CMOS compatible RF MEMS switches with serpentine springs

This paper describes a serpentine flexure spring design and fabrication process development for radio frequency microelectromechanical (RF MEMS) capacitive switches with coplanar waveguide (CPW) lines. Sputtered tungsten is employed as the CPW line conductor instead of Au, a non-Si compatible material. The bridge membrane is fabricated from Al. The materials and fabrication process can be integrated with CMOS and SOI technology to reduce cost. Results show the MEMS switch has excellent performance with insertion loss 0.3dB, return loss -27dB at 30GHz and high isolation -30dB at 40GHz. The process developed promises to simplify the design and fabrication of RF MEMS on silicon.

Adhésion thérapeutique en oncologie : persistance, qualité d'exécution et satisfaction des patients sous traitement oral et MEMS®

Introduction: en oncologie apparaissent sur le marché depuis quelques années de nouveaux traitements en formulation orale facilitant l'administration et améliorant la qualité de vie du patient mais augmentant le risque de non adhésion et d'erreurs de posologie. L'observation par MEMS® (Medication Event Monitoring System) permet le suivi et l'encadrement du traitement oral et par le biais d'entretiens semi structurés menés par le pharmacien, ouvre la discussion sur les problèmes révélés par cette prise en charge. Méthode: étude non randomisée prospective uni centrique regroupant 50 patients inclus dans 3 groupes de traitements oncologiques oraux courants (capecitabine, letrozole/exemestane, imatinib/sunitinib) bénéficiant d'un suivi oncologique classique et équipés d'un MEMS® pour un an maximum. La persistance et la qualité d'exécution sont les deux paramètres mesurés grâce aux données récoltées électroniquement. Les entretiens sont dédiés à la prévention de la non adhésion et à la gestion des effets secondaires médicamenteux. La satisfaction est évaluée par un questionnaire à la fin du suivi. Résultats: à ce jour 38 patients ont été inclus dans l'étude. Les données complètes sont disponibles pour les 19 premiers patients dont 10 sous capecitabine et 9 sous letrozole/exemestane. Dans ce collectif l'âge médian est de 66 ans avec une majorité de femmes (11:8). La persistance à 10 jours est de 85% et la qualité d'exécution de 99%. Les toxicités observées supérieures à grade 1 sont 1 syndrome mains-pieds (G3) et 1 syndrome coronarien aigu (G3). Le questionnaire de fin de suivi relève une satisfaction de 85% des patients pour les entretiens proposés (57% utiles, 28% très utiles, 15% inutiles) et le succès quant à l'intégration du MEMS® dans leur quotidien (57% très facile, 43% facile). Conclusion: la persistance et la qualité d'exécution observées dans notre collectif sont excellentes. La satisfaction retrouvée auprès des patients reflète le besoin d'un soutien complémentaire face à la complexité de la maladie oncologique. La gestion pluridisciplinaire profite tant aux patients qu'au binôme médecin-pharmacien par l'amélioration de la communication globale entre les divers acteurs et par l'identification précoce des risques de non adhésion. La poursuite de cette étude et l'analyse des futures données permettra de mesurer le réel impact de notre intervention et de justifier le bénéfice pour des patients sous traitement similaire.

MEMS-based Tunable Optical Filter Arrays for Nano-Spectrometer in the Visible Spectral Range

Optische Spektrometer sind bekannte Instrumente für viele Anwendungen in Life Sciences, Produktion und Technik aufgrund ihrer guten Selektivität und Sensitivität zusammen mit ihren berührungslosen Messverfahren. MEMS (engl. Micro-electro-mechanical system)-basierten Spektrometer werden als disruptive Technologie betrachtet, in der miniaturisierte Fabry-Pérot Filter als sehr attraktiv für die optische Kommunikation und 'Smart Personal Environments', einschließlich des medizinischen Anwendungen, zu nennen sind. Das Ziel dieser Arbeit ist, durchstimmbare Filter-Arrays mit kostengünstigen Technologien herzustellen. Materialien und technologische Prozesse, die für die Herstellung der Filter-Arrays benötigt werden, wurden untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit, wurden durchstimmbare Fabry Pérot Filter-Arrays für den sichtbaren Spektralbereich untersucht, die als Nano-Spektrometer eingesetzt werden. Darüber hinaus wurde ein Modell der numerischen Simulation vorgestellt, die zur Ermittlung eines optimales geometrisches Designs verwendet wurde, wobei sich das Hauptaugenmerk der Untersuchung auf die Durchbiegung der Filtermembranen aufgrund der mechanischen Verspannung der Schichten richtet. Die geometrische Form und Größe der Filtermembranen zusammen mit der Verbindungsbrücken sind von entscheidender Bedeutung, da sie die Durchbiegung beeinflussen. Lange und schmale Verbindungsbrücken führen zur stärkeren Durchbiegung der Filtermembranen. Dieser Effekt wurde auch bei der Vergrößerung der Durchmesser der Membran beobachtet. Die Filter mit spiralige (engl. curl-bent) Verbindungsbrücken führten zu geringerer Deformation als die mit geraden oder gebogenen Verbindungsbrücken. Durchstimmbare Si3N4/SiO2 DBR-basierende Filter-Arrays wurden erfolgreich hergestellt. Eine Untersuchung über die UV-NIL Polymere, die als Opferschicht und Haltepfosten-Material der Filter verwendet wurden, wurde durchgeführt. Die Polymere sind kompatibel zu dem PECVD-Verfahren, das für die Spiegel-Herstellung verwendet wird. Die laterale Strukturierung der DBR-Spiegel mittels des RIE (engl. Reactive Ion Etching)-Prozesses sowie der Unterätz-Prozess im Sauerstoffplasma zur Entfernung der Opferschicht und zum Erreichen der Luftspalt-Kavität, wurden durchgeführt. Durchstimmbare Filter-Arrays zeigten einen Abstimmbereich von 70 nm bei angelegten Spannungen von weniger als 20 V. Optimierungen bei der Strukturierung von TiO2/SiO2 DBR-basierenden Filtern konnte erzielt werden. Mit der CCP (engl. Capacitively Coupling Plasma)-RIE, wurde eine Ätzrate von 20 nm/min erreicht, wobei Fotolack als Ätzmaske diente. Mit der ICP (engl. Inductively Coupling Plasma)-RIE, wurden die Ätzrate von mehr als 60 nm/min mit einem Verhältniss der Ar/SF6 Gasflüssen von 10/10 sccm und Fotolack als Ätzmasken erzielt. Eine Ätzrate von 80 bis 90 nm/min wurde erreicht, hier diente ITO als Ätzmaske. Ausgezeichnete geätzte Profile wurden durch den Ätzprozess unter Verwendung von 500 W ICP/300 W RF-Leistung und Ar/SF6 Gasflüsse von 20/10 sccm erreicht. Die Ergebnisse dieser Arbeit ermöglichen die Realisierung eines breiten Spektralbereichs der Filter-Arrays im Nano-Spektrometer.

