MEMS puede ser usado para crear chips de óptica adaptativa que puede ser usado para los sistemas de corrección del frente de onda. Hay una gran variedad de aplicaciones para sistemas de corrección de frente de onda que van desde los sistemas militares contra los sistemas de vista previa para la cirugía LASIK avanzada.
Sistema de óptica adaptativa se utilizan hoy día en los grandes telescopios astronómicos. Óptica adaptativa eliminar las imperfecciones ópticas que resultan de la interconexión a través de la atmósfera. Estos sistemas se construyen hoy en día con la tecnología de macro costoso. Mientras que funcionan muy bien, estos sistemas son muy costosos. Telescopios de gran tamaño no son tan sensibles a los costes, por lo que fácilmente pueden pagar los costos actuales significativos para mejorar la calidad de las imágenes que ver. adopción más generalizada de la óptica adaptativa, y la corrección de frente de onda se ve obstaculizado, sin embargo, por los importantes costos de los sistemas tradicionales.
MEMS ofrecen la promesa de lograr la óptica de bajo coste de adaptación de sistemas. Con menor costo, hay muchas aplicaciones que podrían beneficiarse de la corrección de frente de onda. Algunas aplicaciones de bajo consideración para un bajo costo sistema de óptica adaptativa incluyen los sistemas de vista previa para la cirugía LASIK, phoropters oftálmica, y sistemas de imagen de fondo de ojo. Sistemas de imagen de fondo de ojo son utilizados por los doctores del ojo a la imagen de la retina, y detectar la enfermedad degenerativa del ojo. El desafío es que la calidad de imagen de los sistemas actuales es pobre, y la enfermedad puede ser en etapas avanzadas antes de que un médico puede detectar. Mejora de la calidad de la imagen mediante el uso de MEMS asequibles sistemas de óptica adaptativa permitirá a los cirujanos para detectar la enfermedad degenerativa del ojo en estadios más tempranos donde es más fácil de tratar, y antes de que se afecta la visión.
Chips de MEMS han sido creados para satisfacer los exigentes requisitos de la comunidad de las ciencias de la visión. El chip permitirá la creación de alto rendimiento, rentable sistemas de óptica adaptativa. La comunidad científica visión tiene un gran interés en la obtención de tales sistemas para una variedad de aplicaciones oftalmológicas. Este chip permitirá un verdadero cambio de paradigma, y permitirá la colocación de sistemas de imagen de alto rendimiento en manos de oftalmólogos y optometristas. Estas fichas deben permitir orden de magnitud de las mejoras en la capacidad del médico para la imagen de la retina, y como tal, drásticamente aumentar la capacidad de diagnosticar las condiciones degenerativas oftálmica cuando todavía son curables. Reforzar la capacidad en las imágenes del fondo de ojo permitirá la detección temprana de la enfermedad, una mejor medición de la efectividad del tratamiento, y el desarrollo de métodos de tratamiento mejorados.
http://www.memx.com/
Hermes Quiroz. comunicaciones de radiofrecuencia. crf
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domingo, 21 de marzo de 2010
BIOMEMS.
Se describe un sistema de bioMEMS para confinar y la interconexión eléctrica de las células individuales a largo plazo. El sistema consta de microviales que pueden ser cubiertos y descubiertos por las tapas accionado por polipirrol / bisagras de oro. Dentro de cada vial se integran de bio-amplificadores y / o de otros circuitos de detección para formar un Biolab-en-un-chip. Se ha desarrollado una secuencia de proceso para la fabricación de microviales con tapa accionada por CMOS. Las pruebas iniciales de estas "clínicas de la célula", con los rendimientos de la especie bovina aórtica con éxito las células de músculo liso de detección de los potenciales de acción extracelular de la especie bovina de células de músculo liso de aorta utilizando la VLSI bioamplifier.
La integración de células vivas con la electrónica se puede utilizar para el diagnóstico médico rápido, las pruebas farmacológicas, y aplicaciones militares o de medio ambiente, tales como la detección de agentes biológicos o químicos . El uso de células individuales en lugar de poblaciones de células simplifica los estudios fisiológicos de la bioquímica específica los mecanismos y permite a los estudios de las respuestas individuales tales como el metabolismo o la secreción. Este artículo describe un Biolab-en-un-chip que sería capaz de capturar, inmovilizar y aislar eléctricamente las células que puedan cerrarse microviales. El microviales contienen electrodos para la no estimulación invasiva y grabación de señales de las células. Actualmente estamos trabajando para ampliar el conjunto de sensor de las modalidades disponibles para estudiar el metabolismo celular y el crecimiento, la temperatura ambiente y pH, y otras variables de interés.
Ha habido varios informes de la estimulación y la captura de las células individuales en las últimas décadas, con los informes al mismo tiempo de estudiar un gran número de células individuales apareciendo recientemente. Por ejemplo, Jenkner fue capaz de fabricar electrodos de estimulación y registro de los pequeños lo suficiente como para ser objeto de una sola neurona. Medoro
informó de un laboratorio-en-un-chip de medición de impedancia del sistema para las células basadas en las jaulas cerradas dielectrophoretic. Microfluídicos métodos que se han utilizado también para la captura de la celula, por lo general para su aplicación a la celda de la clasificación. Se ha observado dificultades con la inmovilización de algunos tipos de células,como las neuronas, es nuestra la motivación principal para la construcción de microviales con tapas que pueden contener las células. Las ventajas adicionales de física microviales obstáculos tales como la tapa son los eléctricos de aislamiento de células en medio de células conductoras, y la capacidad para vigilar y controlar el ambiente en torno a cada celda.
Propiedades eléctricas
Se han caracterizado en muchos de estudios, tales como provocar un potencial de acción de la celda con un estímulo eléctrico, la impedancia espectroscopia de tejido biológico , y multi-electrodo matrices para la estimulación eléctrica de las neuronas. Estos estudios de las respuestas suelen promediarse de las poblaciones grandes de las células, pero el estudio de las respuestas ndividuales se da aún mayor valor, ya que proporcionan la penetración en las variaciones entre las células, así como las distribuciones estadísticas de
los valores medidos.
http://www.isr.umd.edu/IBIS/publications/10.1109-ISCAS.2004.1328836.pdf
Hermes Quiroz. comunicaciones de radiofrecuencia. crf
La integración de células vivas con la electrónica se puede utilizar para el diagnóstico médico rápido, las pruebas farmacológicas, y aplicaciones militares o de medio ambiente, tales como la detección de agentes biológicos o químicos . El uso de células individuales en lugar de poblaciones de células simplifica los estudios fisiológicos de la bioquímica específica los mecanismos y permite a los estudios de las respuestas individuales tales como el metabolismo o la secreción. Este artículo describe un Biolab-en-un-chip que sería capaz de capturar, inmovilizar y aislar eléctricamente las células que puedan cerrarse microviales. El microviales contienen electrodos para la no estimulación invasiva y grabación de señales de las células. Actualmente estamos trabajando para ampliar el conjunto de sensor de las modalidades disponibles para estudiar el metabolismo celular y el crecimiento, la temperatura ambiente y pH, y otras variables de interés.
Ha habido varios informes de la estimulación y la captura de las células individuales en las últimas décadas, con los informes al mismo tiempo de estudiar un gran número de células individuales apareciendo recientemente. Por ejemplo, Jenkner fue capaz de fabricar electrodos de estimulación y registro de los pequeños lo suficiente como para ser objeto de una sola neurona. Medoro
informó de un laboratorio-en-un-chip de medición de impedancia del sistema para las células basadas en las jaulas cerradas dielectrophoretic. Microfluídicos métodos que se han utilizado también para la captura de la celula, por lo general para su aplicación a la celda de la clasificación. Se ha observado dificultades con la inmovilización de algunos tipos de células,como las neuronas, es nuestra la motivación principal para la construcción de microviales con tapas que pueden contener las células. Las ventajas adicionales de física microviales obstáculos tales como la tapa son los eléctricos de aislamiento de células en medio de células conductoras, y la capacidad para vigilar y controlar el ambiente en torno a cada celda.
Propiedades eléctricas
Se han caracterizado en muchos de estudios, tales como provocar un potencial de acción de la celda con un estímulo eléctrico, la impedancia espectroscopia de tejido biológico , y multi-electrodo matrices para la estimulación eléctrica de las neuronas. Estos estudios de las respuestas suelen promediarse de las poblaciones grandes de las células, pero el estudio de las respuestas ndividuales se da aún mayor valor, ya que proporcionan la penetración en las variaciones entre las células, así como las distribuciones estadísticas de
los valores medidos.
http://www.isr.umd.edu/IBIS/publications/10.1109-ISCAS.2004.1328836.pdf
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Resonadores de MEMS vs osciladores de cristal para los circuitos momento IC
Desde la década de 1980, las empresas han estado tratando de reemplazar de cuarzo con MEMS de silicio basado en osciladores como la referencia de frecuencia en los osciladores de reloj y calendario. Los avances en la tecnología de proceso de semiconductores, el embalaje, y la integración de circuitos han permitido algunos progresos para los resonadores de MEMS. Los resonadores son efectivamente tiempo generadores de base, o referencias, de forma similar en la operación de principio a la mecánica de ajuste tenedor usada para ajustar los instrumentos musicales. Un oscilador electrónico independiente proporciona un impulso que hace que el cristal vibra a una frecuencia precisa. Esas vibraciones son capturados y la salida por un buffer de ganancia, y un enganche de fase (PLL), captura y distribuye la señal de referencia generado por la combinación de resonador oscilador.
Una de las características más altamente promocionado de resonadores de MEMS es la integración que prometen para circuito integrado (IC), circuitos de tiempo. Fabricados en silicio con los procesos masivos de grabado, resonadores de MEMS puede en principio estar vinculados a los circuitos del oscilador y PLL en el mismo sustrato de silicio. Esto permitiría a los generadores de reloj y calendario-junto con el resonador de ocupar un solo paquete de bajo perfil de semiconductores. Este paquete, además, prestaría apoyo a técnicas de montaje de alto volumen. Incluso cuando los resonadores y osciladores de MEMS son chips separados, que podrían ocupar el mismo paquete-que sería más pequeño y más fácil de manejar que las latas de metal que en la actualidad los osciladores de cristal de la casa. Por lo tanto, de MEMS de silicio combinaciones oscilador se promueven como sustitutos de los osciladores de cristal en las computadoras, equipos de comunicaciones y los dispositivos digitales de consumo (como set-top boxes).
El atractivo de la integración
Los ingresos en dispositivos de regulación del CI, que proporcionan reloj y señales de disparo para todo tipo de circuitos electrónicos, se espera que crezca a medida que aumentan las frecuencias de reloj y la secuencia de eventos electrónicos se hace cada vez más precisos. La estabilidad de estos circuitos de silicio tiempo-que constituyen un estimado de $ 3 mil millones de mercado depende del tiempo fuera de borda de precisión de los generadores, que hoy son en gran parte de cristal de cuarzo.
Una serie de compañías de lanzamiento han propuesto sustituir los cristales laterales con dispositivos basados en silicio, sistemas microelectromecánicos (MEMS), resonadores, lo que permitirá el acoplamiento a los circuitos de sincronización IC sobre un metal semiconductor complementario de óxido (CMOS) System-on-chip (SoC).
Pero a pesar de la financiación de empresas importantes, los fabricantes de resonador no han resuelto las principales cuestiones técnicas y de fabricación. En consecuencia, será lento para desplazar menos costoso de cristal de fuentes de tiempo en los sistemas.
Barreras para la adopción
El objetivo de la integración de un solo chip (el "santo grial" para la industria de semiconductores momento) sería incluir el resonador, el oscilador, el PLL y un circuito de compensación de temperatura (TCC) sobre un sustrato de silicio. La actual estructura de MEMS de silicio basado en dispositivos utiliza un apilado morir acuerdo, ubicado en un paquete multi-chip.
Integración de un solo chip-y aceptación en el mercado de resonadores de MEMS-se ve impedida por cuatro cuestiones:
.-Coste de fabricación. La formación de una armadura mecánica requiere de tiempo mayor consumo de grabado.Además, el rendimiento del resonador de MEMS es impactado por la presencia de humedad en la cavidad de MEMS. Por lo tanto, se requieren envases especializados y la encapsulación.
.-La estabilidad de la temperatura. Cuarzo tecnología ha estado alrededor por décadas, y ofrece la temperatura y la estabilidad a largo plazo, así como productos de alta frecuencia (que se ofrecen a una prima). Primera generación de resonadores de MEMS no tienen una estabilidad de temperatura como el cuarzo y requieren de países que aportan contingentes. Esto no es probable que se produzca (lo suficiente para generar ingresos significativos) en los próximos cuatro o cinco años. Así que los resonadores de MEMS son útiles para la actualidad de menor kHz referencias de temporización frecuencia (en lugar de MHz).
.-Bajo ruido de fase. Resonadores de MEMS sufren de ruido de fase, lo que limita su utilidad en las aplicaciones de comunicaciones digitales. Penetración en el mercado podría ocurrir si se resuelven estos problemas.
.-El consumo de energía. El consumo de energía de alta frecuencia inicial y la estabilidad son importantes desafíos para MEMS de silicio en los productos de la computadora de mano.
Soluciones MEMS actualmente tienen una precisión de la frecuencia inicial que puede variar hasta en 100 partes por millón (ppm) de su frecuencia central previsto. Algunos fabricantes están reclamando una precisión de 25 ppm, aunque esto requeriría un cambio costoso de prueba y proceso de clasificación. A diferencia de cristales de cuarzo, que puede ser marcado con un láser para cortar con precisión la frecuencia de resonancia, MEMS no puede ser afinado. Es posible utilizar una fracción "-N" sintetizador de frecuencia en relación con el PLL para extraer las señales de temporización más precisa de la combinación de resonador oscilador de MEMS, pero esto elevaría el costo de la solución de sincronización, así como promover una matriz muy grande tamaño de la solución integrada. Resonadores de MEMS también requerirá digitales circuitos de compensación de temperatura, lo que contribuye a morir tamaño. Además, los circuitos de compensación aportar su propia contribución al aumento de ruido de fase y fluctuación, lo que hace que los dispositivos MEMS momento menos interesante para el mercado de las comunicaciones.
http://www.electroiq.com/index/display/nanotech-article-display/354176/articles/small-times/volume-9/issue-1/features/mems-resonators-vs-crystal-oscillators-for-ic-timing-circuits.html
Hermes Quiroz. comunicaciones de radiofrecuencia. crf
Una de las características más altamente promocionado de resonadores de MEMS es la integración que prometen para circuito integrado (IC), circuitos de tiempo. Fabricados en silicio con los procesos masivos de grabado, resonadores de MEMS puede en principio estar vinculados a los circuitos del oscilador y PLL en el mismo sustrato de silicio. Esto permitiría a los generadores de reloj y calendario-junto con el resonador de ocupar un solo paquete de bajo perfil de semiconductores. Este paquete, además, prestaría apoyo a técnicas de montaje de alto volumen. Incluso cuando los resonadores y osciladores de MEMS son chips separados, que podrían ocupar el mismo paquete-que sería más pequeño y más fácil de manejar que las latas de metal que en la actualidad los osciladores de cristal de la casa. Por lo tanto, de MEMS de silicio combinaciones oscilador se promueven como sustitutos de los osciladores de cristal en las computadoras, equipos de comunicaciones y los dispositivos digitales de consumo (como set-top boxes).
El atractivo de la integración
Los ingresos en dispositivos de regulación del CI, que proporcionan reloj y señales de disparo para todo tipo de circuitos electrónicos, se espera que crezca a medida que aumentan las frecuencias de reloj y la secuencia de eventos electrónicos se hace cada vez más precisos. La estabilidad de estos circuitos de silicio tiempo-que constituyen un estimado de $ 3 mil millones de mercado depende del tiempo fuera de borda de precisión de los generadores, que hoy son en gran parte de cristal de cuarzo.
Una serie de compañías de lanzamiento han propuesto sustituir los cristales laterales con dispositivos basados en silicio, sistemas microelectromecánicos (MEMS), resonadores, lo que permitirá el acoplamiento a los circuitos de sincronización IC sobre un metal semiconductor complementario de óxido (CMOS) System-on-chip (SoC).
Pero a pesar de la financiación de empresas importantes, los fabricantes de resonador no han resuelto las principales cuestiones técnicas y de fabricación. En consecuencia, será lento para desplazar menos costoso de cristal de fuentes de tiempo en los sistemas.
Barreras para la adopción
El objetivo de la integración de un solo chip (el "santo grial" para la industria de semiconductores momento) sería incluir el resonador, el oscilador, el PLL y un circuito de compensación de temperatura (TCC) sobre un sustrato de silicio. La actual estructura de MEMS de silicio basado en dispositivos utiliza un apilado morir acuerdo, ubicado en un paquete multi-chip.
Integración de un solo chip-y aceptación en el mercado de resonadores de MEMS-se ve impedida por cuatro cuestiones:
.-Coste de fabricación. La formación de una armadura mecánica requiere de tiempo mayor consumo de grabado.Además, el rendimiento del resonador de MEMS es impactado por la presencia de humedad en la cavidad de MEMS. Por lo tanto, se requieren envases especializados y la encapsulación.
