Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik MEMS - Die-Bilder


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von Richard K. (richi123)


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Guten Abend!

Ich habe ein paar nette Bilder eines MEMS-Mikrofons auf meine Website 
hochgeladen:

https://richis-lab.de/MEMS_01.htm

Es handelt sich um ein Hosiden KRM5603.

Viel Spaß! :)

von Richard K. (richi123)


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Passend zum Thema heute ein 3-Achsen-Beschleunigungssensor:

https://www.richis-lab.de/MEMS_02.htm

Gar nicht so einfach auf zu bekommen diese Teile...

von Jan W. (gnarflord)


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Die Bilder sind ja mal wirklich fein! MEMS-Strukturen machen aber auch 
einfach Spaß zu betrachten. Kennst du den Fall der MEMS-Oszillatoren in 
iPhones, die bei ein wenig Helium in der Luft ausfallen?

Anderes Thema: Was nutzt du denn zur Aufnahme? Die Bilder sehen nämlich 
unheimlich professionell aus.

Richard K. schrieb
> Gar nicht so einfach auf zu bekommen diese Teile...

Könnte vor allem mit einem Teppichmesser problematisch werden ;)

von Richard K. (richi123)


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Danke!

Die Helium-Geschichte kenn ich nicht. Klingt interessant! Gibt's dazu 
einen Link?

Ich bin immer wieder stolz darauf mit wie wenig finanziellen Einsatz 
diese Bilder erstellt wurden! :) Den Hintergrund findest du hier:
https://richis-lab.de/Howto_Optik.htm
Den gesamten Ablauf hier:
https://richis-lab.de/Howto.htm

Zum Thema Teppichmesser:
Mir fiel nichts besseres ein. Wenn sich die Teile mit 400-500°C nicht 
trennen lassen, dann muss es mechanisch gehen und da gibt es (für mich) 
wenig Möglichkeiten... :)

von Lukas (Gast)


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Richard K. schrieb:
> Die Helium-Geschichte kenn ich nicht. Klingt interessant! Gibt's dazu
> einen Link?

https://www.heise.de/mac-and-i/meldung/Zu-viel-Helium-legt-iOS-Geraete-lahm-4209217.html

von Blumpf (Gast)


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Im Youtube-Kanal "applied science" wurde das mal ausführlich behandelt. 
Inklusive Elektronenmikroskop-Aufnahmen:
https://www.youtube.com/watch?v=vvzWaVvB908

Bitte nicht gleich wieder "pfui, youtube", der Kanal ist nicht schlecht.

von Jan W. (gnarflord)


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> Ich bin immer wieder stolz darauf mit wie wenig finanziellen Einsatz
> diese Bilder erstellt wurden! :) Den Hintergrund findest du hier:
> https://richis-lab.de/Howto_Optik.htm
> Den gesamten Ablauf hier:
> https://richis-lab.de/Howto.htm

Ach wirklich fein, da werde ich mal durchstöbern. Meine erste Reaktion 
bei den Bildern war tatsächlich "Wo hat der Kerl ein 
Elektronenraster-Mikroskop her!?"

Auf jeden Fall weiter so, die Bilder sind qualitativ ziemliche Spitze. 
Auch beim Decappen ne Menge Respekt. Ich hatte selber schon bei den 
netten TO3-Dosen so meine Probleme, weil ich aus nem BJT einen 
Strahlungsdetektor basteln wollte. Aber du scheinst da wohl recht gute 
Methoden gefunden zu haben ;)

von Richard K. (richi123)


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Jan W. schrieb:
>> Ich bin immer wieder stolz darauf mit wie wenig finanziellen Einsatz
>> diese Bilder erstellt wurden! :) Den Hintergrund findest du hier:
>> https://richis-lab.de/Howto_Optik.htm
>> Den gesamten Ablauf hier:
>> https://richis-lab.de/Howto.htm
>
> Ach wirklich fein, da werde ich mal durchstöbern. Meine erste Reaktion
> bei den Bildern war tatsächlich "Wo hat der Kerl ein
> Elektronenraster-Mikroskop her!?"
>
> Auf jeden Fall weiter so, die Bilder sind qualitativ ziemliche Spitze.
> Auch beim Decappen ne Menge Respekt. Ich hatte selber schon bei den
> netten TO3-Dosen so meine Probleme, weil ich aus nem BJT einen
> Strahlungsdetektor basteln wollte. Aber du scheinst da wohl recht gute
> Methoden gefunden zu haben ;)


Was man nicht sieht, ist die viele Zeit in der ich mich an diese 
Bildqualität herangetastet habe.
Und was auch (noch) nicht auf der HowTo-Seite steht: Mittlerweile 
fotografiere ich oft schräg gestellte Teile mit verschiedenen 
Fokussierungen und arbeite dann mit focus stacking. Das dauert länger, 
die schräge Belichtung bringt aber oft noch bessere Ergebnisse.
Ich verstehe nicht immer die optischen Gesetze dahinter, aber das 
kompensiere ich mit viel Try&Error. Wie man in folgenden Thread sieht, 
ist eine wissenschaftliche Erklärung der optischen Zusammenhänge nicht 
so einfach:
Beitrag "Beschleunigungssensor - Die-Analyse"?

von Sebastian (Gast)


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Respekt - tolle Bilder. Ich bin begeistert. Gerne mehr davon.

von Richard K. (richi123)


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Sebastian schrieb:
> Respekt - tolle Bilder. Ich bin begeistert. Gerne mehr davon.

Danke!
Soweit es die Zeit zulässt mache ich weiter. :)

von ● Des I. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Ich hab jetzt erst die Beschreibung gelesen,
wie man die Dies in Plastik-ICs freilegen kann.

Da hätte ich vorher immer gedacht,
dass beim Verbrennen des Epoxids dann auch der Die selbst
langsam zu Quarzmehl verbrennt.

von Richard K. (richi123)


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● J-A V. schrieb:
> Ich hab jetzt erst die Beschreibung gelesen,
> wie man die Dies in Plastik-ICs freilegen kann.
>
> Da hätte ich vorher immer gedacht,
> dass beim Verbrennen des Epoxids dann auch der Die selbst
> langsam zu Quarzmehl verbrennt.

Dann musst du unbedingt meine ganze Website studieren!
...ok, die ganz alten Sachen vielleicht nicht unbedingt. :)

Das Silizium bzw. die integrierten Schaltkreise sind erstaunlich robust. 
Selbst mit dem Gasbrenner habe ich meistens gute Ergebnisse erzielt. 
Irgendwann bekommt das Die so eine Art Blasen:
https://richis-lab.de/images/GraKa_S3/ARK_06.jpg
Und dann degeneriert die Metalllage...
Mit meinem Brennofen habe ich mittlerweile einen sehr konstanten 
Prozess, der zusätzlich schnelles Arbeiten zulässt.

Hauptsache keine hochkonzentrierten, heißen Säuren. Diese ganz 
besonderen Lösungsmittel sind mir auch suspekt. Muss man erst mal 
bekommen und bezahlen können und dann ist das Zeug wahrscheinlich auch 
nicht gesund...

von ● Des I. (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite


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Richard K. schrieb:
> Dann musst du unbedingt meine ganze Website studieren!

hab zumindest schon mal den Trafo von mir wieder erkannt :-)

von Marek N. (Gast)


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Hallo Richard,

ich habe einen AD1139 im Keramikgehäuse, der auf dem Schreibtisch 
verstaubt.
Hättest du Interesse daran?
Wenn ich daheim bin, probiere ich, dir eine PN zu schreiben.

Beste Grüße, Marek

von Richard K. (richi123)


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Hallo Marek,

klingt interessant!

Ich freue mich auf deine PN!

Viele Grüße,

Richard

von Joerg B. (thals)


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Marek N. schrieb:
> ich habe einen AD1139 im Keramikgehäuse, der auf dem Schreibtisch
> verstaubt.


Neu kostet der knapp 1400 EUR bei Mouser. War der schon immer so teuer?
Bin auf jeden Fall schon auf die Bilder gespannt.

@Richard: Tolle Arbeit bisher, finde ich wirklich spannend.

von Richard K. (richi123)


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Danke Jörg,  positives Feedback motiviert natürlich!

1400€??? Ja Wahnsinn, da muss ich aufpassen!

von Soul E. (souleye) Benutzerseite


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Richard K. schrieb:

> 1400€??? Ja Wahnsinn, da muss ich aufpassen!

Das ist immer die Abwägung bei historischen Bauteilen, die hin und 
wieder noch als Ersatzteile gebraucht werden. Idealerweise schlachtet 
man eins das ohnehin kaputt ist.

von Richard K. (richi123)


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soul e. schrieb:
> Richard K. schrieb:
>
>> 1400€??? Ja Wahnsinn, da muss ich aufpassen!
>
> Das ist immer die Abwägung bei historischen Bauteilen, die hin und
> wieder noch als Ersatzteile gebraucht werden. Idealerweise schlachtet
> man eins das ohnehin kaputt ist.

Grundsätzlich hast du natürlich Recht.
Oftmals bin ich da etwas blasphemisch unterwegs und stelle die 
"wissenschaftliche" Erkenntnis über dem Erhalt alter Schätze...
Mal sehen was Marek sagt, vielleicht liegt das Teil nicht umsonst 
verstaubt auf dem Tisch. Das klingt nicht nach einem funktionsfähigen 
Teil.

von Marek N. (Gast)


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Moin,

nur die Ruhe. Andererseits werden ICs aus dem APOLLO-Programm decapped 
oder hier die LTZ1000 geschlachtet ;-)
Der AD1139 stammt aus einer Schrottbaugruppe aus einem "Precision 
Scientific Instrument". Solche finden sich immer wieder mal bei uns im 
Container. Vermutlich ist er sogar intakt, aber vielleicht Out-of-Spec 
oder vielleicht doch Defekt. Eine Testschaltung ist ja dank 
Parallel-Interface recht einfach.
Wie gesagt, der Baustein verstaubt hier schon seit Monaten auf dem 
Schreibtisch, denn als Briefbeschwerer ist er zu leicht.

Ich hab noch weitere Keramik- und Metal-Can-ICs in meinem privaten 
Museum, die ich dir zukommen lassen kann.
Hast PN.

Beste Grüße, Marek

von Richard K. (richi123)


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Die LTZ1000 war nach Aussage des Spenders "verrauscht". :)

Sehr schön! Ich melde mich heute Nacht, sobald ich einen Überblick habe.
Danke schon mal!

Viele Grüße,

Richard

von Richard K. (richi123)


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NEWS:

Ich habe ein weiteres MEMS-Mikrofon geöffnet, ein ST MP23DB01:

https://richis-lab.de/MEMS_03.htm

Dieses Mikrofon ist etwas einfacher aufgebaut. Die Kapazitätsänderung 
wird hier nicht differentiell vermessen.

von Richard K. (richi123)


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Guten Abend,

hier ein Beschleunigungssensor, der meines Erachtens kein wirklicher 
MEMS aber hochinteressant ist:

https://www.richis-lab.de/MEMS_04.htm
Danke an Harry!

Der Sensor arbeitet thermisch, ohne bewegliche Elemente. Ein eigenartig 
erscheinendes Messprinzip, das aber anscheinend sehr gut funktioniert.


Bei diesen Bildern sieht man auch mal schön was ich so auflösen kann. 
Wie schon öfter erwähnt: 5µm sind eigentlich immer möglich, weniger 
manchmal auch. :)

von Richard K. (richi123)


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Für die MEMS-Interessieren hier ein kleines Update.
Danke Dirk Zielke konnte ich noch ein Bild eines ADXL202 hochladen:
https://www.richis-lab.de/ADXL213.htm#ADXL202
Das Teil scheint das Vorgängermodell des ADXL213 zu sein. Das 
MEMS-Element hat sich stark geändert, die Auswerteelektronik wurde aber 
fast komplett übernommen.

von Richard K. (richi123)


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Sollte sich jemand speziell für MEMS-Bauteile interessieren und nicht in 
meinem Optoelektronik-Thread mitlesen, dem verlinke ich hier meine 
Analyse des Infrarot-Kameramoduls Flir Lepton 2.5:

Beitrag "Re: Optoelektronische Bauelemente - Die-Bilder"

von Richard K. (richi123)


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Es wird mal wieder Zeit für einen MEMS-Baustein. Dann gehen wir doch 
gleich in die Vollen und schauen uns den 9-Achsen-Sensor BNO055 von 
Bosch an:

https://www.richis-lab.de/MEMS_06.htm

Das Teil kam von Stephan D. (50plus).

von Stephan (Gast)


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Sehr gerne - wie immer SUPER Arbeit!
Danke Richard
Stephan

von Richard K. (richi123)


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Danke!
Ebenfalls sehr gerne! :)

von Richard K. (richi123)


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Hier hätte ich dann noch ein 2-Achsen-Gyroskop:

https://www.richis-lab.de/MEMS_07.htm

Die Bilder kommen nicht von mir, wurden mir aber freundlicherweise zur 
Veröffentlichung zugeschickt.

