MEMS-Resonator

Der Markt für Resonatoren wird seit Jahrzehnten von Quarzen dominiert. Sie sind preiswert herzustellen, haben eine hohe Frequenz- und Temperaturkonstanz und ein geringes Phasenrauschen. Nachteilig ist, dass sie sich nicht auf Silizium-Wafer integrieren lassen und sich eine weitere Miniaturisierung problematisch gestaltet. Zudem reagieren sie kritisch auf Hitze, Stoß und Vibration.


Diese Nachteile, vor allem die Einschränkungen in Bezug auf die Miniaturisierung und die Produktionstechnik, sollen mikrosystemtechnische Resonatoren umgehen. Dank spezieller technologischer Verfahren konnten Silizium-Oszillatoren als MEMS-Resonatoren entwickelt werden, die die auf mechanischen Volumenwellen basierende Techniken der Bulk Acoustic Wave (BAW) benutzen. Sie sind wesentlich kleiner als Quarze und haben vergleichbare Eigenschaften in Bezug auf die Frequenzstabilität.

MEMS-Oszillatoren 
   für den Frequenzbereich bis 100 MHz, Foto: arrowce.de

MEMS-Oszillatoren für den Frequenzbereich bis 100 MHz, Foto: arrowce.de

Die derzeit realisierbaren Resonanzfrequenzen liegen zwischen 10 MHz und reichen bis über 1 GHz. Mit 400 µm haben sie nur ein Zehntel der Quarzgröße und mit unter 1 ppm für die Langzeitstabilität sind sie auch in diesem Wert den Quarzen überlegen. MEMS-Resonatoren werden auf einem ASIC platziert, wobei der MEMS-Die mittels Bondierung mit dem ASIC-Die verbunden wird. Die Güte von MEMS-Oszillatoren wird unter Vakuum in einem Verkapselungsprozess sichergestellt. Zudem ist der Leistungsverbrauch der MEMS-Oszillatoren geringer als der von vergleichbaren Quarzoszillatoren und ihre mittlere Betriebszeit (MTBF) liegt bei über einer Milliarde Betriebsstunden.

Informationen zum Artikel
Deutsch: MEMS-Resonator
Englisch: MEMS resonator
Veröffentlicht: 29.05.2019
Wörter: 213
Tags: #Analogschaltungen
Links: ASIC (application specific integrated circuit), BAW (bulk acoustic wave), Bondierung, Gigahertz, Gütefaktor