Performance-Driven Microfabrication-Oriented Methodology for MEMS Conceptual Design with Application in Microfluidic Device Design

Performance and manufacturability are two important issues that must be taken into account during MEMS design. Existing MEMS design models or systems follow a process-driven design paradigm, that is, design starts from the specification of process sequence or the customization of foundry-ready process template. There has been essentially no methodology or model that supports generic, high-level design synthesis for MEMS conceptual design. As a result, there lacks a basis for specifying the initial process sequences. To address this problem, this paper proposes a performance-driven, microfabrication-oriented methodology for MEMS conceptual design. A unified behaviour representation method is proposed which incorporates information of both physical interactions and chemical/biological/other reactions. Based on this method, a behavioural process based design synthesis model is proposed, which exploits multidisciplinary phenomena for design solutions, including both the structural components and their configuration for the MEMS device, as well as the necessary substances for the chemical/biological/other reactions. The model supports both forward and backward synthetic search for suitable phenomena. To ensure manufacturability, a strategy of using microfabrication-oriented phenomena as design knowledge is proposed, where the phenomena are developed from existing MEMS devices that have associated MEMS-specific microfabrication processes or foundry-ready process templates. To test the applicability of the proposed methodology, the paper also studies microfluidic device design and uses a micro-pump design for the case study.

Metodología para elaborar multimedia a nivel académico (MEMS).

El desarrollo de redes globales de comunicación telemática ha provocado un auge de la educación abierta y a distancia. Un proceso en el que la multimedia se ha convertido en el medio por excelencia. Con ello, la educación cada vez más se centra en el que aprende. Se requiere entonces, proveer al alumno de ambientes multimedia con variedad de estímulos, en sistemas modulares con productos heterogéneos, que mantengan una coherencia sistemática de contenido y sentido. Se propone metodología para elaborar multimedia a nivel sitémico (mems) con una estrategia de diseño instructivo.

Control Design Applied to a Micro Electro Mechanical System: MEMS Comb drive

This paper presents the linear optimal control technique for reducing the chaotic movement of the micro-electro-mechanical Comb Drive system to a small periodic orbit. We analyze the non-linear dynamics in a micro-electro-mechanical Comb Drive and demonstrated that this model has a chaotic behavior. Chaos control problems consist of attempts to stabilize a chaotic system to an equilibrium point, a periodic orbit, or more general, about a given reference trajectory. This technique is applied in analyzes the nonlinear dynamics in an MEMS Comb drive. The simulation results show the identification by linear optimal control is very effective.

Statements on chaos control designs, including a fractional order dynamical system, applied to a MEMS comb-drive actuator

In this work, we deal with a micro electromechanical system (MEMS), represented by a micro-accelerometer. Through numerical simulations, it was found that for certain parameters, the system has a chaotic behavior. The chaotic behaviors in a fractional order are also studied numerically, by historical time and phase portraits, and the results are validated by the existence of positive maximal Lyapunov exponent. Three control strategies are used for controlling the trajectory of the system: State Dependent Riccati Equation (SDRE) Control, Optimal Linear Feedback Control, and Fuzzy Sliding Mode Control. The controls proved effective in controlling the trajectory of the system studied and robust in the presence of parametric errors.

Short Comments on an Energy Pumping Levels in a MEMS Gyroscope Vibrating Problem, by Using of an Global and Local Optimal Linear Control Design

This paper deals with an energy pumping that occurs in a (MEMS) Gyroscope nonlinear dynamical system, modeled with a proof mass constrained to move in a plane with two resonant modes, which are nominally orthogonal. The two modes are ideally coupled only by the rotation of the gyro about the plane's normal vector. We also developed a linear optimal control design for reducing the oscillatory movement of the nonlinear systems to a stable point.

Swarm control designs applied to a micro-electro-mechanical gyroscope system (MEMS)

This paper analyzes the non-linear dynamics of a MEMS Gyroscope system, modeled with a proof mass constrained to move in a plane with two resonant modes, which are nominally orthogonal. The two modes are ideally coupled only by the rotation of the gyro about the plane's normal vector. We demonstrated that this model has an unstable behavior. Control problems consist of attempts to stabilize a system to an equilibrium point, a periodic orbit, or more general, about a given reference trajectory. We also developed a particle swarm optimization technique for reducing the oscillatory movement of the nonlinear system to a periodic orbit. © 2010 Springer-Verlag.