NATO Advanced Study Institute RESPONSIVE SYSTEMS … / MEMS Course Brussels, September 10-19, 2001
Laboratoire de Mécanique Appliquée – UMR CNRS 6604 – Université de Franche Comté Institut des Microtechniques de Franche Comté
8 Some Perspectives on MEMS-Based Active Control
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Laboratoire de Mécanique Appliquée – UMR CNRS 6604 – Université de Franche Comté Institut des Microtechniques de Franche Comté
Micromachines 2000 In cooperation
with EPFL
Packaging and Integration Mechanical Modeling
and Optimization Parallel
Manipulators Programmable
Vector Fields CMOS Integrated Micromanipulators
Microactuator Arrays
Active acoustical Impedance
Active Microsuspensions Flapping Wing Propulsion Systems Autonomous Micro Air Vehicles MEMS-based
Smart Structures
On-chip Characterization of Silicon-based Materials
Tests Microlabs
Mechanical Characterization of Biological Cells 2001
2002
2003
2004
MEMS Technology
(in cooperation with EPFL)NATO Advanced Study Institute RESPONSIVE SYSTEMS … / MEMS Course Brussels, September 10-19, 2001
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High Density Hard Drives
M a ch in in g (n m )
De n si ty ( cm
-2)
Year IC Transistor Density Bit Density
(Magnetic Recording)
From web site: www.storage.ibm.com
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MEMS-Based Active Control of Read / Write Magnetic Head
Specifications:
- Disk Rotation Speed: 7800 rpm - Angular Partitioning: 52 sectors - Radial Partitioning: 0.4µm/step - Magnetic Head Altitude: 15 nanometers - Positioning Precision: 50 nanometers - Lifetime: 10 years Market Perspectives:
- 2 B US S
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Tiny Hard Drives
From web site: www.storage.ibm.com
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Toward MEMS-Based Control of Acoustical Impedance
Objective: Kill the Source of Noise due to Mechanical Vibrations by Using Distributed Acoustic Transducers
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Experimental Setup
Doc. LMARC
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106 dB (distance : 1m)
Cross Section of an Elementary Acoustic Transducer
Acoustic Radiation of the Uncontrolled Wafer Acting as a Membrane
δ
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MEMS-Based Acoustic Transducer Array
Doc. LMARC / web site: www.micromachines.univ-fcomte.fr
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Design of an Elementary Acoustic Transducer
Localisation des électrodes Raidisseurs : 4µm
l1/2 l2
l3
l4
l7
l5
l6
l8
l9
X
Y
Geometrical Parameters
l
1= 20µm ; l
2= 470µm ; l
3= 460µm ; l
4= 460µm ; l
5= 5µm ; l
6= 10µm ; l
7= 160µm ; l
8= 30µm ; l
9= 10µm.
Acoustic Transducer Thickness : ep
1= 2µm Mechanical Stiffener : ep
2= 4µm
Transducer/Substrate Gap: g
1= 7µm Driving Electrode: S = l
7× l
7Doc. LMARC
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Acoustic Transducers using Electrostatic Actuation: Out-of-Plane Motion Analysis
Doc. LMARC / web site: www.micromachines.univ-fcomte.fr
nitrurenitrure nitrure in air
pull
g ep
ε ε δ ε
3 +
1−
−
=
( )
[ ]
S l
ep El ep
V g
nitrure air
air nitrure nitrure
2 32
13 1 2 1
2
16 ε
ε
δ ε ε
δ +
= +
V V
µm pull in
in
pull − = 2 . 36 ; − = 22
δ
Quasi-Static Control of Out-of-Plane Motion (Up to 9800 Hz)
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Toward MEMS-Based Active Control of Turbulence
From web site: www.ensimag.fr
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Toward MEMS-Based Active Control of Turbulence
Doc. LMARC
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MEMS-Based Micro Air Vehicles
Centimeter Scale
“Mesicopter”
(After UC Berkeley)
Flapping Wing Micro Air Vehicle (After UC Berkeley)
Insect-Scale Aerodynamics 3D Micromanufacturing Power/Control/Sensors Battery Technology
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