| 2020-12-25 | (点此查看)

近年来,压电材料已成为深入到现代社会各个层面的重要功能材料。对于压电器件来说,目前正在经历一个光明的快速发展期!为满足广大MEMS从业人员对压电技术的知识渴求,麦姆斯咨询特开办第23期“见微知著”培训课程。

骄阳如火的七月,汇集着阳光的色彩;热情奔放的七月,洋溢着欢乐的气息;多姿多彩的七月,享受着知识的盛宴。由麦姆斯咨询主办,上海传感信息科技有限公司和华强电子网协办的《第23期“见微知著”培训课程:压电MEMS与传感器》,于2020年7月24日至26日在无锡圆满落幕!


第23期“见微知著”培训课程:压电MEMS与传感器

《第23期“见微知著”培训课程:压电MEMS与传感器》学员合影留念


近年来,压电材料已成为深入到现代社会各个层面的重要功能材料。对于压电器件来说,目前正在经历一个光明的快速发展期!为满足广大MEMS从业人员对压电技术的知识渴求,麦姆斯咨询特开办《第23期“见微知著”培训课程:压电MEMS与传感器》,邀请八位拥有丰富产业化经验的企业技术负责人员和学术界的一线研究人员,为大家深入解读压电MEMS核“芯”技术,其中涵盖:压电材料体系知识概述、射频滤波器(SAW和BAW滤波器)、压电MEMS超声换能器和指纹识别传感器、SAW传感器和SAW微流控、压电MEMS微镜、压电MEMS变形镜、压电MEMS微振动台和压电MEMS马达等,同时对于压电薄膜材料(PZT和AlN)的制备方法以及压电器件的设计仿真和制造工艺进行了详细介绍。


培训现场座无虚席,学员反响热烈,下面就跟着我们一起到教室看看吧!


培训现场图:学员们认真聆听讲师授课

培训现场图:学员们认真聆听讲师授课


名师云集指明方向,如沐春风沁人心脾!

7月24日上午,来自美国伊利诺伊厄巴纳-香槟大学的终身教授龚颂斌为大家带来了《压电材料体系综述和射频滤波器》。课程开始前,龚颂斌老师首先对大家的行业背景以及主要关注方向进行了初步了解,以便讲课过程中有的放矢。随后龚颂斌老师对MEMS市场进行了简要分析,通过多图对比,指出MEMS市场近几年虽呈指数型增长,看起来非常火爆,然而MEMS市场又是残酷的,因为它的价格在呈直线下降趋势,因为一旦MEMS进入消费类电子领域,价格就遭到了打压式下降。接着,龚颂斌老师通过图表简单对比分析了SAW(声表面波)、BAW(体声波)和FBAR(薄膜腔声谐振滤波器)的优缺点后,以“板书+电子课件讲解”的方式,对FBAR的发展历程及加工工艺和封测技术进行了深入讲解,龚老师提到,对于任何MEMS器件来说,无论是从成本上还是复杂度上来说,封测的比重占据了60%~70%,因此针对这部分内容,龚老师结合实际加工过程中所遇到的常见问题,为学员们进行了一一讲解。课程内容干货满满,时不时举起手机拍摄的画面屡见不鲜,有些意犹未尽的学员,下课后还抱着书本请教龚老师,学习热情澎湃!


美国伊利诺伊厄巴纳-香槟大学的终身教授龚颂斌的授课风采

美国伊利诺伊厄巴纳-香槟大学的终身教授龚颂斌的授课风采


7月24日下午,首先是上海思立微电子科技有限公司研发工程师黄景泽为大家带来《基于PMUT的指纹识别传感器和飞行时间(ToF)传感器》课程的讲解。黄景泽老师以超声波换能器基本概念的讲解开启了此次课程之旅,在简单介绍了PMUT(压电MEMS超声波换能器)和CMUT(电容式MEMS超声波换能器)这两类超声波换能器及其区别之后,黄景泽老师着重对PMUT的结构和工作原理进行了讲解,之后又通过结合市场上的典型产品,分别列举了两种器件测试方法,包括阻抗测试和振动位移测试,详尽透彻的讲解让学员茅塞顿开。随后,在对三类指纹识别传感器(包括电容式、光学式和超声波式)进行了简单介绍之后,黄景泽老师结合动图,重点阐述了基于PMUT的指纹识别传感器的关键技术,包括与CMOS单片集成的设计以及制造工艺等。在对基于PMUT传感器的应用领域的讲解中,黄景泽老师以基于PMUT的ToF(飞行时间)传感器为主,提到目前利用ToF测距是所有应用的基础,同时ToF技术还可用于手势识别以及儿童滞留检测等,对于车内儿童滞留的监测,相比于摄像头和红外光技术,超声技术的优势更是有目共睹,如不受环境温度和环境光的影响,也不受车内空气流动的影响等。黄景泽老师在课程最后说到,相较于传统超声传感器(体材料制备),MEMS器件体积更小,且电路系统可以与MEMS PMUT集成在同一芯片内,具有功耗更低、可阵列化、测量精度更高以及可测方位等优势。


上海思立微电子科技有限公司研发工程师黄景泽的授课风采

上海思立微电子科技有限公司研发工程师黄景泽的授课风采


当天下午第二节课程主题为《SAW传感器和SAW微流控》,由SAW领域技术学者周剑讲授。周剑老师课程开始首先对SAW的基本概念做了简短的概述,通过层层递进,引出SAW传感器的基本原理及其最大优势:无线无源。说到SAW器件的加工,周剑老师选择几个关键点进行重点讲解,其中包括紫外光刻工艺、电子束曝光与加工设备等。随后,周剑老师通过结合视频,对基于声表面波的微流体驱动进行了详细讲解,令学员看得更加直观,纷纷表示收获颇丰。同时周老师对于声线、粒子集聚、微崩、药物雾化等SAW片上微流控应用也进行了重点阐述,理论联合案例,寓教于学。课程最后,周剑老师提到目前大多数的微流控解决方案是昂贵且吞吐量低的,尽管大部分的SAW微流体成功都集中在研究领域,但基于SAW的微流控产业正在兴起,基于声流对细胞的无损操作以及有效控制,未来SAW微流控将在单细胞检测以及生物诊断中蕴含着巨大的市场。


SAW技术学者周剑的授课风采

SAW技术学者周剑的授课风采


7月25日上午,我们迎来了麦姆斯咨询培训史上的首次突破:远程直播教学,由华中科技大学余洪斌教授为大家带来的《压电MEMS微镜和压电MEMS变形镜》,此次课程前期准备充分,培训效果完全不输现场教学,获得了学员们的一致认可。课程之初,余洪斌老师先对MEMS微镜的技术背景进行简单阐述,从而引出其工作原理和技术特性。随后分别对静电驱动、热驱动、电磁驱动和压电驱动的原理及其优缺点进行了对比分析和总结,并提到最理想的驱动方式还是压电驱动。在对压电材料薄膜化制备工艺的讲解中,余洪斌老师着重讲解了三种材料,分别是:PZT压电薄膜、ZnO压电薄膜和AIN压电薄膜,最终AIN以无铅、制备工艺简单、与CMOS兼容和耐高温等优点获得“胜利”。然而当前AIN压电薄膜的研究和应用主要集中于声学相关器件,那么能够用于微镜呢?为了能够让学员对压电式MEMS微镜有更清晰的认知,余老师也是抛砖引玉,拿出了自己研究成功的器件及测量数据与学员分享,启发大家思考。对于如何提升压电式MEMS微镜性能,余老师从三点给出了建议:提升材料压电性能、分段驱动和采用双压电层驱动。随后,余洪斌老师又分别介绍了压电MEMS变形镜的技术发展现状及其面临的问题。最后余洪斌老师提到,我们对于器件性能的需求方面,结构强度和响应频率与低驱动电压和大位移变形是互为矛盾的,我们最终器件结构设计的核心是:依据实际使用需求寻找性能平衡点。


