ジーダス

製品情報

Micro Relay, DC-6GHz Datasheet

動的再構成マイクロストリップラインリレー

Micro Relay, DC-6GHz Datasheet

DC-6GHz

DC-6GHz

概要:

このXidasのマイクロリレーは世界初の機械構造式リレーで構造は一般的なリレーとほぼ同等です。コンタクトマテリアルはアプリケーションや使用環境に応じカスタマイズも可能です。入出力も様々な形式で設計可能です。例えばDPDT等も多少のモディファイで対応できます。

構造:

Xidasのマイクロリレーは従来型のリレーと電気的構造は同等です。異なる点は接点ではなく伝送線路でリレーのOn/OFFの状態を動的に再構成する点です。ポイントコンタクトではなく下記の無損失のマイクロストリップライン構造の伝送線路を構成します。マイクロストリップ線路はマイクロ波領域では理想的な伝送線路です。

DC-6GHz

DC-6GHz

製造方法:

Xidasの小型化異種材料成型に薄膜形成の様な、又は半導体製造の様な連続ラインでは製造しません。
長い線形ラインは不要な代わりに、非連続な製造ラインが必要で、最後にアッセンブリ工程に進みます。利点としては、半導体の様な高額なレクチルが不要、モディファイが容易、派生品種を同時に製造できるなどがあげられます。しかしながら、非連続製造ラインでは、各工程の受け持ちのレシピが複雑になり多くのラインを同時に運転しないといけません。半導体の最低数量は10万個以上/ロットに対し中規模の製造も可能な事がMEMSに対する利点です。

機能:

SMT 4mmX4mmX2mm
DC-6GHz 挿入損失< 0.2dB VSWR <1.15 アイソレーション> 30dB
高電力スイッチング
DC抵抗 0.15Ω
低消費電力

応用例

測定器 計測システム
自動計測測定 半導体テストシステム インサーキットテスタ
通信
衛星通信 VSAT 5G基地局 5Gスマートフォン Wi-Fi
中長距離無線システム ビデオ切り替え
メディカル
医療システム MRI
航空宇宙 防衛
フェーズドアレーシステム VSATアンテナ VSAT地上局 防衛無線通信

機械的仕様

DC-6GHz

技術仕様(マイクロ波 RF特性)

DC-6GHz

外形寸法と回路図

DC-6GHz

Xidasマイクロ波リレー誕生の背景

Xidasが開発しAmargaで小型化に成功した最初の製品がMEMS業界で永年要求され実現に至らなかったマイクロ波(ミリ波)用の高性能な機械式リレーでした。
このリレーは世界的に有名な航空宇宙・防衛企業である「ロッキード・マーティン社」が気付き世界最初の顧客となりました。当時の会社名インテグラ・デバイセズはスタートアップ企業としては珍しく、事業開始の早い段階で顧客からの資金提供を受けることができました。機械式リレー(スイッチ)は、高周波信号を制御する切り替え用で、主に第5世代(5G)通信ネットワークは従来から、さらに周波数の高いマイクロ波で通信することで高速接続を可能にする通信技術です。Xidas社のミリ波リレーで解決しようとしている問題は、さらに高い周波数での伝送可能な特性を持ちます。
レーダー、EW、軍事通信システムは様々な周波数、帯域幅、パワーレベルで動作します。
海軍、陸軍、空軍は、フェーズドアレイや無人航空機システム等の用途で、小型で高性能な製品を求めています。SWAPc(サイズ、重量、電力、コストの削減)は、次世代RFマイクロエレクトロニクスの研究開発において、引き続き大きな優先事項となっています。Xidasの防衛用マイクロ波/ミリ波マイクロコンポーネントは、これまでの大型機械ソリューションに比べ極端に小さく、軽く、低コストです。

EH-EDU-1

Energy Harvesting Educational/Development Kit(環境発電開発キット)

EH-EDU-1

環境発電の調査を始めるなら、このキットからスタート!

