மைக்ரோ எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் சிஸ்டம்ஸ் (MEMS பாகங்கள்) மற்றும் அவற்றை அடிப்படையாகக் கொண்ட சென்சார்கள்

MEMS கூறுகள் (ரஷியன் MEMS) — மைக்ரோ எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் அமைப்புகள் என்று பொருள். அவற்றில் உள்ள முக்கிய தனித்துவமான அம்சம் என்னவென்றால், அவை நகரக்கூடிய 3D கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளன. வெளிப்புற தாக்கங்கள் காரணமாக இது நகர்கிறது. எனவே, எலக்ட்ரான்கள் MEMS கூறுகளில் மட்டுமல்ல, தொகுதி பகுதிகளிலும் நகரும்.

MEMS கூறுகள் மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் மைக்ரோமெக்கானிக்ஸின் கூறுகளில் ஒன்றாகும், அவை பெரும்பாலும் சிலிக்கான் அடி மூலக்கூறில் தயாரிக்கப்படுகின்றன. கட்டமைப்பில், அவை ஒற்றை-சிப் ஒருங்கிணைந்த சுற்றுகளை ஒத்திருக்கின்றன. பொதுவாக, இந்த MEMS இயந்திர பாகங்கள் அலகுகள் முதல் நூற்றுக்கணக்கான மைக்ரோமீட்டர்கள் வரை இருக்கும், மேலும் படிகமானது 20 μm முதல் 1 மிமீ வரை இருக்கும்.

படம் 1 MEMS கட்டமைப்பின் ஒரு எடுத்துக்காட்டு

பயன்பாட்டு எடுத்துக்காட்டுகள்:

1. பல்வேறு மைக்ரோ சர்க்யூட்களின் உற்பத்தி.

2. MEMS ஆஸிலேட்டர்கள் சில நேரங்களில் மாற்றப்படும் குவார்ட்ஸ் ரெசனேட்டர்கள்.

3. சென்சார்களின் உற்பத்தி, உட்பட:

• முடுக்கமானி;

• கைரோஸ்கோப்

• கோண வேக சென்சார்;

• மேக்னடோமெட்ரிக் சென்சார்;

• காற்றழுத்தமானிகள்;

• சுற்றுச்சூழல் ஆய்வாளர்கள்;

• ரேடியோ சிக்னல் அளவிடும் மின்மாற்றி.

MEMS கட்டமைப்புகளில் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்கள்

MEMS கூறுகள் தயாரிக்கப்படும் முக்கிய பொருட்கள் பின்வருமாறு:

1. சிலிக்கான். தற்போது, ​​பெரும்பாலான மின்னணு கூறுகள் இந்த பொருளால் செய்யப்படுகின்றன. இது பல நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது, அவற்றுள்: பரவல், வலிமை, சிதைவின் போது நடைமுறையில் அதன் பண்புகளை மாற்றாது. ஃபோட்டோலித்தோகிராஃபி தொடர்ந்து பொறித்தல் சிலிக்கான் MEMS க்கான முதன்மையான புனையமைப்பு முறையாகும்.

2. பாலிமர்கள். சிலிக்கான், ஒரு பொதுவான பொருள் என்றாலும், ஒப்பீட்டளவில் விலை உயர்ந்ததாக இருப்பதால், சில சந்தர்ப்பங்களில் பாலிமர்கள் அதை மாற்றுவதற்கு பயன்படுத்தப்படலாம். அவை தொழில்துறையில் பெரிய அளவுகளில் மற்றும் வெவ்வேறு குணாதிசயங்களுடன் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. பாலிமர் MEMS க்கான முக்கிய உற்பத்தி முறைகள் ஊசி வடிவமைத்தல், ஸ்டாம்பிங் மற்றும் ஸ்டீரியோலிதோகிராபி ஆகும்.

ஒரு பெரிய உற்பத்தியாளரின் உதாரணத்தை அடிப்படையாகக் கொண்ட உற்பத்தி அளவுகள்

இந்தக் கூறுகளுக்கான தேவைக்கான உதாரணத்திற்கு, ST மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக்ஸை எடுத்துக் கொள்வோம். இது MEMS தொழில்நுட்பத்தில் பெரிய முதலீடு செய்கிறது, அதன் தொழிற்சாலைகள் மற்றும் ஆலைகள் ஒரு நாளைக்கு 3,000,000 தனிமங்களை உற்பத்தி செய்கின்றன.

படம் 2 - MEMS கூறுகளை உருவாக்கும் ஒரு நிறுவனத்தின் உற்பத்தி வசதிகள்

உற்பத்தி சுழற்சி 5 முக்கிய நிலைகளாக பிரிக்கப்பட்டுள்ளது:

1. சிப்ஸ் உற்பத்தி.

2. சோதனை.

3. வழக்குகளில் பேக்கிங்.

4. இறுதி சோதனை.

5. விநியோகஸ்தர்களுக்கு விநியோகம்.

படம் 3 - உற்பத்தி சுழற்சி

பல்வேறு வகையான MEMS சென்சார்களின் எடுத்துக்காட்டுகள்

பிரபலமான MEMS சென்சார்கள் சிலவற்றைப் பார்ப்போம்.