紧接着,当天上午我们又迎来了中国工程物理研究院副研究员杜亦佳为大家讲解《压电MEMS微振动台、压电MEMS马达》。首先,杜亦佳老师简要概述了几种MEMS微执行器,包括静电执行器、热执行器、电磁执行器以及压电执行器的概念和特点,并对比分析了几种执行器的优缺点,其中针对压电执行器,需要解决三个问题:行程问题、工艺问题以及驱动电压问题,杜亦佳老师也分别对这三个问题的解决方案进行了详尽解答。随后,在对压电MEMS多自由度微振动台和压电MEMS马达的结构设计和制造工艺的讲解中,杜亦佳老师通过列举主要参数、对比仿真图形、结合工艺流程视频等方式,让学员多角度地认识和学习了两个器件的关键知识。杜亦佳老师提到,相对于传统电机,压电微执行器可实现阵列化、批量化设计,且设计自由度高,可实现复杂动作,结合闭环控制还可实现动作之间的有效配合与精确步进,优势巨大。课程最后,对于压电MEMS执行器的发展趋势,杜亦佳老师也提出了自己的见解,她说到,压电薄膜材料制备工艺的快速发展,为压电MEMS执行器提供了灵活的设计基础,可进一步发挥其小型化、高精度的优势,实现微、纳米尺度下的定位和致动,未来随着市场需求出现,压电MEMS执行器还将在精密工业、自动化领域得到发展。


中国工程物理研究院副研究员杜亦佳的授课风采

中国工程物理研究院副研究员杜亦佳的授课风采


7月25日下午,首先由爱发科(苏州)技术研究开发有限公司研究员岳磊为大家带来《PZT压电薄膜制备工艺详解》课程的讲解。岳磊老师从压电材料简介出发,结合图表和公式,为大家对比分析了块体型压电材料和薄膜型压电材料的特性及其优缺点,并说到两种材料对应的市场都在持续增长,目前采用块状型压电材料的器件市场规模更大,但薄膜型压电材料器件市场规模增长速度更快。接着,岳磊老师又结合MEMS市场概况,提到目前压电市场总量已取得压倒式优势,因为相较于静电型或压阻型技术,压电MEMS的性能更具有优势,但其加工难度却比较高。随后对本次课程的核心部分:PZT压电薄膜制备方法的讲解中,岳磊老师结合爱发科的PZT制造平台,重点讲解了溶胶凝胶法和溅射法两种制备方法,并对两者在实际操作过程中会产生的问题,如颗粒污染、薄膜应力等以及相对应的解决方案分别做了详细阐述。课程最后,岳磊老师还列举了PZT压电薄膜在喷墨打印头及超声波换能器上的应用并对其工艺步骤进行细致讲解,为学员们在实际制造过程中提供了更多值得借鉴的启发!


爱发科(苏州)技术研究开发有限公司研究员岳磊的授课风采

爱发科(苏州)技术研究开发有限公司研究员岳磊的授课风采


7月25日下午,第二节课由上海微技术工业研究院先进声学部门总监张嵩松为大家讲解《AlN压电薄膜制备工艺详解》。张嵩松老师在半导体及MEMS制造工艺和器件集成领域具有众多前瞻性的研发成果和丰富的行业应用经验,课程开始他首先对CMOS兼容的AlN压电薄膜做了简短的概述,对比分析了PZT、ZnO和AlN三种压电薄膜的优缺点,随后对AlN压电薄膜的制备原理、工艺参数控制以及常见问题进行了深入讲解。关于薄膜的择优取向问题,张老师提醒大家需要关注以下几点:衬底的温度、离子对晶圆表面轰击、吸附子到达表面时的能量以及晶圆表面的状态。同时,对于耦合因子及薄膜的应力控制的工艺要求,张老师也提到需要耦合因子越高越好,并依据器件对耦合因子的需求和制造过程中允许的应力范围来优化工艺,否则应力过大则可能引起薄膜破裂,同时还需要重复性好。随后,张嵩松老师又结合自己课题组的研究分别对射频滤波器、压电MEMS超声波换能器以及能量采集器的制造流程进行了详细阐述,毫不吝啬地与大家分享实验数据和工艺流程,并罗列了制造过程中遇到的难点,结合多年的产业经验输出了自己的独特见解,打破了理论内容带给学员的枯燥感,大家纷纷表示受益匪浅!