Interessant finde ich vor allem die "Umleitung" der horizontalen 
Schwingung in eine vertikale Schwingung.

von Richard K. (richi123)


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Von Stephan D. (50plus) hätte ich dann auch noch einen Bosch BMP280, 
einen Absolutdrucksensor:

https://www.richis-lab.de/MEMS_08.htm

von Marek N. (Gast)



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Lustig!
Ich habe vor kurem auch einige BMP280 bestellt in China.
Bei einem war die Metallkappe schon in der Verpackung abgefallen, also 
mal genauer untersucht.

Leider gibt unsere Mikroskopkamera von dnt [1] leider nicht so viele 
Details preis, wie Richards Aufbau.

Einen anderen Sensor habe ich versehentlich an 5 V angeschlossen und er 
reagiert nicht mehr. Durch das Loch im Deckel sieht man die Kristalle 
des kondensierten Magic Smoke ;-) Wahrscheinlich sind es Rückstände vom 
Fluss- oder Reinigungsmittel.

Beste Grüße, Marek

[1] Ähnlich: 
https://www.amazon.de/DNT-DigiMicro-2-0-Scale-Mikroskop/dp/B002FB7IIE

von Richard K. (richi123)


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Die sind wohl nicht mit allzu viel Liebe bestückt worden. :)

von Marek N. (Gast)


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Wie meinen Sie das?
Die Sensoren waren schon auf den Adapter-Platinen bestückt. Da habe ich 
nichts dran gemacht.
Oder kann es sein, dass wenn der Bestückungsautomat zu viel Druck auf 
das Bauteil ausübt, dann der Deckel abspringen kann?

von Stephan (Gast)


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Marek N. schrieb:
> Oder kann es sein, dass wenn der Bestückungsautomat zu viel Druck auf
> das Bauteil ausübt, dann der Deckel abspringen kann?

Na, das müsste dann aber schon sehr viel Druck sein;) m.E. Ist es 
wahrscheinlicher, dass es sich bei Deinen vorbestückten BMPs um nicht 
ganz Originale handelt 😗
Bei unseren originalen BMP280 (etwas mehr als 10 verarbeitet ;) ist 
jedenfalls noch kein Deckelchen abgefallen (… doch einer: bei Richard)
Kannst ja mal ein paar an Richard schicken…

von Marek N. (Gast)



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Stephan schrieb:
> dass es sich bei Deinen vorbestückten BMPs um nicht
> ganz Originale handelt 😗

Davon ist auszugehen ;-)
Oder zumindest Produktions-Ausschuss. Ich hätte vermutet, dass die 
Öffnung mit einer Art Kapton-Folie versiegelt wird, die erst nach dem 
Waschen der Baugruppe entfernt werden darf.

Ich hab den offenen Sesor mal unter unser Mantis-Mikroskop gehalten.
Da sieht das schön räumlich aus. Leider können die Handy-Photos das 
nicht abbilden.
Da ist das Focus-Stacking von Richard schon eine ganz andere Klasse: 
https://www.richis-lab.de/images/MEMS/08_03.jpg

von analyselabor (Gast)


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Deutlicher Unterschied:
Bei Richards Sensor befinden sich die Ballbonds auf dem Substrat 
(unten). Die Wedges sind Stitch on Ball.

Bei Mareks ist es andersrum..

von Richard K. (richi123)


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Marek N. schrieb:
> Wie meinen Sie das?
> Die Sensoren waren schon auf den Adapter-Platinen bestückt. Da habe ich
> nichts dran gemacht.
> Oder kann es sein, dass wenn der Bestückungsautomat zu viel Druck auf
> das Bauteil ausübt, dann der Deckel abspringen kann?

Ich meinte, dass die Teile beim Bestücker der Adapter-Platinen 
vielleicht nicht mit der notwendigen Sorgfalt gelötet wurden. Diese 
Platinchen sollen schließlich immer maximal günstig sein. Vielleicht war 
die Temperaturkurve nicht so wie sie sein sollte.
Oder es handelt sich wirklich um Ausschussteile, bei denen der Deckel 
von Anfang an nicht ordentlich fixiert war.

von Stephan (Gast)


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Marek N. schrieb:
> Ich hätte vermutet, dass die Öffnung mit einer Art Kapton-Folie versiegelt wird, 
die erst nach dem Waschen der Baugruppe entfernt werden darf.

Nein, die sind ohne verschluss der öffnung im gurt. Das daBla spricht 
auch nix von "Verschluss der öffnung". "Waschen der Baugruppe" ist zum 
Glück bei modernen Lötpasten normalerweise unnötig.

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