.-La estabilidad de la temperatura. Cuarzo tecnología ha estado alrededor por décadas, y ofrece la temperatura y la estabilidad a largo plazo, así como productos de alta frecuencia (que se ofrecen a una prima). Primera generación de resonadores de MEMS no tienen una estabilidad de temperatura como el cuarzo y requieren de países que aportan contingentes. Esto no es probable que se produzca (lo suficiente para generar ingresos significativos) en los próximos cuatro o cinco años. Así que los resonadores de MEMS son útiles para la actualidad de menor kHz referencias de temporización frecuencia (en lugar de MHz).
.-Bajo ruido de fase. Resonadores de MEMS sufren de ruido de fase, lo que limita su utilidad en las aplicaciones de comunicaciones digitales. Penetración en el mercado podría ocurrir si se resuelven estos problemas.
.-El consumo de energía. El consumo de energía de alta frecuencia inicial y la estabilidad son importantes desafíos para MEMS de silicio en los productos de la computadora de mano.
Soluciones MEMS actualmente tienen una precisión de la frecuencia inicial que puede variar hasta en 100 partes por millón (ppm) de su frecuencia central previsto. Algunos fabricantes están reclamando una precisión de 25 ppm, aunque esto requeriría un cambio costoso de prueba y proceso de clasificación. A diferencia de cristales de cuarzo, que puede ser marcado con un láser para cortar con precisión la frecuencia de resonancia, MEMS no puede ser afinado. Es posible utilizar una fracción "-N" sintetizador de frecuencia en relación con el PLL para extraer las señales de temporización más precisa de la combinación de resonador oscilador de MEMS, pero esto elevaría el costo de la solución de sincronización, así como promover una matriz muy grande tamaño de la solución integrada. Resonadores de MEMS también requerirá digitales circuitos de compensación de temperatura, lo que contribuye a morir tamaño. Además, los circuitos de compensación aportar su propia contribución al aumento de ruido de fase y fluctuación, lo que hace que los dispositivos MEMS momento menos interesante para el mercado de las comunicaciones.
http://www.electroiq.com/index/display/nanotech-article-display/354176/articles/small-times/volume-9/issue-1/features/mems-resonators-vs-crystal-oscillators-for-ic-timing-circuits.html
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Antenas, filtros y modulos T/R MEMS
Antenas
La polarización y la reconfiguración del patrón de radiación, y tunability frecuencia, suelen ser alcanzado por la incorporación de componentes agrupados sobre la base de la tecnología de semiconductores III-V, como único polo único tiro (SPST) interruptores o diodos varicap. Sin embargo, estos componentes pueden ser fácilmente sustituidos por conmutadores de RF MEMS y varactores con el fin de aprovechar la pérdida de inserción baja y el factor Q alto que ofrece la tecnología de MEMS de RF. Además, los componentes de MEMS de RF pueden ser integrados monolíticamente sobre sustratos de baja pérdida dieléctrica, como el vidrio borosilicato, de cuarzo o LCP, mientras que la III-V sustratos semiconductores son por lo general con pérdidas y tienen una alta constante dieléctrica. Una baja pérdida tangente y baja constante dieléctrica son de importancia para la eficiencia y el ancho de banda de la antena.
El estado de la técnica incluye una frecuencia de MEMS de RF de antenas fractales sintonizables para el rango de 0.1-6 GHz, y la integración real de RF-MEMS por cuenta propia antena de Sierpinski similares juntas para aumentar el número de sus frecuencias de resonancia, amplía su oferta a 5 GHz, 14GHz y 30GHz, un patrón de radiación de RF MEMS reconfigurable espiral de la antena de 6 y 10 GHz , un patrón de radiación de RF MEMS reconfigurable espiral de la antena para la banda de 6.7 GHz de frecuencia basadas en paquetes Radant MEMS SPST-RMSW100 interruptores, una de MEMS de RF multibanda de la antena fractal de Sierpinski, una vez más integrado con conmutadores de RF MEMS, el funcionamiento en diferentes bandas desde 2,4 hasta 18 GHz , y un 2-bit banda Ka RF MEMS frecuencia ajustable antena de ranura.
Filtros
Filtros de paso de banda de RF se utilizan para aumentar fuera de rechazo de banda, si la antena no proporciona suficiente selectividad. Fuera de rechazo de banda facilita el requisito derango dinámico de baja LNA ruido del amplificador y mezclador a la luz de la interferencia. Off-chip de radiofrecuencia basada en filtros de paso de banda de ondas acústicas de volumen despreciable (BAW), cerámica, onda acústica de superficie (SAW), cristal de cuarzo, y la película delgada resonador acústico a granel (FBAR) resonadores han superado los filtros de paso de banda de RF distribuida basada en resonadores de líneas de transmisión, imprime en sustratos con tangente de baja pérdida, o basado en cavidades de guía de onda.Resonadores de MEMS de RF ofrecen la posibilidad de integración on-chip de alta Q resonadores y filtros de paso de banda de baja pérdida. El factor Q de los resonadores de MEMS de RF está en el orden de 1000-1000 .
Filtros de paso de banda sintonizable RF ofrece una reducción de tamaño significativo sobre conmutación RF bancos de filtros de paso de banda. Pueden ser implementados utilizando III-V varactores semiconductores, BST o PZT ferroeléctricos y conmutadores de MEMS de RF, cambiaron de condensadores y varactores, y granate de itrio de hierro (YIG) ferritas. La tecnología MEMS de RF ofrece el diseñador de filtro sintonizable un comercio de peso-off entre la pérdida de inserción, la linealidad, el consumo de energía, manejo de potencia, tamaño y tiempo de conmutación.
Módulos T / R
Dentro de un T / R módulo, como se muestra en la figura. 7, limitadores de MEMS de RF, sintonizables redes de adaptación y desfasadores TTD puede ser utilizado para proteger la LNA, tirar de la carga del amplificador de potencia (PA) y el tiempo de retardo de la señal de RF, respectivamente. Si T RF MEMS / interruptores R - es decir, de un solo polo doble tiro (SPDT) interruptores, se puede utilizar depende del ciclo de trabajo y la frecuencia de repetición de impulsos(PRF) del pulso de onda de radar Doppler. Hasta la fecha, RF MEMS duplexores sólo se puede utilizar en PRF baja y media PRF formas de onda de radar para la detección de largo alcance, que utilizancompresión de impulsos y por lo tanto tienen un ciclo de trabajo en el orden de microsegundos.
http://translate.google.co.ve/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://en.wikipedia.org/wiki/RF_MEMS
Hermes Quiroz. comunicaciones de radiofrecuencia.crf
La polarización y la reconfiguración del patrón de radiación, y tunability frecuencia, suelen ser alcanzado por la incorporación de componentes agrupados sobre la base de la tecnología de semiconductores III-V, como único polo único tiro (SPST) interruptores o diodos varicap. Sin embargo, estos componentes pueden ser fácilmente sustituidos por conmutadores de RF MEMS y varactores con el fin de aprovechar la pérdida de inserción baja y el factor Q alto que ofrece la tecnología de MEMS de RF. Además, los componentes de MEMS de RF pueden ser integrados monolíticamente sobre sustratos de baja pérdida dieléctrica, como el vidrio borosilicato, de cuarzo o LCP, mientras que la III-V sustratos semiconductores son por lo general con pérdidas y tienen una alta constante dieléctrica. Una baja pérdida tangente y baja constante dieléctrica son de importancia para la eficiencia y el ancho de banda de la antena.
El estado de la técnica incluye una frecuencia de MEMS de RF de antenas fractales sintonizables para el rango de 0.1-6 GHz, y la integración real de RF-MEMS por cuenta propia antena de Sierpinski similares juntas para aumentar el número de sus frecuencias de resonancia, amplía su oferta a 5 GHz, 14GHz y 30GHz, un patrón de radiación de RF MEMS reconfigurable espiral de la antena de 6 y 10 GHz , un patrón de radiación de RF MEMS reconfigurable espiral de la antena para la banda de 6.7 GHz de frecuencia basadas en paquetes Radant MEMS SPST-RMSW100 interruptores, una de MEMS de RF multibanda de la antena fractal de Sierpinski, una vez más integrado con conmutadores de RF MEMS, el funcionamiento en diferentes bandas desde 2,4 hasta 18 GHz , y un 2-bit banda Ka RF MEMS frecuencia ajustable antena de ranura.