環境発電から電力変換・充電・応用まで、このキットのみで実現化検討が可能です。

EH-EDU-1

概要:

環境発電向け教育用開発キットEH-EDU-1は、エネルギーハーベスティングを電子機器の電源供給に活用しようと検討中の全てのお客様対し、導入及び試験・評価用の優れたツールキットです。

このキットは、環境発電の初心者や学生から環境発電素子のプロフェッショナルまで、誰にでも試験確認が即座に実行できる、多くの発電方法に最適になる様に企画された商品です。

この教育用開発キットには、以下の部品が含まれています。
1. 評価プリント基板
2. Xidas製UNIV-1:電源管理用エネルギーハーベスティングモジュール
3. Xidas社製VEG:振動エネルギーハーベスティング発電機
4. パワーフィルム社製の「LL200-2.4-37」屋内用ソーラ電池
5. Xidas社製バッテリー「RHB-1530」

基板実装済のUNIV-1は太陽電池、圧電素子、MEMS、熱電発電機等の少量のエネルギーを取り込み、リチウムイオン二次電池、薄膜電池、従来のコンデンサなどの蓄電素子に連続的に充電するように設計した、ターンキー方式の表面実装モジュールです。この電源モジュールは、特にIoTやバッテリーレスシステムの電源として有用です。またこの開発キットには、振動実験や応用検討の為のXidas VEG(環境振動発電機)と、ソーラ応用のためのPowerフィルム社製の高性能屋内ソーラーパネルが付属しています。
このキットでお客様は一般的で実現可能な2種類のエネルギーハーベスティングを試す事が可能です。どの様な環境発電が対象になる、アプリケーションに最適かを柔軟に判断することができます。この評価ボードには、システム出力と安定化出力の両方が確認可能です。負荷や接続する予定のセンサー等に応じてユーザーが電圧などを選択できます。

開発の背景:

1.1 エネルギーハーベスティングとモノのインターネットについて

エネルギーハーベスティングとは?

エネルギーハーベスティングとは日本では環境発電と呼ばれています。環境中に存在するエネルギー源からのエネルギーを収穫して使用する迄の一連の技術です。エネルギーハーベスティング素子又は発電器を使用する利点は、捨てられたエネルギーや単に浪費されたり、使用されないエネルギーを利用する事が出来る様になる事です。太陽エネルギーや風力エネルギーの様な自然現象だけでなく人工的な環境からも得ることができます。

モノのインターネット(IoT)は、インターネット上で無線接続された物理的なセンサーやデバイスのネットワークと表現することができます。ワイアレスIoTの応用は家庭だけに留まらず、無限の応用が可能であり、日々その数を増やしています。将来的には、環境に関するあらゆることを判断できるセンサーでいたるところにある統合「スマート」シティも出現するかもしれません。ワイアレスIoTセンサーにとって、なぜエネルギーハーベスティングの概念が重要なのでしょうか?IoTセンサーが開発多く使用される規模になると「これらのセンサーを動かすのは何か? "どの様にしてセンサーを動かすのか?" という疑問が出てきます。ワイアレスIoTセンサー利点を生かすには電源はどうやって確保するのでしょうか?

従来は解決策としてセンサー用の電池搭載や充電式電源が使用されていました。しかし、電池の寿命は短く、時には電池切れになり交換が必要でした。場合によっては1年以内に消耗してしまうこともあります。例えば、温室の中にセンサーがあって 温室内の空気や湿度が植物に適しているかどうか、環境測定を行うセンサーがあるとします。センサーは、温室の天井に取り付けられています。一度取り付けてしまうと手が届きにくい場所だと思います。どうすればいいのか?解決策は?これまでの質問で述べたように、エネルギーハーベスティング発電機は、電池交換は嫌だ!という基本的課題に対応できます。温室の場合は太陽エネルギーの量を考えると、太陽電池を使用するのが明らかな解決策です。この分野では多くの蓄電に関する改善がなされています。Xidasはこの目的のために、簡単に実装でき、低コストの電源管理ソリューションを提供する最前線にいます。

EH-EDU-1

XidasのVEGや太陽電池はセンサーに直接接続するのは非効率的です。また、出力を制御する方法がないため、以下のような問題が発生する可能性があります。例えばセンサーへの過電圧または低電圧の供給を含む多くの問題があります。
確かにエネルギーハーベスティング発電機は、ソーラーパネルに接続されたLEDのような回路に電力を供給することができます。しかし、それだけでは効率が悪く電源として使用はできません。パワーマネジメントIC(通称:PMIC)を使用することで、発電機で生成されたエネルギーを蓄え、回路に十分な電力を供給することができます。エネルギーハーベスティング発電機が回路に電力を供給してはならない理由の一つは発電量と電力消費量が一致しない場合があるからです。もう一つ大事な事は、蓄電池などは、必要なときに安定した電力をセンサーに供給する為に、接続された蓄電デバイスが常に一定の条件で動作する事を常に確認し、蓄電デバイスの破損や寿命の低下を防がなければなりません。この教育用キットには、モジュールとバッテリーだけでなく、2種類のエネルギーハーベスティング発電機も含まれています。振動エネルギー発生装置「VEG-xxHz」と、屋内用ソーラーパネル「PowerFilm」です。

特徴

■DC又はAC 入力ソース(整流機能内蔵)
■最大電力点追跡(MPPT)
■短絡およびESD保護付き高電流及/低電流出力
■過充電および放電保護
■Li-Ionバッテリおよびスーパーキャパシタ充電コントローラを内蔵
■コンパクトサイズ
■プラグアンドプレイ設計

EH-EDU-1

付属品VEG(振動発電機)の仕組み

電磁振動による周囲の運動エネルギーを電気エネルギーに変換するものです。これはXidasのエネルギーハーベスター製品であるVEGシリーズで紹介されているコンセプトです。振動エネルギーハーベスタは、電磁コイルトランスデューサを使用してAC電圧を生成します。

VEGの仕組みは?

VEGは、電磁コイル変換器を用いてACの電圧を発生させます。
磁束密度Bが一定の電磁コイル変換器が、辺の長さlと巻き数Nの長方形のコイルに対して移動する場合、コイルに発生する起電力(emf)は次のようになります: emf = -NBlv ここで、vはコイルに対する磁石の速度であり、誘導されるemfの極性はこの運動方向と反対になります(左図参照)

この誘導起電力は振動の速度に比例するため、トランスデューサの機械的アセンブリは特定の共振周波数に調整されており、特定の振動応答で振動します。振動エネルギーの収集は圧電トランスデューサでも行うことができますが、圧電式では高い共振周波数でしか効果がありません。実際の想定アプリケーションでは、このエネルギーハーベスターは常時稼働している大型の機械がある産業環境を想定しました。結果素晴らしい選択肢となる事が分かりました。ほとんどの産業機械は20Hzから60Hz程度の共振周波数を持っています。共振周波数は振動の振幅が最大となる、筐体等の自然共振における振動のことです。機械が長時間稼働する場合には、この振動エネルギーハーベスタを使用して、周囲の振動エネルギー、つまり「無駄な」振動エネルギーを集めることができます。

付属品VEGの利点

高性能 - 100Hz以下、0.5g以下の低振動で大きな出力を得ることができます。
低コスト – 現実的な価格を実現!
信頼性 - 一般の環境ではVEGとVP3は10年以上の寿命があります。
最適化 - 共振周波数別の商品を選択することで、最も最適化されたVEGで、接続されたデバイスに最大限のパワーを与えることができます。

デメリット

エネルギー源が必要 - 振動エネルギーを得るためには、VEGが取り付けられた機械が稼働していなければなりません。

「TURN-KEY POWER MANAGEMENT FOR ENERGY HARVESTING」

環境発電用エネルギーマネージメントモジュール

EHM-UNIV-1

環境発電(振動・光・電波・MEMS・太陽光・RFレクテナ・放射線等)向けエネルギーハーベスティングの電力変換用モジュール

環境発電用エネルギーマネージメントモジュール

Xidas EHM-UNIV-1 は太陽電池、圧電、電気機械、熱電発電機などのソースから少量のエネルギーを取り込み、充電式リチウムイオン電池、薄膜電池、または従来のコンデンサなどの蓄電素子を連続的に*トリクル充電するように設計された小型のターンキーモジュールです。このモジュールは小型電子機器やバッテリーフリーシステムの電源として特に有用です。Xidasの小型ハイブリッドスーパーキャパシタ/リチウム電池RHB-1530と併用することで、ワイヤレスセンサーの駆動に理想的なソリューションを提供します。

*トリクル充電(継足し充電)微弱な電流で充電し続けることを言います。充電池時間の経過で少しずつ放電され蓄電量が減ってきます。

入力

EHM-UNIV-1は最先端パワーマネージメント集積回路(PMIC)とそれをサポートする回路を組み合わせたもので、必要な外付け部品の数を減らし、環境発電の開発コストを削減します。信号コンディショニングは、DC入力ソース(太陽電池など)用の直接入力、またはACソース(電磁変換器など)用の内蔵整流回路を提供します。この入力コンディショニングとPMICにより380mVという低い信号からのエネルギーハーベスティングが可能になります。

Xidasについて

Xidas IoTは画期的な特許技術とアーバイン校の専門知識を活用し、インテリジェンス、ゼロパワー(エネルギーハーベスティング)を組み合わせたエッジソリューションを設計および製造します。
Xidasは数十年にわたる3D製造とマイクロエンジニアリングの専門知識を備えており、IoTイノベーションのための米国国立科学財団のパートナーです。
同社は、IoTテクノロジーの価値について米国議会で証言した5社のうちの1社でした。
この製品は、世界では初めてのものであり、IoTを活用した社会の可能性を妨げる従来の制限を打ち破ります。

Xidas

環境発電用パルスバッテリー

RHB-1530

環境発電(振動・光・電波・MEMS・太陽光・RFレクテナ放射線等)向けの専用バッテリー

環境発電用パルスバッテリー

ワイヤレスセンサーは独特の電力消費特性を持ち、電池に大きな負担をかけています。インテリジェント・センシングの増加に伴い、センサーは機械の異常を分析し、アラームや環境を監視しネットワークを意識してネットワークに送信することが可能になりました。その結果、監視中の小さな電流消耗(1mA未満)から送信時の大きなパルス(WiFiの場合は150mA~250mA)に至るまでの電力要求が発生し、電池出力電圧を使用不可能なレベルまで低下させ、標準的な電池寿命を大幅に短縮します。このバッテリーは長寿命で大電力と小電力が時間と共に変化するIoT向けに開発したものです。

電圧 4V
容量 3.6V
放電電流 125mA
パルス電流能力 3000mA
放電終了電圧 2.5V
最高充満電圧 4.1V
充電電流 4.1V
最高充満電圧 50mA
動作温度範囲 -40°C~85°C
セルインピーダンス 1kHz, RT max 120mΩ
公称エネルギー 最大0.6Wh
直径 15.1mm
重量 10.0g
Xidasについて

Xidas IoTは画期的な特許技術とアーバイン校の専門知識を活用し、インテリジェンス、ゼロパワー(エネルギーハーベスティング)を組み合わせたエッジソリューションを設計および製造します。
Xidasは数十年にわたる3D製造とマイクロエンジニアリングの専門知識を備えており、IoTイノベーションのための米国国立科学財団のパートナーです。
同社は、IoTテクノロジーの価値について米国議会で証言した5社のうちの1社でした。
この製品は、世界では初めてのものであり、IoTを活用した社会の可能性を妨げる従来の制限を打ち破ります。

Xidas「VEG」

振動発電機

Vibration-Based Energy Harvesting Generator

振動を利用したエネルギーハーベスティング発電機VEGシリーズ

振動発電機

電磁技術を利用して微小な振動を電力に変換

環境(産業機械など)などの揺れを電気エネルギーに変換する発電機で100Hz以下の低振動プロファイルと1g以下の加速度でも、この業界初エネルギーハーベスタは10mW以上の電力を発生できます。Xidasは数十年にわたる3D製造の研究を活用しIoT市場の最大の課題バッテリー寿命問題に費用対効果の高いソリューションを提供します。
IoT使用されるワイヤレス・デバイスはすべて、エッジ・デバイスの駆動とバッテリの電力容量とのバランスをとる必要があります。ワイヤレス・センサ寿命、電池寿命はワイヤレスIoT製品にとって最も重要な仕様となります。
IoTセンサーから電池や配線を外すにはエネルギーハーベスティングソリューションが最適解です。Xidasは振動の大きな20Hz (VEG-20)、30Hz (VEG-30)、50Hz、(VEG-50)、60Hz (VEG-60)、および70Hz (VEG-70)用VEGを提供しています。振動源の共振周波数を調べ最適な共振周波数のVEGを選択できます。その他の対象共振周波数についてはご相談いただければ対応させていただきます。VEGユニットは、お客様のワイヤレス・センサー筐体内での使用を考慮し製造されています。

振動発電機

振動発電機

振動発電機

PDF資料にて詳細をご覧いただけます

「VP3」パワーポッドでIoT業界により廃棄される
バッテリーの埋立て問題に取り組みます!

製品VP3 バイブレーション・パーペチュアル・パワーポッド

XIDAS IoT

商品種類エネルギーハーベスティング永久電池 (環境発電機)

XIDAS IoT

パーペチュアル・パワーポッドは、エネルギーハーベスティング技術を利用しています。
環境からエネルギーをとらえる技術で環境振動・機械振動)を電気に変換し、それを電力に変換して、専用の内部バッテリーを充電します。独自のアナログブースト回路と専用のバッテリ統合により、VP3は最長20年間のIOT機器やワイアレス機器に電源を供給します。
様々なセンサーには電力供給用の電線やバッテリーが必要でした。この製品で電池や電源配線を捨てることができます。設置コストの関係で、今まで不可能だった場所や物に、監視機能を追加することができます。どのようなセンシングアプリケーションであっても、ワイヤレスセンサーの最大課題は電力供給です。数年毎にッテリーを交換することはメンテナンスの頭痛の種でした。今後次世代システムの実装の最大の課題とも言えます。Xidas IoTのバッテリーソリューションが全て解決します。電池交換はもう不要です。

▼主な特徴とスペック

センサー寿命は最長大20年*。
加速度1G以下の振動で最大10mWの発電
小形(直径54mm×高さ42mm)
パワーハンドリングはすべてのワイヤレス技術に対応
- 低電流デバイス(BLE、ZigBee、LoRa、Sigfox、NB-IoT
- 大電流動作(WiFi、携帯電話)
プラグアンドプレイ
- 既存の機器との統合が容易な出力
- コンディショニング回路不要
堅牢なデザイン
- 丈夫で防水性に優れたIP67筐体
 - 使用環境気温:20~+85℃

XIDAS IoT

▼ターゲットアプリケーション

電池の必要な全てのモニタ機器・センサー

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技術情報

Xidas各種資料をダウンロードいただけます。

XIDASの電源ソリューションの詳細はPDFをご覧ください。

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会社紹介

VP3デモ

製造技術紹介とIoTについて

メーカー情報

モノのインターネットでは数十億のデバイスがインターネットに接続されます。今世紀で最も有望な技術イノベーションです。
Xidas社は、IoTソリューションの数十年にわたる3D製造とマイクロエンジニアリングのブレークスルーと業界に関する深い専門知識を持ちます。
XIDAS製品は、業界初の市販製品IoTを社会の可能性を阻む電源問題を打ち砕きます。
パワーソリューションXidas社は、IoT最大課題である電池寿命問題に高いソリューションを提供します。環境からのエネルギーをIoTに必要な電力に変換します。
Amalga(tm)と呼ぶマイクロエンジニアリング新しい構造パラダイムで、最新の微細加工でマイクロスケールでの集積を可能にしました。XIDASのエンジニアは、超小型、高精度センサー、アクチュエータ、および3Dマイクロメータ部品を製造するために、何百もの材料とプロセスのツールを開発しました。このアプローチを使用して、XIDASはこれまで不可能であった微細なデバイスとシステムを製造することができます。Amalga(tm) はまさにイノベーション技術です。

XIDAS Amalga
XIDAS Amalga

Amalga™
a new miniaturization paradigm

Xidasのアマルガ™と呼ぶUCIで研究のマイクロエンジニアリングは革新技術です。マイクロマシン製造技術をシリコンプロセスで半導体製造するMEMSプロセスの限界を超え、マイクロスケール新製造技術での異種メカ集積へと移行させています。Xidasのエンジニアは、超小型、精密センサー、アクチュエータ及び3Dマイクロ構造を製造するために数百種類の材料とプロセスを利用しています。Xidasはこれまで製造不可能であった微細デバイスとシステムを製造することが可能になりました。Amalga™の可能性は驚異的で、15年以上の研究でXidasチームはこの製造技術による破壊的なイノベーションを可能にする設計方法を生み出しました。

