Предназначены для установки на печатную плату (стандартный шаг между выводами 54мм) или для присоединения к разъему



жүктеу 0.9 Mb.
бет5/11
Дата16.06.2016
өлшемі0.9 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

3 Технология MEMS


В результате почти глобальными и принципиальными тенденциями изменения облика современных СУ, используемых на объектах аэрокосмической техники, стала миниатюризация и сохранение функциональности.

Аэрокосмические применения - область, где малые габариты и масса являются одним из решающих аргументов в пользу приборов на основе микросистемной техники (смотри рис. 3.1). Именно для этой области еще в конце 60-ых годов разработаны и освоены первые миниатюрные кремниевые датчики давления и акселерометры. Датчики отличаются высокими динамическими характеристиками (собственные частоты датчиков давления - до 500 кГц), наименьший диаметр датчика - до 0,4 мм, датчики обладают высокой устойчивостью к вибрациям и ударам. Разработаны и применяются в аэродинамических исследованиях кремниевые зонды термоанемометры, датчики касательного трения [5]. Дальнейшим шагом развития является разработка многоэлементных (кластерных) массивов датчиков, выполнение «кластеров» на гибком носителе, обеспечивающем установку непосредственно на обтекаемую поверхность.





Рис. 3.1 Применение микросистемной техники в авиации и космосе

В целях повышения надежности авиационных двигателей ведется разработка датчиков, работоспособных в сложных условиях (при высоких температурах, уровне вибрации и т.п.). Вышли на уровень летных испытаний исследования по активному управлению потоком с использованием MEMS.

Создание летательных микроаппаратов (ЛМА) авиационного и космического назначения ведется целым рядом организаций в США, европейских странах, в Японии и Китае. Создаются ЛМА для освещения тактической обстановки. Планируется выводить на орбиты малые (до 500кг), микро- (до 100кг) нано- (до 10кг), и пико (до 1кг) космические аппараты различного назначения. Их стремятся сделать дешевыми, маленькими и легкими (принципиальная экономия на стоимости выведения – выводятся попутно с большими ИСЗ). А значит, классическую систему управления движением центра масс и вокруг центра масс в таком ИСЗ не разместить. Значит новые измерители, новые принципы организации работы системы управления и т.д.

Большая часть этих разработок базируется на использовании достижений микросистемной техники с использованием MEMS.




3.1 Определения и сегодняшнее положение дел


На сегодняшний день одной из инновационных технологий является технология микроэлектромеханических систем - MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems).

Определение: Под технологией MEMS понимают технологию микрообработки, позволяющую изготавливать кремниевые микросхемы с крошечными механическими элементами – интеллектуальными машинами с самыми различными функциями.

Определение: Соответственно MEMS – это объединение механических элементов, датчиков, приводов и электроники на одном кремниевом основание (подложке).

Мировой рынок MEMS является очень динамичным и согласно последним прогнозам растет на 13,2% каждый год. Кстати, эту отрасль индустрии в Японии называют микромашинами (Micromachines), а в Европе - микросистемными технологиями (Micro System Technology).

Фундаментальные и поисковые исследования, проводимые в США, Японии, странах Европы и Юго-Восточной Азии, успешно сочетаются с разработками и производством MEMS и объектов вооружения и военной техники на их основе. При этом одновременно решаются вопросы унификации, стандартизации изделий MEMS для эффективного использования в разрабатываемой аппаратуре нового поколения.

Начиная с 2001 г. в России развернуты работы по данному направлению, в частности были открыты свыше 100 НИОКР в области исследований и разработке MEMS. В настоящее время акцент в проведении работ по тематике с фундаментальной и поисковой направленности в прикладную [7].

Все элементы микроэлектромеханических систем могут быть реализованы в виде единого изделия, причем сразу десятками или сотнями, как микросхемы на кремниевой пластине, в основе этого лежит апробированная традиционная технология производства полупроводниковых интегральных микросхем.

3.2 Историческая справка


В истории развития MEMS-технологии, по мнению ведущих современных специалистов, можно выделить четыре уже пройденных этапа [8]. На первом непродолжительном этапе - исследовательском (с середины 50-х до начала 60-х годов прошлого столетия) основные усилия к формированию облика будущей технологии приложили как научные подразделения крупных компаний (в первую очередь знаменитая Bell Laboratories), так и собственно промышленные компании и академическая наука. Специфика этого периода заключается в том, что главное внимание уделялось востребованным во времена холодной войны технологиям двойного назначения, прежде всего созданию точных и дешевых датчиков различных типов (проектирование перспективных реактивных боевых самолетов, например, требовало значительного числа экспериментов), пригодных к массовому производству.

Неудивительно, что второй этап развития технологии связывают исключительно с мощными промышленными (точнее, с военно-промышленными) компаниями: такие гранды, как Fairchild, Westinghouse, Honeywell, спешили коммерциализовать первые экспериментальные наработки. На коммерциализацию ушло довольно много времени, и только к началу 70-х годов академическая наука стала получать целевое финансирование от промышленности для решения задач сокращения стоимости и расширения областей применения MEMS-устройств.

Еще через десять лет этот этап также был преодолен - и наступила пора микромашинного производства. Можно считать, что с конца девяностых годов прошлого века началась микромеханическая эпоха.

Многие эксперты, включая специалистов одной из ведущих фирм в этой области - Integrated Sensing Systems (http://www.mems-issys.com), - полагают, что MEMS-технология привносит буквально революционные изменения в каждую область применения путем совмещения микроэлектроники на основе кремния с микромеханической технологией, что позволяет реализовать систему на одном кристалле SoC (Systems-on-a-Chip). Так, технология MEMS дала новый импульс развитию систем инерциальной навигации и интегрированных систем, открыв путь к разработке "умных" изделий, увеличив вычислительные способности микродатчиков и расширив возможности дизайна таких систем.

Сегодня MEMS-устройства применяются практически повсюду. Это могут быть миниатюрные детали (гидравлические и пневмоклапаны, струйные сопла принтера, пружины для подвески головки винчестера), микроинструменты (скальпели и пинцеты для работы с объектами микронных размеров), микромашины (моторы, насосы, турбины величиной с горошину), микророботы, микродатчики и исполнительные устройства, аналитические микролаборатории (на одном кристалле) и т. д.

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет