Акселерометрите MEMS (микро-електро-механични системи) се очертаха като крайъгълен камък на технологията в широк спектър от индустрии, от потребителска електроника до автомобилни и космически приложения. Като водещ доставчик на MEMS акселерометри, ние разбираме критичното значение на тези устройства и необходимостта от справяне с техните потенциални режими на повреда. В тази публикация в блога ще проучим често срещаните режими на повреда на MEMS акселерометри, предоставяйки представа за техните причини и възможни решения.
1. Механична повреда
Един от най-разпространените режими на отказ в MEMS акселерометрите е механичният отказ. Тези устройства обикновено се състоят от микромашинно обработена доказателствена маса, окачена на гъвкави греди. Доказателствената маса се движи в отговор на ускорението и това движение се преобразува в електрически сигнал.
Умора на окачващи греди
Окачващите греди, които държат тестовата маса, са подложени на циклично напрежение по време на нормална работа. С течение на времето това циклично напрежение може да доведе до умора, което води до образуване на пукнатини в гредите. Отказът от умора често се ускорява от високочестотни вибрации или ударни натоварвания. Например, в автомобилни приложения, където акселерометърът може да бъде изложен на непрекъснати вибрации от двигателя и пътните условия, рискът от повреда поради умора е относително висок.
За да намалим този риск, ние в нашата компания използваме модерни материали и производствени техники. Избираме материали с висока устойчивост на умора, като монокристален силиций, който има отлични механични свойства. Освен това оптимизираме дизайна на окачващите греди, за да разпределим равномерно напрежението, намалявайки вероятността от образуване на пукнатини.
Стикция
Залепването възниква, когато тестовата маса или други движещи се части на MEMS акселерометъра се придържат към субстрата или други близки повърхности. Това може да се случи поради повърхностни сили, като сили на Ван дер Ваалс или капилярни сили. Залепването често е проблем в среди с висока влажност или когато има замърсители по повърхността на устройството.
В нашия производствен процес ние прилагаме строг контрол на чистотата, за да сведем до минимум наличието на замърсители. Ние също така нанасяме покрития против залепване върху повърхностите на движещите се части. Тези покрития намаляват повърхностната енергия, което прави по-малко вероятно частите да се слепят.
2. Електрическа повреда
Електрическата повреда е друга важна грижа за MEMS акселерометрите. Тези устройства разчитат на електрически вериги за преобразуване на механичното движение на тестовата маса в електрически сигнал.
Отворено или късо съединение
Може да възникне прекъсване или късо съединение в електрическите връзки на MEMS акселерометъра. Отворената верига може да бъде причинена от скъсана връзка на проводник или пукнатина в проводящите проводници на устройството. Късо съединение, от друга страна, може да бъде резултат от миграция на метал или наличие на проводими замърсители.
Ние извършваме строги електрически тестове по време на производствения процес, за да открием отворени и къси съединения навреме. Нашето оборудване за тестване може да идентифицира дори незначителни електрически аномалии, което ни позволява да отхвърлим дефектните устройства, преди да бъдат изпратени до клиентите. Ние също така използваме излишни електрически връзки в нашите проекти, за да подобрим надеждността на устройството. Ако една връзка се повреди, резервната връзка все още може да осигури правилна работа.
Дрейф на сигнала
Дрейфът на сигнала се отнася до постепенната промяна в изходния сигнал на MEMS акселерометъра с течение на времето. Това може да бъде причинено от различни фактори, включително температурни промени, стареене на електронните компоненти и механичен стрес.
За да компенсираме отклонението на сигнала, ние включваме температурни сензори и алгоритми за калибриране в нашите MEMS акселерометри. Температурният сензор измерва температурата на околната среда, а алгоритъмът за калибриране настройва изходния сигнал въз основа на зависимите от температурата характеристики на устройството. Ние също така провеждаме дългосрочни тестове за стареене по време на фазата на разработка, за да разберем поведението на стареенето на компонентите и да разработим подходящи стратегии за компенсация.
3. Провал на околната среда
MEMS акселерометрите често са изложени на тежки условия на околната среда, което може да доведе до повреда.
Отказ, свързан с температурата
Екстремните температури могат да окажат значително влияние върху работата на MEMS акселерометрите. При високи температури механичните свойства на материалите могат да се променят, което води до повишено напрежение и потенциална механична повреда. При ниски температури вискозитетът на опаковъчните материали може да се увеличи, което да повлияе на движението на тестовата маса.
НашитеMEMS акселерометъре проектиран да работи в широк температурен диапазон. Ние използваме материали с ниски коефициенти на топлинно разширение, за да минимизираме топлинния стрес върху устройството. Допълнително предлагамеСензор за акселерометър при висока температураза приложения, които изискват работа в среда с висока температура. Тези сензори са специално проектирани и опаковани, за да издържат на високи температури.
Влажност и корозия
Влажността може да причини корозия на металните части в акселерометъра MEMS, което да доведе до електрически и механични повреди. Корозията може също така да увеличи грапавостта на повърхността, което може да допринесе за проблеми със залепването.
Ние защитаваме нашите MEMS акселерометри от влага и корозия, като използваме херметична опаковка. Херметичната опаковка изолира устройството от външната среда, предотвратявайки навлизането на влага и други замърсители. Ние също така използваме устойчиви на корозия материали в конструкцията на устройството, като благородни метали за електрически връзки.
4. Отказ, предизвикан от радиация
В някои приложения, като космическата и ядрената промишленост, MEMS акселерометрите могат да бъдат изложени на радиация. Радиацията може да причини повреда на полупроводниковите материали и електронните компоненти в устройството.
Единични - Ефекти на събития (ВИЖТЕ)
Ефекти от едно събитие възникват, когато високоенергийна частица, като протон или тежък йон, удари MEMS акселерометъра. Това може да причини временна или постоянна промяна в електрическите свойства на устройството, като например смущение при еднократно събитие (SEU) или блокиране при еднократно събитие (SEL).
Ние проектираме нашите MEMS акселерометри да бъдат устойчиви на радиация. Ние използваме устойчиви на радиация материали и дизайни на вериги, които са по-малко податливи на ефекти от едно събитие. Ние също така провеждаме радиационни тестове, за да гарантираме, че нашите устройства отговарят на изискванията за среди с висока радиация.
Заключение
Като водещ доставчик наMEMS акселерометър, ние се ангажираме да предоставяме висококачествени и надеждни продукти. Чрез разбиране на често срещаните режими на отказ на MEMS акселерометри и прилагане на подходящи стратегии за смекчаване, ние можем да гарантираме, че нашите устройства работят добре в широк диапазон от приложения.
Ако имате нужда от MEMS акселерометри за вашия проект, ви каним да се свържете с нас за подробно обсъждане на вашите изисквания. Нашият екип от експерти може да ви помогне да изберете най-подходящия продукт и да осигури техническа поддръжка по време на процеса на доставка. Независимо дали имате нужда от стандартMEMS акселерометър, аКварцов акселерометър за огъване с цифров изход, или aСензор за акселерометър при висока температура, ние имаме опит и продукти, за да отговорим на вашите нужди.
Референции
- Ковач, GTA (1998). Справочник за микромашинни преобразуватели. Макгроу - Хил.
- Senturia, SD (2001). Микросистемен дизайн. Kluwer Academic Publishers.
- Elwenspoek, M., & Wiegerink, R. (2001). MEMS: Микро - Електро - Механични системи. Cambridge University Press.