Hasta ahora, las brújulas 3D solían detectar la dirección del campo magnético terrestre utilizando técnicas no estándar, como estructuras de efecto Hall combinadas con materiales magnetorresistivos y concentradores de campo magnético.
Barcelona, España – 5 de julio de 2011. En el pasado, las brújulas 3D solían utilizar técnicas no estándar que combinaban concentradores de campo magnético con materiales magnetorresistivos o estructuras de efecto Hall para detectar la dirección del campo magnético terrestre. Baolab Microsystems ha diseñado el primer sensor MEMS de fuerza Lorentz CMOS puro. Como resultado, su nuevo 3D Digital NanoCompass™ iguala los puntos de referencia de rendimiento en cuanto a sensibilidad, consumo de energía y tamaño del paquete, pero a un costo significativamente menor. Una característica única adicional proporcionada por esta integración es que el dispositivo se ajusta automáticamente para mantener una precisión constante.
El BLBC3-D NanoCompass es el primer producto fabricado con la innovadora tecnología NanoEMS™ de Baolab. NanoEMS le permite construir MEMS (sistemas micro electromecánicos) a nanoescala utilizando líneas CMOS estándar de alto volumen e integrarlas de forma totalmente monolítica con electrónica analógica y digital. Los elementos MEMS se definen dentro de las capas de interconexión de metal existentes de la oblea durante el proceso normal de fabricación de CMOS.
“A medida que crezca el mercado de brújulas 3D para teléfonos inteligentes y otros dispositivos móviles, ASP caerá rápidamente de alrededor de $ 1 a menos de 50 centavos”, explicó Dave Doyle, director ejecutivo de Baolab. “Dados los costos fijos de prueba, cinta y carrete, recogida y colocación, embalaje, etc., la única manera de alcanzar este precio objetivo y aún así mantener los márgenes de beneficio es porque los enfoques tradicionales cuestan varias veces más, utilizando nuestra tecnología NanoEMS. mucho más alto. El uso de NanoEMS para integrar múltiples dispositivos en un solo chip para crear un dispositivo multisensor generará un ahorro de costos en comparación con los MEMS tradicionales, especialmente porque cada sensor requiere un proceso de fabricación diferente, a diferencia de NanoEMS, lo que se vuelve aún más importante. “
El diseño innovador de Baolab utiliza sensores de fuerza de Lorentz para detectar el campo magnético de la Tierra. La estructura MEMS es una placa de aluminio móvil suspendida por resorte construida con las capas de interconexión de metal de un chip CMOS al grabar el dieléctrico entre metales (IMD) usando vHF (vapor HF). Cuando una corriente eléctrica pasa a través de una placa, ejerce una fuerza proporcional al campo magnético de la Tierra circundante (la fuerza de Lorentz). El desplazamiento resultante se mide mediante detección capacitiva entre la placa móvil y los electrodos fijos circundantes para detectar campos magnéticos en las direcciones x, y y z con un solo chip NanoEMS.
Los sensores de efecto Hall funcionan bien en campos magnéticos perpendiculares al chip (dirección z), pero no tan bien en los planos x e y. Los sensores de efecto Hall no son soluciones CMOS puras, ya que requieren un procesamiento posterior para depositar un material magnético en la oblea para mejorar su magnetismo. sensibilidad (dispositivo de enfoque magnético integrado). Esto aumenta los costos de fabricación, así como el procesamiento adicional requerido para realizar dispositivos de brújula con tecnologías magnetorresistivas como AMR y GMR (magnetorresistencia anisotrópica y gigante). Otras ventajas de Lorentz sobre los agujeros incluyen un consumo de energía reducido debido al uso de conductores metálicos para transportar corriente, mayor sensibilidad debido a la resonancia mecánica y ausencia de problemas de saturación magnética.
Hasta la fecha, el enfoque de fuerza de Lorentz no se ha utilizado mucho debido a los costes de fabricación que utilizan la tecnología MEMS convencional, pero se adapta perfectamente a las estructuras mecánicas soportadas por NanoEMS de Baolab. Integrado en los flujos de proceso CMOS estándar, NanoEMS permite que los dispositivos se fabriquen a una fracción del costo, abriendo el mercado para una nueva generación de dispositivos móviles que aprovechan el NanoCompass 3D de bajo costo de Baolab.
Las muestras de ingeniería del BLBC3-D NanoCompass estarán disponibles en 2012 junto con un completo kit de evaluación. Proporciona 5 grados de resolución de rumbo y 13 bits por eje. Los productos comerciales incluyen una interfaz serie digital I2C o SPI y la opción de un paquete de paso de 0,5 mm/DFN de 10 pines de 3x3x0,9 mm, que reduce la compatibilidad con las soluciones existentes, o un paquete BGA de 2x2x0,75 mm. Aquí están los detalles: