Laboratorio MEMS, micromeccanica e misure di campo

Responsabili: Prof. Roberto Fedele e Ing. Aldo Ghisi

Negli ultimi tre anni si è costituito presso il nostro dipartimento un piccolo laboratorio in grado di realizzare prove meccaniche di trazione monoassiale, flessione, frattura, prove dinamiche su microsistemi elettromeccanici (MEMS) con funzionamento capacitivo, come per esempio (ma non esclusivamente) accelerometri e giroscopi.

Le prove meccaniche seguono la logica on-chip ovvero nel microsistema sono progettati contemporaneamente attuatore, sensore e provino. Questi test sono eseguiti direttamente su wafer in silicio o su dispositivi “singolati” posti su di un banco di prova munito di un microscopio (si veda figura 1) che consente il posizionamento di punte metalliche che entrino in contatto con i circuiti elettrici del microsistema (figura 2) in modo da potere attuare il sistema (ovvero applicare un carico meccanico) e/o monitorare la risposta in termini di variazione di capacità elettrica (legata allo spostamento di parti mobili). 

 



Figura 1: banco punte con microscopio ottico predisposto per la misura di un wafer in silicio.


Figura 2: dettaglio del collegamento elettrico effettuato tramite le punte direttamente sui “pads”dei microsistemi tramite i micro-manipolatori..

Con la strumentazione attualmente disponibile è possibile realizzare:

- prove “statiche” di base, per livelli di tensione (carico) prefissati e crescenti secondo leggi di carico molto semplici, fino a circa 40 V se si usa il capacimetro digitale, oppure si può applicare una tensione più elevata (meccanicamente: un carico più elevato), fino a circa 100 V, se il dispositivo prevede al suo interno attuatore e sensore grazie ad un generatore di tensione; tutta la strumentazione è interfacciata (mediante LabView) con un calcolatore;

 

- prove dinamiche in cui si assegnano predeterminate storie di tensione (tipicamente sinusoidali) e si osserva la risposta in termini di variazione di capacità o in termini di tensione di rottura del dispositivo sottoposto a cicli di fatica;

- prove dinamiche su dispositivi piezoelettrici con rilevazione della tensione generata da sollecitazioni meccaniche.

 

Principale strumentazione: banco punte, quattro micro-manipolatori, capacimetro digitale (Agilent E4980A), generatore di potenza. (Agilent 6614DC), oscilloscopio (Agilent Infiniivision 2024A), generatore di funzione (Agilent 33521A), computer dedicato con software LabView.

 

 

Sito web: www.mems.polimi.it

 

Per informazioni rivolgersi a: 

roberto.fedele(at)polimi.it

aldo.ghisi(at)polimi.it