Filtros
Filtros de paso de banda de RF se utilizan para aumentar fuera de rechazo de banda, si la antena no proporciona suficiente selectividad. Fuera de rechazo de banda facilita el requisito derango dinámico de baja LNA ruido del amplificador y mezclador a la luz de la interferencia. Off-chip de radiofrecuencia basada en filtros de paso de banda de ondas acústicas de volumen despreciable (BAW), cerámica, onda acústica de superficie (SAW), cristal de cuarzo, y la película delgada resonador acústico a granel (FBAR) resonadores han superado los filtros de paso de banda de RF distribuida basada en resonadores de líneas de transmisión, imprime en sustratos con tangente de baja pérdida, o basado en cavidades de guía de onda.Resonadores de MEMS de RF ofrecen la posibilidad de integración on-chip de alta Q resonadores y filtros de paso de banda de baja pérdida. El factor Q de los resonadores de MEMS de RF está en el orden de 1000-1000 .
Filtros de paso de banda sintonizable RF ofrece una reducción de tamaño significativo sobre conmutación RF bancos de filtros de paso de banda. Pueden ser implementados utilizando III-V varactores semiconductores, BST o PZT ferroeléctricos y conmutadores de MEMS de RF, cambiaron de condensadores y varactores, y granate de itrio de hierro (YIG) ferritas. La tecnología MEMS de RF ofrece el diseñador de filtro sintonizable un comercio de peso-off entre la pérdida de inserción, la linealidad, el consumo de energía, manejo de potencia, tamaño y tiempo de conmutación.
Módulos T / R
Dentro de un T / R módulo, como se muestra en la figura. 7, limitadores de MEMS de RF, sintonizables redes de adaptación y desfasadores TTD puede ser utilizado para proteger la LNA, tirar de la carga del amplificador de potencia (PA) y el tiempo de retardo de la señal de RF, respectivamente. Si T RF MEMS / interruptores R - es decir, de un solo polo doble tiro (SPDT) interruptores, se puede utilizar depende del ciclo de trabajo y la frecuencia de repetición de impulsos(PRF) del pulso de onda de radar Doppler. Hasta la fecha, RF MEMS duplexores sólo se puede utilizar en PRF baja y media PRF formas de onda de radar para la detección de largo alcance, que utilizancompresión de impulsos y por lo tanto tienen un ciclo de trabajo en el orden de microsegundos.
http://translate.google.co.ve/translate?hl=es&langpair=en|es&u=http://en.wikipedia.org/wiki/RF_MEMS
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Interruptores de MEMS
MEMS conmutadores proporcionan la ultra-bajas pérdidas, alto aislamiento, y la alta linealidad de los relés, pero con el tamaño significativo, el consumo de energía y las ventajas de costo de la oblea de alto volumen fabricado detectores de estado sólido. Interruptores de MEMS también son únicos en que son de banda ancha (lo que significa que puede operar en un amplio rango de frecuencias). Los atributos únicos de MEMS de RF TeraVicta interruptor aumentar significativamente la vida de la batería y / o alcance de cualquier radio, incluyendo teléfonos celulares, las redes LAN inalámbricas, y PDAs.
Interruptor de TeraVicta es un haz de electrostáticamente en voladizo accionada-que consiste en una viga metálica suspendida sobre un electrodo de control (puerta) y una señal del electrodo (fuente). La base de la viga está anclado a la fuente y la punta del pie libre de la viga se ha suspendido por encima de un tercer electrodo (drenaje). Cuando un voltaje suficientemente grande se aplica a la puerta respecto a la fuente, la fuerza electrostática resultante tira de la viga hacia el desagüe hasta que la punta de la señal y los contactos de drenaje se juntan. En ese momento, el interruptor está cerrado y una ruta de señal se forma a través de la viga de la fuente a la fuga. Debido a que la actuación es electrostática, corriente de reposo no es necesario para mantener el cierre.
Un dispositivo típico que usa esta tecnología es la TT712 TeraVicta-68CSP, un 7 GHz solo polo, doble tiro (SPDT) RF sistemas micro-electromecánicos (MEMS) interruptor que combina las características de RF de vías de conducción eléctrica de conmutación mecánica con la velocidad de conmutación y la fiabilidad de las prestaciones detectores de estado sólido.
Con la pérdida de inserción baja, baja distorsión y bajo consumo de energía, el dispositivo es adecuado para aplicaciones tales como Tx / Rx de conmutación, cambio de banco de la antena y fuente / detector de multiplexación para equipos de prueba.
El TT712-68CSP está compuesto por dos conmutadores de MEMS. Un lado de cada interruptor está vinculado a un terminal común sobre el paquete del dispositivo. El otro lado de cada interruptor está conectado a una terminal separada de modo que las tres almohadillas forma los terminales eléctricos de un interruptor de SPDT.
Para lograr la fiabilidad de conmutación de alta, los elementos de conmutación de MEMS son impulsados por 70 Vcc.
Los dos interruptores están comprometidos en una forma de cortesía para realizar la función de conmutación SPDT. Interruptores de corriente continua debido a los dispositivos MEMS son verdaderas y porque son controlables de forma independiente, que-antes-de descanso o pausa-antes-que la acción de conmutación pueden ser emulados.
El TT712-68CSP dispone de una pérdida de inserción de 0.1 dB a 1 GHz, un máximo de corriente continua en la resistencia de 1 O, y una velocidad de conmutación inferior a 100 microsegundos. El pico de potencia de entrada de la señal es de 30 W, mientras que el consumo de energía es de 3 mW cuando se opera con la bomba de carga TT6820QFN a 3 V. De MEMS son ideales para aplicaciones de alto rendimiento en electro-mecánica, relay y la función única, tecnologías de conmutación están actualmente empleados.
Además, la escala de chips de MEMS paquete mejora significativamente el rendimiento de RF y elimina los cables de bonos y conduce. Interruptores de MEMS puede ser activado electrostáticamente. Este enfoque es de potencia ultra baja porque normalmente sólo una nano-joules de energía eléctrica es necesaria para cada evento de conmutación y no se consume energía cuando el interruptor está en el estado abierto o cerrado. Este enfoque es mucho más adecuadas para poder aplicaciones sensibles que los más hambrientos de poder magnético de enfoque de la activación de un interruptor que tradicionalmente es utilizado por los relés mecánicos en aplicaciones tales como conmutadores de telecomunicaciones en el centro de oficina, equipos de prueba y aplicaciones aeroespaciales. La industria de semiconductores ha demostrado de manera concluyente en sus 50 años de historia que la metodología más eficaz para garantizar la fiabilidad de los dispositivos es primero entender los mecanismos de falla de base y luego diseñar los procesos y dispositivos que eliminan los mecanismos de falla en el producto final.
Calificación de productos se convierte en casi una mera formalidad, ya que los dispositivos son fiables por el diseño. Lamentablemente, casi no hay solapamiento entre los mecanismos de falla bien entendido que se producen en los semiconductores y los que se producen en los dispositivos de MEMS.
Los productos que son más similares a los interruptores de RF MEMS, y cuya fiabilidad ha sido ampliamente estudiado, son de alta densidad de interconexión (IDH) de las placas de circuito impreso y los relés electromecánicos convencionales mecánicos. Incluso en estos casos, existen grandes diferencias entre sus mecanismos de fallo y los de los interruptores MEMS y relés.
Por ejemplo, mientras que los relés convencionales funcionan con altas fuerzas mecánicas (de contacto y vuelta) para una corta vida (por lo general alrededor de un millón de ciclos), los conmutadores de MEMS operar con las fuerzas mucho más bajos para vidas mucho más tiempo.
No es un beneficio clave para las fuerzas de contacto bajo: aumentan dramáticamente la vida en contacto! Sin embargo, nada es gratis. Las fuerzas de menor contacto cualitativamente el cambio de comportamiento de contacto, especialmente aumentando la sensibilidad a la superficie de la morfología y los contaminantes y las correspondientes fuerzas de bajo rendimiento que los interruptores sensibles a que se pegue. La vida útil de la demanda ya una comprensión más profunda tanto de los contactos eléctricos y la evolución de la estructura mecánica, incluidos los métodos para acelerar los mecanismos responsables de ninguna degradación de rendimiento, para asegurar que los dispositivos fiables. Uno de los mayores desafíos que enfrenta la industria de MEMS es la necesidad de comprender los mecanismos de la novela el fracaso asociados con los diversos tipos de dispositivos MEMS. Tratando de asegurar la fiabilidad de los dispositivos sin comprender completamente los mecanismos de fallo básica dará lugar probablemente a un cliente experimenta "inesperado" fallas de campo. Uso de las prácticas estándar de la industria, tales como el diseño y el fallo en el proceso Análisis de Modos y Efectos (FMEA), TeraVicta está trabajando para identificar todos los posibles modos de fallo del interruptor de MEMS y relés de dispositivos y eliminar las causas raíz.
http://www.ferret.com.au/n/RF-MEMS-Switch-Overview-n676832
Hermes Quiroz. comunicaciones de radiofrecuencia. crf
Interruptor de TeraVicta es un haz de electrostáticamente en voladizo accionada-que consiste en una viga metálica suspendida sobre un electrodo de control (puerta) y una señal del electrodo (fuente). La base de la viga está anclado a la fuente y la punta del pie libre de la viga se ha suspendido por encima de un tercer electrodo (drenaje). Cuando un voltaje suficientemente grande se aplica a la puerta respecto a la fuente, la fuerza electrostática resultante tira de la viga hacia el desagüe hasta que la punta de la señal y los contactos de drenaje se juntan. En ese momento, el interruptor está cerrado y una ruta de señal se forma a través de la viga de la fuente a la fuga. Debido a que la actuación es electrostática, corriente de reposo no es necesario para mantener el cierre.
Un dispositivo típico que usa esta tecnología es la TT712 TeraVicta-68CSP, un 7 GHz solo polo, doble tiro (SPDT) RF sistemas micro-electromecánicos (MEMS) interruptor que combina las características de RF de vías de conducción eléctrica de conmutación mecánica con la velocidad de conmutación y la fiabilidad de las prestaciones detectores de estado sólido.
Con la pérdida de inserción baja, baja distorsión y bajo consumo de energía, el dispositivo es adecuado para aplicaciones tales como Tx / Rx de conmutación, cambio de banco de la antena y fuente / detector de multiplexación para equipos de prueba.
El TT712-68CSP está compuesto por dos conmutadores de MEMS. Un lado de cada interruptor está vinculado a un terminal común sobre el paquete del dispositivo. El otro lado de cada interruptor está conectado a una terminal separada de modo que las tres almohadillas forma los terminales eléctricos de un interruptor de SPDT.
Para lograr la fiabilidad de conmutación de alta, los elementos de conmutación de MEMS son impulsados por 70 Vcc.
Los dos interruptores están comprometidos en una forma de cortesía para realizar la función de conmutación SPDT. Interruptores de corriente continua debido a los dispositivos MEMS son verdaderas y porque son controlables de forma independiente, que-antes-de descanso o pausa-antes-que la acción de conmutación pueden ser emulados.
El TT712-68CSP dispone de una pérdida de inserción de 0.1 dB a 1 GHz, un máximo de corriente continua en la resistencia de 1 O, y una velocidad de conmutación inferior a 100 microsegundos. El pico de potencia de entrada de la señal es de 30 W, mientras que el consumo de energía es de 3 mW cuando se opera con la bomba de carga TT6820QFN a 3 V. De MEMS son ideales para aplicaciones de alto rendimiento en electro-mecánica, relay y la función única, tecnologías de conmutación están actualmente empleados.
Además, la escala de chips de MEMS paquete mejora significativamente el rendimiento de RF y elimina los cables de bonos y conduce. Interruptores de MEMS puede ser activado electrostáticamente. Este enfoque es de potencia ultra baja porque normalmente sólo una nano-joules de energía eléctrica es necesaria para cada evento de conmutación y no se consume energía cuando el interruptor está en el estado abierto o cerrado. Este enfoque es mucho más adecuadas para poder aplicaciones sensibles que los más hambrientos de poder magnético de enfoque de la activación de un interruptor que tradicionalmente es utilizado por los relés mecánicos en aplicaciones tales como conmutadores de telecomunicaciones en el centro de oficina, equipos de prueba y aplicaciones aeroespaciales. La industria de semiconductores ha demostrado de manera concluyente en sus 50 años de historia que la metodología más eficaz para garantizar la fiabilidad de los dispositivos es primero entender los mecanismos de falla de base y luego diseñar los procesos y dispositivos que eliminan los mecanismos de falla en el producto final.
Calificación de productos se convierte en casi una mera formalidad, ya que los dispositivos son fiables por el diseño. Lamentablemente, casi no hay solapamiento entre los mecanismos de falla bien entendido que se producen en los semiconductores y los que se producen en los dispositivos de MEMS.
Los productos que son más similares a los interruptores de RF MEMS, y cuya fiabilidad ha sido ampliamente estudiado, son de alta densidad de interconexión (IDH) de las placas de circuito impreso y los relés electromecánicos convencionales mecánicos. Incluso en estos casos, existen grandes diferencias entre sus mecanismos de fallo y los de los interruptores MEMS y relés.
Por ejemplo, mientras que los relés convencionales funcionan con altas fuerzas mecánicas (de contacto y vuelta) para una corta vida (por lo general alrededor de un millón de ciclos), los conmutadores de MEMS operar con las fuerzas mucho más bajos para vidas mucho más tiempo.
No es un beneficio clave para las fuerzas de contacto bajo: aumentan dramáticamente la vida en contacto! Sin embargo, nada es gratis. Las fuerzas de menor contacto cualitativamente el cambio de comportamiento de contacto, especialmente aumentando la sensibilidad a la superficie de la morfología y los contaminantes y las correspondientes fuerzas de bajo rendimiento que los interruptores sensibles a que se pegue. La vida útil de la demanda ya una comprensión más profunda tanto de los contactos eléctricos y la evolución de la estructura mecánica, incluidos los métodos para acelerar los mecanismos responsables de ninguna degradación de rendimiento, para asegurar que los dispositivos fiables. Uno de los mayores desafíos que enfrenta la industria de MEMS es la necesidad de comprender los mecanismos de la novela el fracaso asociados con los diversos tipos de dispositivos MEMS. Tratando de asegurar la fiabilidad de los dispositivos sin comprender completamente los mecanismos de fallo básica dará lugar probablemente a un cliente experimenta "inesperado" fallas de campo. Uso de las prácticas estándar de la industria, tales como el diseño y el fallo en el proceso Análisis de Modos y Efectos (FMEA), TeraVicta está trabajando para identificar todos los posibles modos de fallo del interruptor de MEMS y relés de dispositivos y eliminar las causas raíz.
http://www.ferret.com.au/n/RF-MEMS-Switch-Overview-n676832
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filtros y resonadores mems.
Los investigadores están desarrollando una nueva clase de pequeños dispositivos mecánicos, compuesto de vibrar las estructuras del grosor de un cabello humano, que podría ser usado para filtrar las señales electrónicas en los teléfonos móviles y otras aplicaciones. Sólo el tamaño de un grano de arena, estos sistemas microelectromecánicos (MEMS) que, no obstante, mejorar el rendimiento y reducir el uso de energía.
Los dispositivos, o resonadores, vibran en patrones específicos, y puede ser utilizado como "Band-pass 'filtros. Es decir, son capaces de anular algunas señales con frecuencias determinadas al mismo tiempo a pasar a los demás. Filtros pasa banda son comunes en el circuito de un teléfono celular, dijo Jeffrey Rhoads, un profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Purdue.Él dice que los filtros son vitales para los teléfonos celulares y otros electrónicos portátiles, ya que permiten que los dispositivos para procesar señales con mínima interferencia y la eficiencia de transmisión máxima.
El filtro es un ejemplo de un sistema de microelectromecánicos, o MEMS, que contienen pequeñas piezas móviles. De generar las señales de entrada de voltaje que produce una fuerza electrostática, lo que los filtros de MEMS a vibrar.
Mientras que los investigadores en el pasado, propuso la vinculación de pequeñas vigas de cadenas rectas, Rhoads ha organizado las estructuras en los anillos y otras formas. Un prototipo, que se asemeja a los rayos adjunto al centro de la rueda, es de unos 160 micrones de diámetro, o el tamaño de un grano de arena. Resultados de Rhoads se detallan en un documento de investigación por escrito con los estudiantes de ingeniería mecánica de posgrado Venkata bharadwaj Chivukula.
Otros usos
Aparte de su futuro uso del teléfono celular, se prevé que los resonadores podría utilizarse también para la industria química avanzada y sensores biológicos en las solicitudes de defensa médica y de la patria-, y posiblemente incluso un nuevo tipo de elemento "memoria mecánica" que aprovecha los patrones de vibración para almacenar información ."El equipo de potencial aplicación de memoria es el término más largo y difícil", dijo Rhoads. "Estamos hablando de la posibilidad de crear los comportamientos complejos de subestructuras relativamente sencillo, similar a la forma en biología celular puede tener un comportamiento relativamente complejas mediante la combinación de cientos o miles de células simples.
