MODELOS MEMS

El módulo MEMS está indicado para el diseño de dispositivos para el micro-mundo. Modela fenómenos físicos en actuadores y sensores además de en dispositivos microfluídicos y pequeños piezoeléctricos.

La mayoría de aplicaciones MEMS son multifísicas por su variada naturaleza y habitualmente incluyen interacciones electromagnético-estructural, térmico-estructural, fluido-estructural (FSI) o electromagnético-fluídica. A este término, el módulo MEMS proporciona ecuaciones y ajustes optimizados para el modelado de las físicas, simples o acopladas, que estas interacciones puedan requerir. El módulo incluye análisis en dominios transitorios o estacionarios así como de frecuencias propias, paramétricos, cuasiestáticos y de respuesta frecuencial.

Este es un ejemplo de análisis estático de un actuador piezoeléctrico utilizando la aplicación piezoeléctrica del módulo de Mecánica de Estructuras (o la aplicación piezoeléctrica del módulo MEMS). Se modela una viga sandwich. El modo de cizalladura del material piezoeléctrico es utilizado para llevar a cabo una deflexión del extremo.

Campos de Ingeniería

• Multifísica
• Componentes Piezoeléctricos

Areas de Aplicación

• Microactuadores
• Dispositivos Piezoeléctricos

Productos Utilizados

• Structural Mechanics Module
• MEMS Module
• COMSOL Multiphysics

Este modelo de micromezclador muestra un micromezclador que se aprovecha de la electroosmosis para mezclar fluidos. Se aplica un campo eléctrico dependiente del tiempo y la electroosmosis resultante perturba el flujo con bajo número de Reynolds. Las animaciones de los trazados de las partículas muestran un extensivo plegado y ensanchamiento de las líneas de material.

Campos de Ingeniería

• Microfluídica

Áreas de Aplicación

• Dispositivos Microfluídicos y flujo electrocinético
• Dispositivos Microfluídicos para Biotecnología

Productos Utilizados

• MEMS Module
• COMSOL Multiphysics
  

Adan F Chaparro Castillo
CI:17501640
EES
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http://www.multifisica.com/secciones/mems

PHS MEMS lanza dispositivos pasivos integrados (IPD) personalizados para aplicaciones inalámbricas

Los servicios de diseño y la producción en serie de PHS MEMS facilita al miniaturización y la reducción de costes de los módulos RF PHS MEMS, un destacado fabricante de soluciones MEMS, ha anunciado hoy la disponibilidad de dispositivos pasivos integrados personalizados y procesos avanzados para su uso en módulos de radiofrecuencia destinados a equipamiento inalámbrico portátil y a otras aplicaciones móviles. Los dispositivos, listos para su producción en serie, y los servicios de diseño y producción relacionados con estos aparatos permiten a los fabricantes de equipamiento inalámbrico cumplir sus necesidades de reducción de costes y tamaño mediante la disminución del número de componentes pasivos discretos.

Los dispositivos pasivos típicos, entre los que se encuentran resistencias, inductores y capacitadores, son componentes discretos que ocupan un gran espacio en los circuitos impresos y añaden mayor complejidad a los módulos de radiofrecuencia. Por el contrario, los dispositivos pasivos integrados de PHS MEMS se fabrican a escala milimétrica utilizando métodos de producción y montaje similares a los de los procesadores de silicio.

Estos dispositivos pueden integrarse directamente en un chip o en un módulo y eliminan, de esta forma la necesidad de utilizar dispositivos discretos. También ofrecen la ventaja de un menor coste y mayores tolerancias. Los dispositivos ofrecidos por PHS MEMS son ideales para su incorporación a módulos RF utilizados en una amplia variedad de terminales inalámbricos portátiles. Su mayor rendimiento y reducidas dimensiones permiten disfrutar de la funcionalidad adicional requerida por los teléfonos móviles multibanda de última generación, las PDA inalámbricas o los ordenadores portátiles que utilizan conexiones WiFi o WLAN. "El mercado inalámbrico está cada vez más centrado en el coste de los componentes y en la importancia del tamaño", ha afirmado Thierry Touchais, director general y consejero delegado de PHS MEMS. "Nuestra compañía está muy bien posicionada, gracias a su tecnología de integración de dispositivos pasivos, para responder a las necesidades de los clientes". Los dispositivos pasivos integrados de PHS MEMS facilitan la implementación de funciones entre las que figuran los filtros armónicos, acopladores direccionales, diplexores y circuitos PA.

