17 mei. 2009
3 minuten
Ter inleiding op het seminar Sensoren bij het testen en ontwikkelen van producten gunt dr. ir Remco Wiegerink de bezoeker een kijkje in de wereld van MEMS.
Ter inleiding op het seminar Sensoren bij het testen en ontwikkelen van producten gunt dr. ir Remco Wiegerink de bezoeker een kijkje in de wereld van MEMS. Wiegerink is bij de Universiteit Twente verbonden aan TST (wat staat voor Transducers Science & Technology), ook wel bekend als Micmec (van micromechanica).
In de meet- en regeltechniek wordt het corioliseffect gebruikt om massadebieten te meten. De meter bestaat uit één of meerdere buizen die in trilling worden gebracht. Die buizen zijn om praktische redenen meestal U-vorming. Door het corioliseffect zal bij doorstromen van een massa het ingaande deel van de meetbuis in trilling achterblijven op die van het uitgaande deel. Het verschil in tijd tussen in- en uitgaand deel (faseverschil) blijkt nu rechteventredig te zijn met het massadebiet, en kan eenvoudig worden omgezet in een signaal.
“Micmec is de naam van oudsher”, beaamt Wiegerink, “en TST is de officiële aanduiding. Tijdens het seminar vertel ik het een en ander over MEMS ofwel MicroElektroMechanischeSystemen en hoe je die maakt. Het komt erop neer dat je behalve elektronica ook mechanische onderdelen aanbrengt op een chip. Je gebruikt daarbij de processen om geïntegreerde schakelingen te maken voor het creëren van mechanische onderdelen. Door het definiëren van dunne lagen, en etsen, meestal met behulp van foto-lithografische processen, breng je structuren aan in het silicium.”
Zoals onderdelen die kunnen scharnieren, of motortjes?
“We hebben inderdaad kleine motortjes gemaakt. Daar zal ik tijdens het seminar ook voorbeelden van laten zien. Maar liever juist geen onderdelen die scharnieren of om een asje draaien. Daarbij ontstaat wrijving en dat is altijd lastig. Meestal gaat het om flexibele structuren die kunnen buigen of in trilling worden gebracht. Zo kan bijvoorbeeld een resonantiefrequentie een uitgangssignaal van een sensor zijn. Of je zou bijvoorbeeld een soort rekstrookjes kunnen maken met een resonerende structuur in het silicium. Als dan de spanning toeneemt, zal de frequentie verschuiven. Zo kun je krachten meten. Ook flowsnelheid bijvoorbeeld. Wij doen veel met flowsensoren, dan heb je een kanaaltje in je chip waar vloeistof of een gas doorheen stroomt, en daar meet je de stromingssnelheid van. Er zijn twee methodes die wij daar veel voor gebruiken. De eerste werkt met thermische flowsensoren. Dan gebruik je een verwarmingselementje op een buis waar de vloeistof of het gas doorheen stroomt. Je kijkt naar de temperatuursveranderingen eromheen.”
Kunt u een bestaande toepassing geven?
“Een Lab-On-A-Chip-systeem bevat vaak een MEMS. Op de chip vindt een chemische reactie plaats en vaak moet je weten hoeveel van een gas of een vloeistof je precies toedient. Bij MEMS gaat het altijd om heel kleine hoeveelheden, die je nauwkeurig wilt kunnen meten. Qua formaat praat je dan over de afmetingen van een lucifersdoosje.”
Staat er nog iets spannends te gebeuren?
“Waar we op dit moment aan werken is ook weer een flowsensor met een ander werkingsprincipe, waar we een buisje laten trillen op de chip. De vloeistof die daar doorheen stroomt ondervindt dan zogenaamde corioliskrachten. Het voordeel van dit type flowsensoren is dat ze onafhankelijk zijn van het medium dat er doorheen stroomt, water of een andere vloeistof. Die corioliskracht werkt op de massa. Dat is een ontwikkeling die steeds interessanter wordt omdat je de sensoren niet hoeft te ijken voor het medium.”
Moet u uw chips buiten de deur produceren?
“Nee, we hebben hier onze eigen cleanroom, alle fabricageprocessen hebben we hier in huis, daarbij gaan we tot een werkend device. Eén werkend prototype, dat is meestal het doel van onze projecten. Daarmee kunnen we demonstreren dat een principe werkt, daarna hopen we dat de industrie dat oppakt.”
Sensoren bij het testen en ontwikkelen van producten
Ochtendseminar, woensdag 27 mei 2009
Marijkezaal, Jaarbeurs Utrecht