Iedereen kent natuurlijk de mechanische en quartz technologie, maar weet je ook wat een MEMS oscillator is?
Omdat miniaturisatie van quartzkristallen maar tot op zekere hoogte mogelijk is, vind je in mobiele telefoons en smartwatches die MEMS oscillatoren. MEMS oscillator staat voor Micro Electro Mechanical System oscillator. Mondjesmaat komen ze nu ook beschikbaar in horloges, omdat ze kleiner en nauwkeuriger zijn dan quartz kristallen.
Grand Seiko maakt voor hun Caliber 9S gebruik van MEMS technologie on precisie componenten te vervaardigen. Met die MEMS technologie kunnen mechanische en electromechanische onderdelen gefabriceerd worden.
Maar wat voor ding zit er dan in zo’n smartwatch? Heel eenvoudig gezegd is het een electronische component waarin op ingenieuze wijze een miniscuul stukje mechanica geëtst is op een stukje silicium. Silicium is het materiaal waar computerchips van gemaakt worden. Met die MEMS technologie kun je allerlei dingen vervaardigen, van tandwieltjes tot andere complexe structuren, maar voor zo’n oscillator wordt een miniatuur stemvork geëtst is. Denk aan de Bulova Accutron, maar dan héél klein.
De verwachting is dat deze oscillatoren ook in gewone horloges toegepast zullen gaan worden, vanwege het lage stroomverbruik, de hoge precisie en stabiliteit, maar ook omdat ze superklein zijn, veel kleiner dan zo’n quartzkristal.
Allemaal erg technisch, maar in dit filmpje zie je o.a. een aantal opnamen met een optische en een rasterelectronen microscoop, waar je het stemvorkje duidelijk kunt zien zitten. Uiterst ingenieus gemaakt. Zeer aan te bevelen om te bekijken.
Het filmpje is oorspronkelijk gemaakt om te laten zien dat die MEMS oscillatoren gevoelig zijn voor helium. Een quartzkristal zit in een metalen busje, maar die MEMS oscillator is gewoon een stukje silicium zonder bescherming. Helium kan doordringen in het silicium waardoor de oscillator niet meer werkt. Dit gebeurt al bij een concentratie van 2%. Uiteindelijk herstelt het zich wel weer, maar dat kan wel enkele dagen duren. En ondertussen is je smartphone of smartwatch dus zo dood als een pier, want de klokgenerator werkt niet. Uitgetikt, of beter gezegd uitgevibreerd.
Dus voor de liefhebbers van experimenten die een moderne iPhone of smartwatch hebben met zo’n MEMS oscillator: stop hem in een zakje, vul het zakje met helium (de ballonnenwinkel is je vriend) en aanschouw hoe je state-of-the-art mobiel een snelle dood sterft.
Let op: alles op eigen risico, ik aanvaard geen enkele aansprakelijkheid. So don’t blame me!
Voor meer info over MEMS hier nog enkele links:
https://www.mems-exchange.org/MEMS/what-is.html