La compañía ofrece a los fabricantes de equipos originales un diseño totalmente personalizado de sus productos, un proceso de fabricación estandarizado y una colaboración intensa para alcanzar la especificación deseada. Este énfasis en el servicio completo permite al cliente llegar al módulo final, la validación y la producción en serie del mismo de forma rápida y efectiva. PHS MEMS dispone de muestras de evaluación de sus dispositivos pasivos integrados. - PHS MEMS Como proveedor líder de instrumentos y servicios MEMS, PHS MEMS diseña y fabrica microsistemas para los mercados de las comunicaciones ópticas e inalámbricas. PHS MEMS tiene experiencia en un amplio rango de procesos cualificados de producción especial, y ha desarrollado una serie de tecnologías patentadas para soluciones de microempaquetado avanzadas.

Esta empresa privada con capital de empresas internacionales de capital de riesgo e instituciones e inversores privados tiene su sede en St. Egreve (Grenoble, Francia), mientras que las oficinas de PHS MEMS Inc. se encuentran en Emeryville (California, Estados Unidos). PHS MEMS cuenta con el certificado de calidad ISO 9001.

Adan F Chaparro C
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Resonadores basados en CMOS-MEMS

Vectron y Discera colaboran en el desarrollo de nuevos temporizadores de MEMS

Discera y Vectron International, líderes mundiales en soluciones innovadoras de temporización y control de frecuencia, han anunciado en “Electronica” que trabajarán conjuntamente para hacer que los osciladores de MEMS sean una realidad para los fabricantes de dispositivos electrónicos.

Los resonadores basados en CMOS-MEMS son una tecnología verdaderamente rompedora que permite a las empresas de electrónica eliminar los obstáculos de coste y escalabilidad con los que se encuentran actualmente los consumidores. La tecnología de los MEMS permite superar algunos de los problemas existentes en la actualidad y, al mismo tiempo, abre una puerta a futuras aplicaciones (antes imposibles) por medio de la tecnología de microfabricación. Los MEMS prometen revolucionar casi todas las categorías de productos reuniendo la microelectrónica del silicio con la tecnología del micromecanizado. Utilizando osciladores CMOS en los MEMS, los fabricantes de dispositivos electrónicos de consumo, unidades de disco duro y otros dispositivos contarán con una serie de beneficios entre los que se incluyen una menor necesidad de espacio físico, unos tiempos de espera más cortos, una construcción más robusta y menos gasto de energía. Además, esta tecnología puede avanzar para soportar aplicaciones de alta precisión.

“Creemos que los osciladores de MEMS son una parte importante en el futuro del mercado de control de frecuencias”, afirma Ed Grant, vicepresidente de operaciones y productos de Vectron en Norteamérica. “Aunque la promesa de los osciladores de MEMS ha estado ahí durante años, ningún vendedor ha sido capaz de demostrar su fiabilidad ni su manufacturabilidad. Creemos que Discera sí está en posición de cumplir esta promesa. Esperamos trabajar conjuntamente con Discera utilizando nuestras habilidades complementarias para crear productos destacados en el sector”.

La tecnología del resonador PureSilicon de Discera es un componente fundamental que se puede utilizar para crear dispositivos electrónicos de consumo pequeños, de bajo coste y totalmente integrados, así como productos de telecomunicaciones como los osciladores, filtros y componentes RF. Los productostemporizadores basados en los resonadores CMOS-MEMS PureSilicon de Discera ofrecen ventajas significativas en cuanto a tamaño, potencia y coste, junto con una calidad y una fiabilidad excepcionales. Durante Electronica, Discera mostrará su tecnología en el stand de Vectron (Hall B5, stand 237). Discera mostrará la salida de vídeo de una cámara estándar cuyo tradicional oscilador de cristal ha sido reemplazado con un oscilador de MEMS de Discera.

“Estamos muy contentos de trabajar con Vectron”, afirma Venkat Bahl, vicepresidente de marketin de Discera, Inc. “Trabajar con Vectron, un líder en el sector, le da un enorme impulso al campo de los osciladores de MEMS en general y a Discera en particular. Ambas compañías están bien posicionadas en el mercado y pueden aprovecharse mutuamente de los puntos fuertes de la otra con el fin de crear y fortalecer una posición dominante en el mercado”.

Adan F Chaparro C
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http://avances-nanotecnologia.euroresidentes.com/2006_11_01_archive.html

Filtrar y Amplificar Señales Electrónicas Mediante Sistemas Microelectromecánicos

Unos investigadores están desarrollando una nueva clase de dispositivos mecánicos diminutos que contienen estructuras vibratorias del grosor de un pelo que podrían ser usadas para filtrar señales electrónicas en teléfonos móviles y para otros usos más exóticos.
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Como los dispositivos, llamados resonadores, vibran siguiendo patrones específicos, son capaces de cancelar señales que tienen ciertas frecuencias, y de permitir que otras pasen. El resultado es un nuevo tipo de filtro pasabanda, un componente utilizado comúnmente en la electrónica para permitir que algunas señales pasen por la circuitería de, por ejemplo, un teléfono móvil, mientras que otras son bloqueadas.

Esos filtros son críticos para los teléfonos móviles y otros equipos electrónicos portátiles debido a que permiten que los dispositivos procesen las señales con interferencia mínima y eficacia de transmisión máxima. La nueva tecnología brinda un camino potencial para miniaturizar aún más los filtros pasabanda, y además mejorar su eficacia y reducir su consumo de energía.

El dispositivo es un ejemplo de sistema microelectromecánico, o MEMS, que contiene partes móviles diminutas. Las señales entrantes generan el voltaje que produce una fuerza electrostática, haciendo que vibren los filtros del MEMS.

Jeffrey Rhoads, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad Purdue, se ha concentrado en un método diferente a los propuestos. Ha optado por organizar las estructuras en anillos y en otras formas, siguiendo configuraciones que no son las convencionales.

El tamaño es minúsculo. Uno de sus prototipos tiene cerca de 160 micrones de diámetro, comparable en tamaño a un grano de arena.

Además de su futuro uso como filtros de teléfonos móviles, tales resonadores también podrían ser utilizados en avanzados sensores químicos y biológicos para aplicaciones médicas y militares, y posiblemente para un nuevo tipo de elemento de "memoria mecánica" que aproveche los patrones de vibración para almacenar información.
Adan F Chaparro Castillo
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Los dispositivos pasivos integrados (DPI) de PHS MEMS confirman las espectativas

Los dispositivos pasivos integrados (DPI) de PHS MEMS confirman las espectativas var today = new Date(); var thisYear = today.getFullYear(); function disp(feedId) { divFeed = document.getElementById(feedId); if(divFeed) { if(divFeed.style.display == 'none') { divFeed.style.display = 'inline'; } else { divFeed.style.display = 'none'; } } if(feedId=='n1') { document.getElementById('n2').style.display = 'none'; } else { document.getElementById('n1').style.display = 'none'; } } GRENOBLE, Francia, November 3 /PRNewswire/ -- PHS MEMS, un destacado fabricante de soluciones MEMS, confirma que los distribuidores de módulos RF han diseñado y probado chips de tecnología IPD para sus nuevos módulos. En mayo de 2003, la compañía anunció la disponibilidad de la tecnología y los dispositivos para su evaluación. Tras probar y calificar, las principales OEMs han reconocido el rendimiento mejorado empleando esta innovadora tecnología en varias aplicaciones (teléfonos móviles multibanda de última generación, ordenadores portátiles con conexiones WLAN...). Hoy en día, los distribuidores de RF producen módulos con funciones pasivas integradas construidas en materiales cerámicos (LTCC), placas de circuitos impresos (PCI) o procesos semiconductores. La complementariedad de la tecnología (DPI), tanto para módulos como para chips, con las tecnologías modulares actuales, permiten combinar el mejor rendimiento de cada una de ellas sin sus limitaciones. El resultado es un proceso más eficaz para la fabricación de módulos con un ensamblaje de alto rendimiento Known Good Die (KGD) funciones IPD (filtros, acopladores, diplexores o cualquier combinación de GSM / AMPS, DCS / PCS, WiFi...) en el módulo base. "La tecnología DPI de PHS MEMS proporciona dispositivos vanguardistas idealmente diseñados para su incorporación a módulos RF. Hemos probado el mayor resultado de rendimiento hasta ahora en la superficie más pequeña" comentaron los principales grupos de diseño de productos Original Equipment Manufacturers. "Creemos que el uso de estas funciones basadas en RF MEMS es un gran valor añadido para nuestros nuevos productos". "Esta importante reacción de mercado demuestra que PHS MEMS está en una buena posición con su avanzada tecnología propia de integración de dispositivos pasivos para cumplir con las estrictas necesidades de los consumidores" dijo Thierry Touchais, presidente y consejero delegado de PHS MEMS. "Ofrecemos tecnología DPI como estándar al mercado mediante la integración del diseño dentro de los actuales software RF y cumplimos la expectativa de otorgar licencias a los socios de fabricación". DPI es una solución para el usuario probada que ofrece más miniaturización, mejor rendimiento y mejoras en todos los campos de los módulos RF. PHS MEMS Como proveedor líder de instrumentos y servicios MEMS, PHS MEMS diseña y fabrica microsistemas para los mercados de las comunicaciones ópticas e inalámbricas. PHS MEMS tiene experiencia en un amplio rango de procesos cualificados de producción especial, y ha desarrollado una serie de tecnologías patentadas para soluciones de microempaquetado avanzadas. Esta empresa privada con capital de empresas internacionales de capital de riesgo e instituciones e inversores privados tiene su sede en St. Egreve (Grenoble, Francia), mientras que las oficinas de PHS MEMS Inc. se encuentran en Emeryville (California, Estados Unidos). PHS MEMS cuenta con el certificado de calidad ISO 9001.Adan F Chaparro CastilloCI:17501640ESSSECCION:1http://www.prnewswire.co.uk/cgi/news/release?id=111068

Dispositivos mecánicos ultra pequeños: los MEMS

Para fijar ideas podemos decir que en el microprocesador de una computadora actual tenemos unos 50 millones de transistores por cm2, lo que implica una dimensión típica de 1 um2 por transistor, con un detalle de los contornos del orden de los 100 nm. Esta miniaturización ha permitido reducir componentes electrónicos voluminosos dando a lugar a equipos portátiles, que de otra manera no se emplearían (radios personales, notebooks, teléfonos celulares, etc.) con un panorama de aplicaciones increíble.

¿Y qué tal si lográramos reducir máquinas enteras?
Se podrían construir, por ejemplo, pequeños dinamómetros (sensores de fuerza) que colocados en las patas de una cucaracha nos permitirían entender cómo efectúa y distribuye las fuerzas para lograr un desplazamiento tan eficiente en superficies no horizontales. Esta información nos llevaría eventualmente a construir nuevos dispositivos mecánicos en la escala humana para simular las técnicas de desplazamiento de estos insectos. También se podría armar, en dimensiones muy reducidas, un dispositivo ubicado en el cuerpo de un paciente (“lab on chip”), que analizara su sangre y que, en función de los resultados, inyectara fármacos en las dosis adecuadas, y hasta podría enviar una señal de alerta para que el paciente fuera atendido de urgencia. Estas máquinas funcionarían en definitiva como pequeños robots que nos permitirían la realización de un conjunto de tareas hasta hoy inaccesibles en un mundo de escala micrométrica.