Este nuevo nivel de la banda de paso el diseño de filtros promete un mayor rendimiento que la tecnología MEMS anterior, porque es más estricto en la determinación de las frecuencias que puede pasar. El nuevo diseño también puede ser más sólida que la forma lineal tradicional, es decir, dispositivos que tienen defectos de fabricación todavía puede funcionar bien.Una décima parte de la anchura de un cabello humano.Los dispositivos están hechos de silicio y se fabrican utilizando el silicio común "sobre el procedimiento de aislante" de la industria electrónica emplea los chips de computadora y los circuitos electrónicos. El pequeño, estructuras mecánicas vibrante contienen vigas cerca de 10 micrones de diámetro, que es aproximadamente una décima parte del grosor de un cabello humano. Las vigas se pueden conectar mecánicamente, como pequeños manantiales, o pueden ser vinculados mediante campos eléctricos y magnéticos atracciones.
http://www.gizmag.com/mems-filter-electronic-signals/12498/
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Los dispositivos, o resonadores, vibran en patrones específicos, y puede ser utilizado como "Band-pass 'filtros. Es decir, son capaces de anular algunas señales con frecuencias determinadas al mismo tiempo a pasar a los demás. Filtros pasa banda son comunes en el circuito de un teléfono celular, dijo Jeffrey Rhoads, un profesor asistente de ingeniería mecánica en la Universidad de Purdue.Él dice que los filtros son vitales para los teléfonos celulares y otros electrónicos portátiles, ya que permiten que los dispositivos para procesar señales con mínima interferencia y la eficiencia de transmisión máxima.
El filtro es un ejemplo de un sistema de microelectromecánicos, o MEMS, que contienen pequeñas piezas móviles. De generar las señales de entrada de voltaje que produce una fuerza electrostática, lo que los filtros de MEMS a vibrar.
Mientras que los investigadores en el pasado, propuso la vinculación de pequeñas vigas de cadenas rectas, Rhoads ha organizado las estructuras en los anillos y otras formas. Un prototipo, que se asemeja a los rayos adjunto al centro de la rueda, es de unos 160 micrones de diámetro, o el tamaño de un grano de arena. Resultados de Rhoads se detallan en un documento de investigación por escrito con los estudiantes de ingeniería mecánica de posgrado Venkata bharadwaj Chivukula.
Otros usos
Aparte de su futuro uso del teléfono celular, se prevé que los resonadores podría utilizarse también para la industria química avanzada y sensores biológicos en las solicitudes de defensa médica y de la patria-, y posiblemente incluso un nuevo tipo de elemento "memoria mecánica" que aprovecha los patrones de vibración para almacenar información ."El equipo de potencial aplicación de memoria es el término más largo y difícil", dijo Rhoads. "Estamos hablando de la posibilidad de crear los comportamientos complejos de subestructuras relativamente sencillo, similar a la forma en biología celular puede tener un comportamiento relativamente complejas mediante la combinación de cientos o miles de células simples.
Este nuevo nivel de la banda de paso el diseño de filtros promete un mayor rendimiento que la tecnología MEMS anterior, porque es más estricto en la determinación de las frecuencias que puede pasar. El nuevo diseño también puede ser más sólida que la forma lineal tradicional, es decir, dispositivos que tienen defectos de fabricación todavía puede funcionar bien.Una décima parte de la anchura de un cabello humano.Los dispositivos están hechos de silicio y se fabrican utilizando el silicio común "sobre el procedimiento de aislante" de la industria electrónica emplea los chips de computadora y los circuitos electrónicos. El pequeño, estructuras mecánicas vibrante contienen vigas cerca de 10 micrones de diámetro, que es aproximadamente una décima parte del grosor de un cabello humano. Las vigas se pueden conectar mecánicamente, como pequeños manantiales, o pueden ser vinculados mediante campos eléctricos y magnéticos atracciones.
http://www.gizmag.com/mems-filter-electronic-signals/12498/
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MEMS de Silicio
Micromaquinado volumétrico.
Micromaquinado volumétrico es el paradigma más antiguo de los MEMS basado en silicio. Todo el grosor de una oblea de silicio se utiliza para la construcción de las micro-estructuras mecánicas. El silicio es mecanizado utilizando diversos procesos de grabado. La unión anódica de placas de vidrio u obleas de silicio adicionales se utilizan para añadir características tridimensionales y para encapsulación hermética. El micromáquinado volumétrico ha sido esencial para que los sensores de presión de alto rendimiento y acelerómetros que han cambiado la forma de la industria de los sensores en los 80's y 90's.
Micromáquinado superficial.
El micromáquinado superficial utiliza deposición de capas sobre la superficie de un substrato como material estructural, en lugar de utilizar el substrato mismo. El micromaquinado superficial se creó a fines de los 80 para hacer el micromáquinado de silicio más compatibles con la tecnología de circuito integrado plano, con el objetivo de la combinación de MEMS y circuitos integrados en la misma oblea de silicio. El concepto original del micromaquinado superficial se basa en delgadas capas de silicio policristalino modelado como estructuras mecánicas móviles y expuestas por grabado de sacrificio de las subcapas de óxido. Electrodos en peine interdigital son utilizados para producir fuerzas en plano y detectar movimientos en plano de forma capacitiva. Este paradigma MEMS ha permitido a la manufactura de acelerometros de bajo costo, por ejemplo sistemas de Bolsas de aire para automóviles (Air-bags) y otras aplicaciones donde bajos rendimientos y/o altos rangos de "g" son suficientes. Mecanismos Analógicos han sido pioneros en la industrialización del micromaquinado superficial y han realizado la co-integración de los MEMS y los circuitos integrados.
Micromaquinado de Alta relación de aspecto (HAR).
Ambos micromaquinados volumétrico y superficial son todavía usados en la producción industrial de los sensores, las boquillas de chorro de tinta y otros dispositivos. Pero, en muchos casos, la distinción entre estos dos ha disminuido. La nueva tecnología de grabado, el grabado profundo por iones reactivos ha hecho posible combinar el buen desempeño típico del micromaquinado volumetrico con estructuras en peine y operaciones en plano típicas de micromaquinado superficial. Si bien es común en el micromaquinado superficial tener espesores de capa estructurales en el rango de 2 μm, en el micromaquinado HAR el espesor es de 10 a 100 μm. Los materiales comúnmente utilizados en el micromaquinado HAR son silicio policristalino denso, conocido como epi-poly, y las obleas pegadas de silicio-sobre-aislante (SOI), si bien los procesos para las obleas de silicio volumetricas también han sido creadas (SCREAM). Pegando una segunda oblea mediante fritura de vidrio, la unión anódica o unión de aleación se utiliza para proteger las estructuras MEMS. Los circuitos integrados están normalmente no combinados con el micromaquinado HAR. El consenso de la industria en este momento parece ser que la flexibilidad y la reducción en complejidad obtenidos teniendo las dos funciones separadas parece pesar más que la pequeña penalidad en el envasado.
Aplicaciones comunes incluyen:
- Impresoras de inyección de tinta, que utilizan piezoeléctricos o burbuja térmica de eyección para depositar la tinta sobre el papel.
- Acelerómetros en los automóviles modernos para un gran número de finalidades, entre ellas el despliegue de colchón de aire (airbag) en las colisiones.
- Acelerómetros en dispositivos de electrónica de consumo, tales como controladores de juegos (Nintendo Wii), reproductores multimedia personales y teléfonos móviles (Apple iPhone) [8] y una serie de Cámaras Digitales (varios modelos Canon Digital IXUS). También se usa en ordenadores para estacionar el cabezal del disco duro cuando es detectada una caída libre, para evitar daños y pérdida de datos.
- Giroscopios MEMS modernos utilizados en automóviles y otras aplicaciones de orientación para detectar, por ejemplo, un rolido y desplegar una cortina air-bag más o activar el control dinámico de estabilidad.
- Sensores de presión de Silicio, por ejemplo, en sensores de presión de neumáticos de automóviles, y en sensores de presión arterial desechables.
- Pantallas por ejemplo, el chip DMD en un proyector basado en la tecnología DLP posee en su superficie varios cientos de miles de microespejos.
- Tecnología de conmutación de fibra óptica que se utiliza para tecnología de conmutación y alineación para comunicaciones de datos.
- Aplicaciones Bio-MEMS aplicaciones en medicina y tecnologías relacionadas con la salud desde Lab-On-Chip (laboratorios en un chip) a Análisis Micro Total (biosensores, sensores químicos) para MicroTotalAnalysis (biosensor, chemosensor).
- Aplicaciones IMOD en la electrónica de consumo (sobre todo pantallas en los dispositivos móviles). Se utiliza para crear tecnología pantalla de modulación interferométrica - reflexiva.
