MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) accelerometrar har vuxit fram som en hörnstensteknik i ett brett spektrum av industrier, från hemelektronik till fordons- och flygtillämpningar. Som en ledande leverantör av MEMS Accelerometer förstår vi den avgörande betydelsen av dessa enheter och behovet av att åtgärda deras potentiella fellägen. I det här blogginlägget kommer vi att utforska de vanliga fellägena för MEMS accelerometrar, och ge insikter om deras orsaker och möjliga lösningar.
1. Mekaniskt fel
Ett av de vanligaste fellägena i MEMS accelerometrar är mekaniska fel. Dessa anordningar består vanligtvis av en mikrobearbetad tät massa upphängd av flexibla balkar. Bevismassan rör sig som svar på acceleration, och denna rörelse omvandlas till en elektrisk signal.
Trötthet av upphängningsbalkar
De upphängningsbalkar som håller provmassan utsätts för cyklisk stress under normal drift. Med tiden kan denna cykliska påfrestning leda till utmattning, vilket gör att det bildas sprickor i balkarna. Utmattningsbrott accelereras ofta av högfrekventa vibrationer eller stötbelastningar. Till exempel, i biltillämpningar, där accelerometern kan utsättas för kontinuerliga vibrationer från motorn och vägförhållandena, är risken för utmattningsbrott relativt hög.
För att minska denna risk använder vi på vårt företag avancerade material och tillverkningstekniker. Vi väljer material med hög utmattningsbeständighet, såsom enkristallkisel, som har utmärkta mekaniska egenskaper. Dessutom optimerar vi designen av upphängningsbalkarna för att fördela spänningen jämnt, vilket minskar sannolikheten för sprickinitiering.
Stiction
Stiction uppstår när provmassan eller andra rörliga delar av MEMS accelerometern fastnar på substratet eller andra närliggande ytor. Detta kan hända på grund av ytkrafter, såsom van der Waals-krafter eller kapillärkrafter. Stiktion är ofta ett problem i miljöer med hög luftfuktighet eller när det finns föroreningar på enhetens yta.
I vår tillverkningsprocess implementerar vi strikta renhetskontroller för att minimera förekomsten av föroreningar. Vi applicerar även anti-stickbeläggningar på ytorna på de rörliga delarna. Dessa beläggningar minskar ytenergin, vilket gör det mindre sannolikt att delarna håller ihop.
2. Elektriskt fel
Elektriskt fel är ett annat viktigt problem för MEMS accelerometrar. Dessa enheter förlitar sig på elektriska kretsar för att omvandla den mekaniska rörelsen av provmassan till en elektrisk signal.
Öppna eller kortslutningar
Öppna eller kortslutningar kan uppstå i MEMS accelerometerns elektriska anslutningar. En öppen krets kan orsakas av en trasig trådbindning eller en spricka i de ledande spåren på enheten. En kortslutning kan å andra sidan bero på metallmigration eller närvaron av ledande föroreningar.
Vi utför rigorösa elektriska tester under tillverkningsprocessen för att tidigt upptäcka öppna och kortslutningar. Vår testutrustning kan identifiera även mindre elektriska avvikelser, vilket gör att vi kan avvisa defekta enheter innan de skickas till kunder. Vi använder också redundanta elektriska anslutningar i våra konstruktioner för att förbättra enhetens tillförlitlighet. Om en anslutning misslyckas kan den redundanta anslutningen fortfarande säkerställa korrekt funktion.
Signaldrift
Signaldrift avser den gradvisa förändringen av MEMS accelerometerns utsignal över tiden. Detta kan orsakas av en mängd olika faktorer, inklusive temperaturförändringar, åldrande av de elektroniska komponenterna och mekanisk påfrestning.
