Messung von MEMS-Resonatorstrukturen mittels eines Laser-Doppler-Vibrometers zur Identifikation von Longitudinalmoden. Foto: IMMS.
Messung von MEMS-Resonatorstrukturen mittels eines Laser-Doppler-Vibrometers zur Identifikation von Longitudinalmoden. Foto: IMMS.

PRIMOS

Piezoelektrische Resonatoren aus integrierbaren MEMS für HF-Referenz-Oszillator-Anwendungen

Das IMMS lieferte Beiträge, um Schwingquarze in Mikroprozessoren künftig durch MEMS-Taktgeneratoren ersetzen zu können.

Der Einsatz von Schwingquarzen, die in Computern den Takt vorgeben, könnte bald der Vergangenheit angehören. Schwingquarze können nicht zusammen mit den Mikroprozessoren gefertigt, sondern müssen im Nachhinein integriert werden. Künftig sollen daher MEMS als Taktgeneratoren für Mikroprozessoren eingesetzt werden. Um das zu realisieren, war das IMMS in die Entwicklung von piezoelektrisch gekoppelten MEMS-Resonatoren auf Siliziumbasis für den Frequenzbereich oberhalb von 200 MHz involviert. Kommerziell verfügbare MEMS-Resonatoren arbeiten kapazitiv und sind nicht für hohe Frequenzen geeignet.

Zusammen mit der TU Ilmenau erstellte das IMMS die Designrichtlinien und einen optimalen Entwurfsprozess mit Hilfe von Finite-Elemente-Simulationen der Strukturen. Das Institut hat zudem das bekannte Modal-Assurance-Criterion-Verfahren für die Erkennung der Longitudinalmoden automatisiert und so ein wesentlich effektiveres Arbeiten ermöglicht. Auf dieser Basis haben die Forscher den Einfluss verschiedener Randbedingungen auf die Resonatoren untersucht.

Um die Ergebnisse dieser Rechnungen zu validieren, hat das IMMS Messungen an den Teststrukturen mittels eines Laser-Doppler-Vibrometers durchgeführt. Die Auswertung erlaubt eine sukzessive Verbesserung des Simulationsmodells und somit die Erarbeitung eines optimalen Resonatordesigns. Zudem können mit den Ergebnissen der FE-Simulationen Parameter identifiziert und optimiert werden, um bestimmte Eigenschaften von Bauelementen zu erreichen.

Laufzeit

2010 – 2012

Projekt-Nr.

B714-09060