- El Adams Golf DiXX Digital Instrucción Putter usa MEMS, concretamente un microsistema de navegación inercial para analizar los factores del movimiento del swing, incluyendo el camino, el tiempo, la velocidad y los niveles de vibración de la mano.
- Microscopia de fuerza atómica o AFM: Los sensores de fuerza (micropalancas) usados en AFM son en sí sistemas microelectromecánicos producidos con técnicas de microfabricación. Con estos pueden obtenerse medidas de fuerzas en el rango de pN (piconewton) a nN (nanonewton), así como levantar topografías de superficies a escala atómica.
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Inductores de radiofrecuencias MEMS
Un diseño exitoso de la bobina de RF basado en una fundición de silicio MEMS proceso es presentado. El inductor suspensión se ha realizado en el níquel de espesor galvanizado con la cara frontal micro grueso del sustrato. El tamaño total de la bobina es de aproximadamente 1 mm x 1 mm. Los inductores se han caracterizado experimentalmente y inductancias alrededor de 2 NH en la frecuencia de gama de 200 MHz-7 GHz se han medido con una frecuencia propia de resonancia de 9,8 gigahertz. El pico del valor de medición del factor Q es de 12 a una frecuencia de 4 GHz. -Después de la inserción, el factor Q llega a 13 conunafrecuenciade4,8gigahertz.
INTRODUCCIÓN
Los inductores de alto rendimiento monolítico son ampliamente utilizados en los sistemas de comunicación inalámbrica,
ellos son elementos clave en los circuitos de RF integrado, filtros, amplificadores y Baluns. El logro de alta rendimiento de microfabricados inductores sobre sustratos de silicio es uno de los principales desafíos en la avanzar hacia soluciones monolíticas [1]. El rendimiento de silicio basados en bobinas está limitada por parásitos del sustrato y la conductividad del sustrato de silicio. La solución para superar estas limitaciones implica la separación de la bobina microfabricados de la proximidad del sustrato.Varios enfoques se han empleado para levantar o suspender los inductores microfabricados la medida de lo posible desde el sustrato de silicio. Mecánicamente orientado técnicas tales como la tensión superficial basada en auto-ensamblaje [2], el montaje de la deformación plástica magnética (PDMA) [3], basado en la libre bimorfo de levantamiento estructuras [4], y la vinculación flip chip [5] se encuentran entre los que se han aplicado en microfabricamiento 3D inductores vertical o inductores que dominan el sustrato de silicio. Otro enfoque ha sido utilizar materiales de técnicas orientadas, como la introducción de una capa gruesa, de baja pérdida dieléctrica (como SiO2) Entre la estructura de inductor y el sustrato de silicio [6]. Sin embargo, todos estos métodos implican el procesamiento de materiales o de post-procesamiento de los sustratos de silicio. Sustratos de vidrio.También se han utilizado en la microfabricación de inductores [7], pero este material no se presta a la integración monolítica de dispositivos de RF. En esta carta, informe de una nueva implementación de baja pérdida de inductores microfabricados de RF basado en un proceso comercial de MEMS de fundición - MetalMUMPs [8]. Utilizando este proceso, inductores de RF se han alcanzado directamente sobre un substrato de silicio, sin más post-procesamiento, y su rendimiento se demuestra que es comparable a los inductores MEMS fabricados por otros más complejos procesos de microfabricación. El enfoque de fundición se describe aquí ofrece una excelente plataforma para la integración de microactuadores y componentes de RF sobre sustratos de silicio que pueden ser utilizados para lograr los sistemas monolíticos, como el proceso de MetalMUMPs también es capaz de la obtención de microactuadores MEMS.
DISEÑO Y FABRICACIÓN
MetalMUMPs es un proceso basado en MEMS de silicio proporcionados por la fundición de MEMS comerciales MEM - SCAP, Inc. Todos los detalles del proceso de MetalMUMPs, junto con las normas de diseño se puede obtener a partir de [8]. La Figura 1 ilustra la sección transversal de la bobina fabricados utilizando MetalMUMPs. El proceso implica una alta resistividad (~ 5000Ohm cm) de obleas de silicio como soporte. En primer lugar, una capa de óxido de silicio se deposita y pattemed. Esta capa de óxido se describe el área que se utilizó para grabar una trinchera en el sustrato de silicio. La capa de nitruro de primera de 0,35 micras de espesor se deposita y los golpeaban. En la parte superior de la capa de nitruro de primera, una capa de 0,7 micrones de polisilicio se deposita y la patrón. Una capa de nitruro de segundo de 0,35 micras de espesor se deposita y estampados. Un segunda capa de óxido de 1 micrón de espesor se deposita. La capa de óxido segundo es un modelo y grabado de manera que la capa de metal, que es la última capa depositada en el proceso, está anclado en el nitruro. Esta capa metálica consta de 20 micras de níquel, con 0,5 micras de oro depositadas en la parte superior de la capa de níquel.
http://piers.mit.edu/piersproceedings/download.php?file=cGllcnMyMDA4aGFuZ3pob3V8NEExYl8wOTI1LnBkZnwwNzExMDkwMzA1NTQ=
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INTRODUCCIÓN
Los inductores de alto rendimiento monolítico son ampliamente utilizados en los sistemas de comunicación inalámbrica,
ellos son elementos clave en los circuitos de RF integrado, filtros, amplificadores y Baluns. El logro de alta rendimiento de microfabricados inductores sobre sustratos de silicio es uno de los principales desafíos en la avanzar hacia soluciones monolíticas [1]. El rendimiento de silicio basados en bobinas está limitada por parásitos del sustrato y la conductividad del sustrato de silicio. La solución para superar estas limitaciones implica la separación de la bobina microfabricados de la proximidad del sustrato.Varios enfoques se han empleado para levantar o suspender los inductores microfabricados la medida de lo posible desde el sustrato de silicio. Mecánicamente orientado técnicas tales como la tensión superficial basada en auto-ensamblaje [2], el montaje de la deformación plástica magnética (PDMA) [3], basado en la libre bimorfo de levantamiento estructuras [4], y la vinculación flip chip [5] se encuentran entre los que se han aplicado en microfabricamiento 3D inductores vertical o inductores que dominan el sustrato de silicio. Otro enfoque ha sido utilizar materiales de técnicas orientadas, como la introducción de una capa gruesa, de baja pérdida dieléctrica (como SiO2) Entre la estructura de inductor y el sustrato de silicio [6]. Sin embargo, todos estos métodos implican el procesamiento de materiales o de post-procesamiento de los sustratos de silicio. Sustratos de vidrio.También se han utilizado en la microfabricación de inductores [7], pero este material no se presta a la integración monolítica de dispositivos de RF. En esta carta, informe de una nueva implementación de baja pérdida de inductores microfabricados de RF basado en un proceso comercial de MEMS de fundición - MetalMUMPs [8]. Utilizando este proceso, inductores de RF se han alcanzado directamente sobre un substrato de silicio, sin más post-procesamiento, y su rendimiento se demuestra que es comparable a los inductores MEMS fabricados por otros más complejos procesos de microfabricación. El enfoque de fundición se describe aquí ofrece una excelente plataforma para la integración de microactuadores y componentes de RF sobre sustratos de silicio que pueden ser utilizados para lograr los sistemas monolíticos, como el proceso de MetalMUMPs también es capaz de la obtención de microactuadores MEMS.