上海微技术工业研究院先进声学部门总监张嵩松的授课风采

上海微技术工业研究院先进声学部门总监张嵩松的授课风采


7月26日上午,我们迎来了此次培训的最后一节课——《压电MEMS器件设计与仿真》,由COMSOL中国的应用工程师钟振红为大家讲解。本次课程的最大特点在于软件实操演练环节,俗话说:“授人以鱼,不如授人以渔”,我们也希望能够通过此次演练将所学理论及时变现。在COMSOL仿真领域拥有数十年经验的钟振红老师,简单介绍了压电效应和压电材料后,便直接着手开始演示压电的基本建模流程,一边重点讲解操作时注意事项,一边与学员进行互动,时不时走下讲台关注学员操作情况并进行指导,看到有的学员跟不上节奏,钟老师还笑称:“有时候阻碍你学习之路的只是一个按钮。”钟振红老师的课程讲解详尽透彻,故意的犯错也增加了课程的趣味性,成功完成自己的仿真模型的学员异常高兴,整个教室热闹非凡!


COMSOL中国的应用工程师钟振红的授课风采

COMSOL中国的应用工程师钟振红的授课风采


共商共讨氛围浓厚,勤学好问热情高涨!

正所谓“如果你有一种思想,我有一种思想,我们彼此交换,每个人便有两种思想,甚至多于两种思想。”这种思想交换的场景在我们培训现场更是屡见不鲜。只见课堂上,有的学员奋笔疾书,有的学员积极提问,有的学员更是听课做笔记两不误;课堂下,学员们三五成群,共商共讨的身影屡见不鲜,激烈的讨论更是充斥着我们的整个培训教室。愿此次培训给学员们带来丰富知识的同时,大家也能够通过麦姆斯咨询平台互通有无,促进彼此业务蓬勃发展。


踊跃发言的学员们

踊跃发言的学员们


经过三天的充电,大家信心满满踏上返程,期待学员的业务水平节节攀升!至此,麦姆斯咨询举办的《第23期“见微知著”培训课程:压电MEMS与传感器》圆满落幕!在MEMS传感器的道路上,麦姆斯咨询任重而道远,我们将不忘初心、砥砺前行,秉承精益求精、不断进取的精神,针对不同领域持续为大家带来更多的精品课程!此次培训虽已划上句号,但新的征程已经开启!敬请期待!



近期课程

第36期“见微知著”培训课程:微光学元件及应用

微光学元件是3D成像与传感、3D显示等技术发展和商业化的关键要素,未来前景不可限量!在此背景下,麦姆斯咨询精心策划了本期课程。


第37期“见微知著”培训课程:气体传感与检测技术

气体传感器是保障人类健康与安全的重要感知技术,未来在汽车与消费电子的“双轮”驱动之下,将保持快速发展的势头。为此,麦姆斯咨询精心策划了气体传感与检测技术课程。


第38期“见微知著”培训课程:VCSEL技术及应用

从数据通信到智能手机,从扫地机器人到自动驾驶汽车,VCSEL应用不断“开疆拓土”,未来发展前景可期。在本次培训中,麦姆斯咨询邀请在VCSEL产业中拥有丰富实践经验的企业家及科研学者,为大家传授VCSEL知识及技术经验。