La miniaturización de máquinas electromecánicas o MEMS ya es una realidad de nuestros días. Efectivamente, estos microdispositivos ya se emplean para la realización de acelerómetros, presentes en los airbags de los autos para determinar el momento justo en que se produce un choque y disparar así el mecanismo de inflado de las bolsas. Este mismo tipo de MEMS se emplean como elementos de navegación, particularmente en la industria aeroespacial, pero también se prevén aplicaciones como sensores de presión, temperatura y humedad. Se los ha incorporado en marcapasos, para sensar la actividad física del paciente y modificar su ritmo cardíaco. Para evitar falsificaciones de firmas, se ha pensado incorporar estos acelerómetros en lapiceras. De esta manera, no sólo estaría registrado el trazo particular de la firma sino también las velocidades y aceleraciones que le imprimió la mano a la lapicera mientras se firmaba, lo cual haría mucho más difícil su falsificación. También se emplean MEMS en los cabezales de las impresoras de chorro de tinta, produciendo la evaporación controlada de la tinta en el momento justo, y gracias a la entrega localizada de calor. Además de la ventaja del tamaño de estos dispositivos está el hecho de que se los puede fabricar de a miles abaratando notablemente su costo de fabricación.

Los MEMS, como toda nueva tecnología, han tenido un impacto importante a la hora de favorecer el acceso a nuevo conocimiento científico. Este es el caso de la llamada óptica adaptable. La luz de los objetos astronómicos que llega a los telescopios terrestres pasa necesariamente a través de la atmósfera, variando su camino óptico por las variaciones de densidad del aire y de temperatura. Como resultado se obtiene una imagen borrosa, con mala resolución angular. Para evitar este problema, una solución costosa es la de ubicar los telescopios en el espacio (como es el caso del Hubble). Otra solución menos costosa e interesante por su capacidad de emplear telescopios grandes, no limitados por las dimensiones que se pueden manejar en los transportes espaciales, es la que aportó el desarrollo de espejos cuya superficie se deforma mediante MEMS, corrigiendo las distorsiones que produce la atmósfera terrestre.

Esquema del dispositivo que corrige las deformaciones de la imagen producidas por la turbulencia de la atmósfera terrestre. La óptica adaptable, realizada mediante MEMS, permite neutralizar este efecto y obtener una resolución angular adecuada como para distinguir objetos estelares que de otra manera se encontrarían confundidos en una imagen borrosa.

Otra aplicación científica de los MEMS fue la realización de instrumentos de medición de fuerzas entre dos objetos cuyas superficies se encuentran a distancias submicrométricas (<>Newton, como predicen algunos modelos teóricos. Según estos modelos, estas desviaciones se podrían hacer más evidentes cuanto menor sea la distancia entre los objetos. El problema es que a cortas distancias también aparecen otras interacciones, como la que surge del llamado efecto Casimir. Este efecto, ligado a la aparición de una fuerza atractiva entre objetos conductores, cuyo origen se relaciona con una propiedad cuántica (oscilaciones de punto cero), se manifiesta principalmente a distancias nanométricas y depende de la geometría de los objetos en cuestión. Los MEMS han aportado las herramientas para evaluar estas fuerzas y corroborar las leyes y sus desviaciones en un rango de distancias hasta ahora no explorado.

En esta imagen, obtenida mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM), se puede apreciar un conjunto de bobinas de tamaño micrométrico realizadas mediante técnicas litográficas.

Adan F Chaparro Castillo
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