DISEÑO Y FABRICACIÓN
MetalMUMPs es un proceso basado en MEMS de silicio proporcionados por la fundición de MEMS comerciales MEM - SCAP, Inc. Todos los detalles del proceso de MetalMUMPs, junto con las normas de diseño se puede obtener a partir de [8]. La Figura 1 ilustra la sección transversal de la bobina fabricados utilizando MetalMUMPs. El proceso implica una alta resistividad (~ 5000Ohm cm) de obleas de silicio como soporte. En primer lugar, una capa de óxido de silicio se deposita y pattemed. Esta capa de óxido se describe el área que se utilizó para grabar una trinchera en el sustrato de silicio. La capa de nitruro de primera de 0,35 micras de espesor se deposita y los golpeaban. En la parte superior de la capa de nitruro de primera, una capa de 0,7 micrones de polisilicio se deposita y la patrón. Una capa de nitruro de segundo de 0,35 micras de espesor se deposita y estampados. Un segunda capa de óxido de 1 micrón de espesor se deposita. La capa de óxido segundo es un modelo y grabado de manera que la capa de metal, que es la última capa depositada en el proceso, está anclado en el nitruro. Esta capa metálica consta de 20 micras de níquel, con 0,5 micras de oro depositadas en la parte superior de la capa de níquel.
http://piers.mit.edu/piersproceedings/download.php?file=cGllcnMyMDA4aGFuZ3pob3V8NEExYl8wOTI1LnBkZnwwNzExMDkwMzA1NTQ=
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DISEÑO DE LOS CONDENSADORES VARIABLES MEMS
Los condensadores variables son un elemento indispensable en la mayoría de las aplicaciones actuales de sistemas wireless, especialmente en osciladores controlados por tensión (VCO) y filtros sintonizables. También hay otras aplicaciones interesantes aunque no tan extendidas como las anteriores, como pueden ser circuitos desfasadotes o circuitos de adaptación de impedancias ajustables. La tendencia de los sistemas de comunicación actuales requiere cada vez más volumen de información transmitida con menor tiempo, haciendo necesarios VCOs con ruido de fase muy pequeño y filtros muy selectivos [1], [2]. En consecuencia, los condensadores variables que forman parte de estos circuitos requieren un factor de calidad (Q) elevado. Además, en sistemas wireless, uno de los mayores retos es la capacidad de miniaturización y, en consecuencia, de integración de la circuitería. Dispositivos como los elementos de sintonía de los VCOs, los de selección de canal o selección de banda con Q elevado presentan dificultades de integración ya que tanto los inductores como las uniones p-n con buen factor de calidad no son realizables en procesos estándares de polisilicio. Aquí reside el interés en el desarrollo de condensadores variables de Q elevado con tecnología MEMS y con posibilidad de integración on-chip. Los condensadores variables micromecanizados presentan dos ventajas principales respecto los varactores [3]. La primera es la ya mencionada posibilidad de integración on-chip manteniendo factor de calidad elevado – sobretodo si se hace con procesos íntegramente de metal–. La segunda es que presentan una excelente linealidad, ya que no responden a frecuencias por encima de la frecuencia de resonancia mecánica del dispositivo. Las principales desventajas son el margen de actuación reducido y la dificultad de encapsulado –problema común a todos los dispositivos MEMS–.El presente articulo expone una descripción de tres condensadores variables con tecnología MEMS representativos de los dispositivos que se han diseñado utilizando el proceso de micromecanizado de superfície PolyMUMPS™. En la sección II se describe el principio de actuación de los condensadores y la descripción del proceso tecnológico de fabricación. En la sección III se presenta un condensador de 0.6 pF. A partir de las ventajas e inconvenientes de este dispositivo, en las secciones IV y V se presentan dos condensadores que aportan alternativas y soluciones: un condensador con suspensión anti-stress y un condensador con margen de actuación ampliado.
DISEÑO DE LOS CONDENSADORES VARIABLES MEMS.
Principio de actuación
El mecanismo de actuación de los condensadores es electrostático. Aplicando una tensión entre dos placas paralelas o electrodos, el superior móvil y el inferior fijo, aparece una fuerza electrostática entre ambos que provoca el acercamiento y, en consecuencia, una variación de la capacidad. Esta fuerza electrostática es contrarrestada por la fuerza mecánica de las suspensiones de la placa móvil, que se opone al movimiento y que es modelada por la ley de Hooke. Cuando el gap ha disminuido una tercera parte del gap inicial la fuerza mecánica no podrá contrarrestar la electrostática produciendose un colapse de los dos electrodos –y por lo tanto un cortocircuito–. Esta situación ocurre cuando la tensión aplicada es la que se conoce como tensión de pull-in.
Proceso de fabricación.
Los condensadores han estado fabricados con el proceso de micromecanizado superficial PolyMUMPS™. Este proceso ofrece 3 capas de polisilicio (Poly0, Poly1,Poly2) y una capa de oro que se puede depositar encima de la capa Poly2. Entre las capas de polisilicio hay 2 capas sacrificiales de óxido.
La liberación de las estructuras móviles se hace mediante un atacado químico de HF de las capas sacrificiales, seguido de un secado supercrítico de CO2 . El proceso PolyMUMPS™ está pensado para ser un proceso de micromecanizado de propósito general, ofreciendo múltiples runs cada año y facilidad de acceso –esta es la razón principal de su utilización–, pero no está específicamente pensado para aplicaciones de RF. En consecuencia, tiene algunos aspectos que limitan el comportamiento de los dispositivos diseñados. Un primer aspecto es el sustrato, formado por silicio de baja resistividad, con una capa aislante de nitruro de silicio de 0.6 μm encima. Esta configuración limita la frecuencia de funcionamiento debido al acoplo capacitivo a través del sustrato. El segundo aspecto es la disponibilidad de una sola capa metálica. De esta forma sólo una de las placas del condensador será metálica, siendo este el mayor factor limitante del Q de los dispositivos diseñados.
CONDENSADOR VARIABLE DE 0.6 pF
En la figura 1 se puede observar la planta, perspectiva y sección vertical del condensador diseñado de 2 placas paralelas y de capacidad nominal 0.6 pF. El acceso es mediante pads elevados (con aire el central y con óxido los laterales), dispuestos de forma que permitan un acceso coplanar con un pitch de 150 μm. El condensador tiene unas dimensiones de 210 x 230 μm, y la placa móvil (formada por Poly2 y metal) está suspendida con suspensiones de tipo 'T', proporcionando una constante de elasticidad total de 85 N/m. El procedimiento básico de diseño de estos dispositivos empieza con la decisión del tamaño del área de los electrodos para conseguir la capacidad deseada; este paso se ha realizado mediante cálculo analítico y ajustado con ADS/Momentum™, para tener en cuenta las capacidades de bordes, que son importantes.
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Sistemas Microelectromecánicos.
Sistemas Microelectromecánicos (Microelectromechanical Systems, MEMS) se refieren a la tecnología electromecánica, micrométrica y sus productos, y a escalas relativamente más pequeñas (escala nanométrica) se fusionan en sistemas nanoelectromecánicos (Nanoelectromechanical Systems, NEMS) y Nanotecnología. MEMS también se denominan 'Micro Máquinas' (en Japón) o 'Tecnología de Micro Sistemas' - MST (en Europa). Los MEMS son independientes y distintos de la hipotética visión de la nanotecnología molecular o Electrónica Molecular. MEMS en general varían en tamaño desde un micrómetro (una millonésima parte de un metro) a un milímetro (milésima parte de un metro). En este nivel de escala de tamaño, las construcciones de la física clásica no son siempre ciertas. Debido a la gran superficie en relación al volumen de los MEMS, los efectos de superficie como electrostática y viscosidad dominan los efectos de volumen tales como la inercia o masa térmica. El análisis de elementos finitos es una parte importante del diseño de MEMS. La tecnología de sensores ha hecho progresos significativos debido a los MEMS. La complejidad y el rendimiento avanzado de los sensores MEMS ha ido evolucionando con las diferentes generaciones de sensores MEMS.
El potencial de las máquinas muy pequeñas fue apreciado mucho antes de que existiera la tecnología que pudiera construirlas - véase, por ejemplo, la famosa lectura de 1959 de Feynman "Hay mucho espacio en lo pequeño". Los MEMS se convirtieron en prácticos una vez que pudieran ser fabricados utilizando modificación de tecnologías de fabricación de semiconductores, normalmente utilizadas en electrónica. Estos incluyen moldeo y galvanoplastia, grabado húmedo (KOH, TMAH) y grabado en seco (RIE y DRIE), el mecanizado por electro descarga (EDM), y otras tecnologías capaces de fabricar dispositivos muy pequeños.
Existen diferentes tamaños de empresas con importantes programas MEMS. Las empresas más grandes se especializan en la fabricación de componentes de bajo costo alto volumen o paquetes de soluciones para los mercados finales como el automotriz, biomedicina, y electrónica. El éxito de las pequeñas empresas es ofrecer valor en soluciones innovadoras y absorber el costo de fabricación con altos márgenes de ventas.Tanto las grandes como las pequeñas empresas realizan trabajos de I + D para explorar la tecnología MEMS.
Uno de los mayores problemas de los MEMS autónomos es la ausencia de micro fuentes de energía con alta densidad de corriente, poder y capacidad eléctrica.
Los avances en el campo de los semiconductores están dando lugar a circuitos integrados con características tridimensionales e incluso con piezas móviles. Estos dispositivos, llamados Sistemas Micro electromecánicos (MEMS), pueden resolver muchos problemas que un microprocesador más el software o configuración no ASIC (Chip integrados de aplicación específica) no pueden. La tecnología MEMS puede aplicarse utilizando un sin número de diferentes materiales y técnicas de fabricación; la elección dependerá del tipo de dispositivo que se está creando y el sector comercial en el que tiene que operar.
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