Micromachined Ultrasound-Based Proximity Sensors

سنسورهای مجاورت مبتنی بر اولتراسوند میکروماشین یک میکروسیستم اولتراسوند بسته بندی شده برای تشخیص اشیا و اندازه گیری فاصله بر اساس عناصر مبدل سیلیکونی ریزماشین شده ارائه می دهد. این خصوصیات، بهینه سازی و پایداری طولانی مدت تشدید کننده های غشای سیلیکونی و همچنین بسته بندی مناسب برای میکروسیستم های اولتراسوند را توصیف می کند.
سنسورهای مجاورتی مبتنی بر اولتراسوند میکروماشین یک رویکرد مقرون به صرفه برای تحقق یک سیستم میکرو الکترومکانیکی (MEMS) را توصیف می کند. عناصر مبدل سیلیکونی ریزماشین شده با استفاده از فناوری IC صنعتی همراه با تکنیک های میکروماشینکاری استاندارد سیلیکونی ساخته شدند. علاوه بر این، این رویکرد امکان ادغام مدارهای محرک و خواندن را فراهم می کند. برای اطمینان از کاربرد صنعتی عناصر مبدل ساخته شده، آزمایش های پایداری و قابلیت اطمینان طولانی مدت فشرده تحت شرایط محیطی مختلف مانند دما و رطوبت بالا انجام شد.
تلاش زیادی برای بررسی بسته بندی و محفظه سیستم اولتراسوند انجام شد که عمدتاً موفقیت یا شکست یک میکروسیستم صنعتی را تعیین می کند. نصب کم تنش عنصر مبدل، تأثیرات تنش ترمومکانیکی را به حداقل می رساند. محفظه توسعه یافته نه تنها از تراشه سیلیکونی محافظت می کند، بلکه عملکرد صوتی عناصر مبدل را نیز بهبود می بخشد.
سیستم حسگر مجاورت اولتراسوند توسعه یافته می تواند فاصله اجسام تا 10 سانتی متر را با دقت بهتر از 0.8 میلی متر تعیین کند.
حسگرهای مجاورتی مبتنی بر اولتراسوند میکروماشین برای محققان MEMS و همچنین افرادی که در توسعه حسگرهای حالت جامد دخیل هستند، جالب خواهد بود.

Micromachined Ultrasound-Based Proximity Sensors presents a packaged ultrasound microsystem for object detection and distance metering based on micromachined silicon transducer elements. It describes the characterization, optimization and the long-term stability of silicon membrane resonators as well as appropriate packaging for ultrasound microsystems.
Micromachined Ultrasound-Based Proximity Sensors describes a cost-effective approach to the realization of a micro electro mechanical system (MEMS). The micromachined silicon transducer elements were fabricated using industrial IC technology combined with standard silicon micromachining techniques. Additionally, this approach allows the cointegration of the driving and read-out circuitry. To ensure the industrial applicability of the fabricated transducer elements intensive long-term stability and reliability tests were performed under various environmental conditions such as high temperature and humidity.
Great effort was undertaken to investigate the packaging and housing of the ultrasound system, which mainly determine the success or failure of an industrial microsystem. A low-stress mounting of the transducer element minimizes thermomechanical stress influences. The developed housing not only protects the silicon chip but also improves the acoustic performance of the transducer elements.
The developed ultrasound proximity sensor system can determine object distances up to 10 cm with an accuracy of better than 0.8 mm.
Micromachined Ultrasound-Based Proximity Sensors will be of interest to MEMS researchers as well as those involved in solid-state sensor development.