A MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) gyorsulásmérők az iparágak széles körében sarokkővé váltak, a fogyasztói elektronikától az autóipari és űrkutatási alkalmazásokig. Vezető MEMS-gyorsulásmérő beszállítóként megértjük ezen eszközök kritikus fontosságát, és annak szükségességét, hogy kezelni kell a lehetséges hibamódjaikat. Ebben a blogbejegyzésben megvizsgáljuk a MEMS gyorsulásmérők gyakori meghibásodási módjait, betekintést nyújtva azok okaiba és lehetséges megoldásaiba.
1. Mechanikai hiba
A MEMS gyorsulásmérők egyik legelterjedtebb meghibásodási módja a mechanikai hiba. Ezek az eszközök jellemzően egy mikro-megmunkálású, flexibilis gerendákra felfüggesztett próbatömbből állnak. A próbatömeg a gyorsulás hatására elmozdul, és ez a mozgás elektromos jellé alakul.
A felfüggesztő gerendák fáradása
A próbatömeget tartó felfüggesztő gerendák normál működés közben ciklikus igénybevételnek vannak kitéve. Idővel ez a ciklikus feszültség kifáradáshoz vezethet, ami repedéseket okozhat a gerendákban. A fáradtság meghibásodását gyakran felgyorsítják a nagyfrekvenciás rezgések vagy lökésszerű terhelések. Például autóipari alkalmazásokban, ahol a gyorsulásmérő folyamatos motor- és útviszonyoknak van kitéve, a fáradtság meghibásodásának kockázata viszonylag magas.
Ennek a kockázatnak a csökkentése érdekében cégünknél fejlett anyagokat és gyártási technikákat alkalmazunk. Olyan anyagokat választunk ki, amelyek nagy fáradtságállósággal rendelkeznek, mint például az egykristályos szilícium, amely kiváló mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik. Ezenkívül optimalizáljuk a felfüggesztő gerendák kialakítását, hogy egyenletesen ossza el a feszültséget, csökkentve a repedés kialakulásának valószínűségét.
Staction
A tapadás akkor következik be, amikor a próbatest tömege vagy a MEMS gyorsulásmérő egyéb mozgó részei hozzátapadnak a hordozóhoz vagy más közeli felületekhez. Ez történhet felületi erők, például van der Waals erők vagy kapilláris erők miatt. A tapadás gyakran problémát jelent magas páratartalmú környezetben, vagy ha szennyeződések vannak a készülék felületén.
Gyártási folyamatunk során szigorú tisztasági ellenőrzéseket alkalmazunk, hogy minimalizáljuk a szennyeződések jelenlétét. A mozgó részek felületére tapadásgátló bevonatot is felhordunk. Ezek a bevonatok csökkentik a felületi energiát, így kevésbé valószínű, hogy az alkatrészek összetapadnak.
2. Elektromos hiba
Az elektromos hiba egy másik jelentős probléma a MEMS gyorsulásmérők számára. Ezek az eszközök elektromos áramkörökre támaszkodnak, hogy a próbatest mechanikai mozgását elektromos jellé alakítsák át.
Szakadás vagy rövidzárlat
A MEMS gyorsulásmérő elektromos csatlakozásaiban szakadás vagy rövidzárlat léphet fel. Az áramkör szakadását a vezetékkötés megszakadása vagy a készüléken lévő vezetőnyomok repedése okozhatja. A rövidzár viszont a fémek migrációjából vagy a vezetőképes szennyeződések jelenlétéből eredhet.
Szigorú elektromos tesztelést végzünk a gyártási folyamat során a szakadás és a rövidzárlat korai észlelése érdekében. Tesztelő berendezésünk még a kisebb elektromos rendellenességeket is képes azonosítani, lehetővé téve számunkra, hogy visszautasítsuk a hibás eszközöket, mielőtt azokat az ügyfeleknek szállítanák. Tervezéseinkben redundáns elektromos csatlakozásokat is alkalmazunk a készülék megbízhatóságának javítása érdekében. Ha az egyik kapcsolat meghibásodik, a redundáns kapcsolat továbbra is biztosíthatja a megfelelő működést.
Signal Drift
A jelsodródás a MEMS gyorsulásmérő kimeneti jelének időbeli fokozatos változására utal. Ezt számos tényező okozhatja, beleértve a hőmérséklet-változásokat, az elektronikus alkatrészek öregedését és a mechanikai igénybevételt.
A jeleltolódás kompenzálására hőmérsékletérzékelőket és kalibrációs algoritmusokat építünk be MEMS gyorsulásmérőinkbe. A hőmérséklet-érzékelő méri a környezeti hőmérsékletet, a kalibrációs algoritmus pedig a készülék hőmérsékletfüggő jellemzői alapján állítja be a kimeneti jelet. A fejlesztési szakaszban hosszú távú öregedési teszteket is végzünk, hogy megértsük az összetevők öregedési viselkedését, és megfelelő kompenzációs stratégiákat dolgozzunk ki.