முடுக்கமானி இது நேரியல் முடுக்கத்தை அளவிடும் சாதனம். ஒரு பொருளின் இடம் அல்லது இயக்கத்தை தீர்மானிக்க இது பயன்படுகிறது. இது மொபைல் தொழில்நுட்பம், கார்கள் மற்றும் பலவற்றில் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

படம் 4 - முடுக்கமானியால் அங்கீகரிக்கப்பட்ட மூன்று அச்சுகள்

படம் 5 - MEMS முடுக்கமானியின் உள் அமைப்பு

படம் 6 - முடுக்கமானி அமைப்பு விளக்கப்பட்டது

முடுக்கமானி அம்சங்கள் LIS3DH கூறு உதாரணத்தைப் பயன்படுத்தி:

1.3 -அச்சு முடுக்கமானி.

2. SPI மற்றும் I2C இடைமுகங்களுடன் வேலை செய்கிறது.

3. 4 அளவுகளில் அளவீடு: ± 2, 4, 8 மற்றும் 16 கிராம்.

4. உயர் தெளிவுத்திறன் (12 பிட்கள் வரை).

5. குறைந்த நுகர்வு: 2 µA குறைந்த சக்தி முறையில் (1Hz), 11 µA சாதாரண முறையில் (50Hz) மற்றும் 5 µA பணிநிறுத்தம் முறையில்.

6. வேலை நெகிழ்வுத்தன்மை:

• 8 ODR: 1/10/25/50/100/400/1600/5000 ஹெர்ட்ஸ்;

• அலைவரிசை 2.5 kHz வரை;

• 32-நிலை FIFO (16-பிட்);

• 3 ஏடிசி உள்ளீடுகள்;

• வெப்பநிலை சென்சார்;

• 1.71 முதல் 3.6 வி மின்சாரம்;

• சுய நோயறிதல் செயல்பாடு;

• வழக்கு 3 x 3 x 1 மிமீ. 2.

கைரோஸ்கோப் இது கோண இடப்பெயர்ச்சியை அளவிடும் ஒரு சாதனம். அச்சில் சுழற்சியின் கோணத்தை அளவிட இதைப் பயன்படுத்தலாம். இத்தகைய சாதனங்கள் விமானத்திற்கான வழிசெலுத்தல் மற்றும் விமானக் கட்டுப்பாட்டு அமைப்பாகப் பயன்படுத்தப்படலாம்: விமானங்கள் மற்றும் பல்வேறு UAV கள் அல்லது மொபைல் சாதனங்களின் நிலையை தீர்மானிக்க.

படம் 7 - கைரோஸ்கோப் மூலம் தரவு அளவிடப்படுகிறது

படம் 8 - உள் அமைப்பு

எடுத்துக்காட்டாக, L3G3250A MEMS கைரோஸ்கோப்பின் பண்புகளைக் கவனியுங்கள்:

• 3-அச்சு அனலாக் கைரோஸ்கோப்;

• அனலாக் சத்தம் மற்றும் அதிர்வுக்கு நோய் எதிர்ப்பு சக்தி;

• 2 அளவிடும் அளவுகள்: ± 625 ° / s மற்றும் ± 2500 ° / s;

• பணிநிறுத்தம் மற்றும் தூக்க முறைகள்;

• சுய நோயறிதல் செயல்பாடு;

• தொழிற்சாலை அளவுத்திருத்தம்;

• அதிக உணர்திறன்: 2 mV / ° / s இல் 625 ° / s

• உள்ளமைக்கப்பட்ட குறைந்த-பாஸ் வடிகட்டி

• அதிக வெப்பநிலையில் நிலைத்தன்மை (0.08 ° / s / ° C)

• அதிக தாக்க நிலை: 10000g in 0.1ms

• வெப்பநிலை வரம்பு -40 முதல் 85 °C வரை

• விநியோக மின்னழுத்தம்: 2.4 - 3.6V

• நுகர்வு: சாதாரண பயன்முறையில் 6.3 mA, தூக்க பயன்முறையில் 2 mA மற்றும் பணிநிறுத்தம் முறையில் 5 μA

• வழக்கு 3.5 x 3 x 1 LGA

முடிவுரை

MEMS சென்சார் சந்தையில், அறிக்கையில் விவாதிக்கப்பட்ட எடுத்துக்காட்டுகளுக்கு கூடுதலாக, உட்பட பிற கூறுகள் உள்ளன:

• பல-அச்சு (எ.கா. 9-அச்சு) சென்சார்கள்

• திசைகாட்டிகள்;

• சுற்றுச்சூழலை அளவிடுவதற்கான சென்சார்கள் (அழுத்தம் மற்றும் வெப்பநிலை);

• டிஜிட்டல் மைக்ரோஃபோன்கள் மற்றும் பல.

வாகனங்கள் மற்றும் போர்ட்டபிள் அணியக்கூடிய கணினிகளில் தீவிரமாகப் பயன்படுத்தப்படும் நவீன தொழில்துறை உயர் துல்லியமான மைக்ரோ எலக்ட்ரோ மெக்கானிக்கல் அமைப்புகள்.