Ferramenta de Simulação	Coventor
Cadência Virtuoso	Ferramenta de Simulação	Cadência
Multisim	Ferramenta de Simulação	Multisim

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