För att kompensera för signalavdrift, införlivar vi temperatursensorer och kalibreringsalgoritmer i våra MEMS-accelerometrar. Temperatursensorn mäter den omgivande temperaturen, och kalibreringsalgoritmen justerar utsignalen baserat på enhetens temperaturberoende egenskaper. Vi genomför även långsiktiga åldringstester under utvecklingsfasen för att förstå komponenternas åldringsbeteende och utveckla lämpliga kompensationsstrategier.
3. Miljöfel
MEMS accelerometrar utsätts ofta för svåra miljöförhållanden, vilket kan leda till fel.
Temperatur - Relaterat fel
Extrema temperaturer kan ha en betydande inverkan på prestandan hos MEMS accelerometrar. Vid höga temperaturer kan materialens mekaniska egenskaper förändras, vilket leder till ökad stress och potentiellt mekaniskt fel. Vid låga temperaturer kan förpackningsmaterialens viskositet öka, vilket påverkar provmassans rörelse.
VårMEMS Accelerometerär utformad för att fungera över ett brett temperaturområde. Vi använder material med låga värmeutvidgningskoefficienter för att minimera den termiska påfrestningen på enheten. Dessutom erbjuder viAccelerometersensor för hög temperaturför applikationer som kräver drift i högtemperaturmiljöer. Dessa sensorer är speciellt designade och förpackade för att tåla höga temperaturer.
Fuktighet och korrosion
Fuktighet kan orsaka korrosion av metalldelarna i MEMS accelerometern, vilket leder till elektriska och mekaniska fel. Korrosion kan också öka ytjämnheten, vilket kan bidra till stickningsproblem.
Vi skyddar våra MEMS accelerometrar från fukt och korrosion genom att använda hermetiska förpackningar. Den hermetiska förpackningen förseglar enheten från den yttre miljön och förhindrar att fukt och andra föroreningar kommer in. Vi använder också korrosionsbeständiga material i konstruktionen av enheten, såsom ädelmetaller för elektriska anslutningar.
4. Strålning - Inducerad misslyckande
I vissa applikationer, såsom flyg- och kärnkraftsindustrin, kan MEMS-accelerometrar utsättas för strålning. Strålning kan orsaka skada på halvledarmaterial och elektroniska komponenter i enheten.
Single – Event Effects (SE)
Effekter av enstaka händelser uppstår när en högenergipartikel, såsom en proton eller en tung jon, träffar MEMS-accelerometern. Detta kan orsaka en temporär eller permanent förändring av enhetens elektriska egenskaper, till exempel en engångsstörning (SEU) eller en låsning av en händelse (SEL).
Vi designar våra MEMS-accelerometrar för att vara strålningshårda. Vi använder strålningstoleranta material och kretsdesigner som är mindre mottagliga för effekter av enstaka händelser. Vi genomför också strålningstester för att säkerställa att våra enheter uppfyller kraven i miljöer med hög strålning.
Slutsats
Som en ledande leverantör avMEMS Accelerometer, vi har åtagit oss att tillhandahålla högkvalitativa och pålitliga produkter. Genom att förstå de vanliga fellägena för MEMS-accelerometrar och implementera lämpliga begränsningsstrategier kan vi säkerställa att våra enheter fungerar bra i ett brett spektrum av applikationer.
Om du är i behov av MEMS accelerometrar för ditt projekt, inbjuder vi dig att kontakta oss för en detaljerad diskussion om dina krav. Vårt team av experter kan hjälpa dig att välja den mest lämpliga produkten och ge teknisk support under hela upphandlingsprocessen. Oavsett om du behöver en standardMEMS Accelerometer, aDigital Output Quartz Flexure Accelerometer, eller aAccelerometersensor för hög temperatur, vi har expertis och produkter för att möta dina behov.
Referenser
- Kovacs, GTA (1998). Micromachined Transducers Sourcebook. McGraw - Hill.
- Senturia, SD (2001). Mikrosystemdesign. Kluwer Academic Publishers.
- Elwenspoek, M., & Wiegerink, R. (2001). MEMS: Mikro - Elektro - Mekaniska system. Cambridge University Press.