3. Környezeti kudarc
A MEMS gyorsulásmérők gyakran vannak kitéve zord környezeti feltételeknek, ami meghibásodáshoz vezethet.
Hőmérséklet – Kapcsolódó hiba
Az extrém hőmérsékletek jelentős hatással lehetnek a MEMS gyorsulásmérők teljesítményére. Magas hőmérsékleten az anyagok mechanikai tulajdonságai megváltozhatnak, ami fokozott igénybevételhez és mechanikai meghibásodáshoz vezethet. Alacsony hőmérsékleten a csomagolóanyagok viszkozitása megnőhet, ami befolyásolja a próbamassza mozgását.
A miénkMEMS gyorsulásmérőszéles hőmérsékleti tartományban történő működésre tervezték. Alacsony hőtágulási együtthatójú anyagokat használunk, hogy minimalizáljuk a készülék hőterhelését. Ezen kívül kínálunkMagas hőmérsékletű gyorsulásmérő érzékelőmagas hőmérsékletű környezetben történő működést igénylő alkalmazásokhoz. Ezeket az érzékelőket kifejezetten úgy tervezték és csomagolták, hogy ellenálljanak a magas hőmérsékletnek.
Páratartalom és korrózió
A nedvesség korróziót okozhat a MEMS gyorsulásmérő fém részein, ami elektromos és mechanikai meghibásodásokhoz vezethet. A korrózió növelheti a felület érdességét is, ami tapadási problémákhoz vezethet.
MEMS gyorsulásmérőinket hermetikus csomagolással védjük a nedvességtől és a korróziótól. A hermetikus csomagolás elzárja a készüléket a külső környezettől, így megakadályozza a nedvesség és egyéb szennyeződések bejutását. A készülék felépítésénél korrózióálló anyagokat is használunk, például nemesfémeket az elektromos csatlakozásokhoz.
4. Sugárzás – Indukált hiba
Egyes alkalmazásokban, például a repülőgépiparban és a nukleáris iparban, a MEMS-gyorsulásmérők sugárzásnak lehetnek kitéve. A sugárzás károsíthatja a félvezető anyagokat és az elektronikus alkatrészeket a készülékben.
Egyetlen – eseményeffektusok (SEE)
Egyeseményes hatások akkor lépnek fel, amikor egy nagy energiájú részecske, például proton vagy nehéz ion ütközik a MEMS gyorsulásmérővel. Ez átmeneti vagy tartós változást okozhat az eszköz elektromos tulajdonságaiban, például egyszeri esemény felborulást (SEU) vagy egyszeri eseményreteszelést (SEL).
A MEMS gyorsulásmérőinket úgy tervezzük, hogy sugárzásállóak legyenek. Sugárzástűrő anyagokat és olyan áramkör-terveket használunk, amelyek kevésbé érzékenyek az egyszeri eseményhatásokra. Sugárzásvizsgálatokat is végzünk, hogy megbizonyosodjunk arról, hogy készülékeink megfelelnek a nagy sugárzású környezet követelményeinek.
Következtetés
Vezető beszállítóként aMEMS gyorsulásmérő, elkötelezettek vagyunk amellett, hogy kiváló minőségű és megbízható termékeket kínáljunk. A MEMS gyorsulásmérők gyakori meghibásodási módjainak megértésével és a megfelelő csökkentési stratégiák megvalósításával biztosíthatjuk, hogy eszközeink jól teljesítsenek az alkalmazások széles körében.
Ha MEMS gyorsulásmérőkre van szüksége projektjéhez, kérjük, vegye fel velünk a kapcsolatot, hogy részletesen megbeszéljük az Ön igényeit. Szakértői csapatunk segít kiválasztani a legmegfelelőbb terméket, és technikai támogatást nyújt a beszerzési folyamat során. Akár szabványra van szükségeMEMS gyorsulásmérő, aDigitális kimenetű Quartz Flexure gyorsulásmérő, vagy aMagas hőmérsékletű gyorsulásmérő érzékelő, rendelkezünk az Ön igényeinek megfelelő szakértelemmel és termékeinkkel.
Hivatkozások
- Kovács, GTA (1998). Micromachined Transducers Sourcebook. McGraw – Hill.
- Senturia, SD (2001). Mikrorendszer tervezés. Kluwer Academic Publishers.
- Elwenspoek, M. és Wiegerink, R. (2001). MEMS: Mikro - Elektro - Mechanikai rendszerek. Cambridge University Press.