序章:マイクロデバイスの新しい製造方法

マイクロエレクトロメカニカルシステム(MEMS)はセンシング、ルーティング、又はアクチュエーション機能を実行するように設計された、微小可動部を持つ小型デバイスの一種です。MEMSは通常薄膜加工技術を用いてシリコン半導体工場で製造されており、製造インフラは比較的成熟してきています。
設計者は高品質で高歩留まりの最適化された製品を製造することが最近は可能になっています。MEMS技術は1980年代にIBM、バークレー、スタンフォード等で行われた初期研究から始まり、長年にわたってDARPAが大な支援をしています。現在MEMSでの製品には圧力センサーや加速度センサーやジャイロスコープそしてマイク、映写用のマイクロミラーアレイなどが商品化されました。これらのMEMS製品が商業的に成功し、市場の需要が高まっているにもかかわらず、小型化に成功した民生品は比較的少ないのが現状です。現在はリレー、アクチュエータ、センサさらにコンポーネント市場全体の8%未満がMEMSソリューションで満足しています。
この問題の大部分はMEMSの製造方法にあります。Xidasは微小電気機械部品の設計と製造に対する、MEMSに変わる新しい特許取得済みのアプローチにより、この大きな市場ギャップを埋めようとしています。

コンベンショナル・マイクロデバイス(MEMS)の製造 シリコン

小型デバイスを構築する為のシリコンパラダイムには明確な利点があり、特に半導体製造の大規模な装置の借り入れが容易く転換可能という経済的利点があります。MEMSデバイスの製造に必要なノウハウ、材料、プロセス、テスト手順、およびツールは、半導体産業と類似しているかあるいは同一であることさえあります。多くのMEMSファウンドリや研究機関は、旧型の半導体デバイス向けの古い半導体製造装置を利用しているため、独自製造装置を調達する必要性が減り、製造装置生産者に第二の人生を与えます。不利な点は半導体製造戦略は、薄膜堆積を利用しており、各層が前の処理された層の上に堆積または成長して、構造体の最終的なウェハを製造します。
半導体製造工程を使用するMEMSでは、高いパターニング精度を得ることができますが、材料の数を厳しく制限しています。すべての材料がすべてのプロセスに耐えなければならないのでシリコン製造の製造プロセスは、物理的または化学的気相成長、リソグラフィー、およびエッチング工程で製造しなければなりません。さらに、任意層上の任意の歩留まりの損失が他の全層に影響を与えるので、プロセスの歩留まりが倍増します。

XIDAS malga

もう一つのMEMSの欠点は、表面微細加工のプロセスでは、本質的にフラットな2D構造です。バルク微細加工は、より高いアスペクト比(いわゆる "2.5D")ではあるが2D構造が本質です。ほとんどの場合シリコン半導体の高アスペクト比で複雑な3次元構造を製造すること困難であり、ポリマー、複合材料、積層体、金属、セラミックス、半導体、生体材料など、異なる材料や技術を利用する集積化されたデバイスを構築することは困難です。このMEMS製造法制限は製造プロセスと利用可能材料の制限で設計の方向性が決められます。結果MEMS最終製品設計者に大きな制約をもたらします。
シリコンMEMSデバイスの問題として最終工程のパッケージングです。
すべてのマイクロマシンデバイスは、最終的にハウジングに入れデバイスへの電気的接続を可能にし(ほとんどの場合)環境へのアクセスを可能にしながら、デバイスを環境から保護する必要があります。
MEMSバイスは非常に壊れやすいため、製造された基板(ウェハなど)からパッケージ化に細心の注意を払う必要があります。MEMSデバイスの最終コストの50~80%がパッケージングに関連するコストであることはよく知られています。
最後にシリコンは、有用な多くの材料とは整合性がなく、多くの場合は特定のMEMSアプリケーションに使用するには絶対に間違った材料選択であることが重要です。たとえば光学デバイスには特定の屈折率の光学的透明材料が必要でデバイスにはポリマー(低温で処理する必要がある)などの延性の材料や適合性材料が必要な場合があります。XIDASで研究中のバイオメディカルアプリケーションには、生体適合性のある材料(通常シリコンは適合性はありません)が必要です。

破壊的イノベーションAMALGA™

半導体製造業には、薄膜化、シンギュレーション、パッケージング、プリント基板へのアセンブリなど半導体デバイスの最終工程を行う製造業があります。パッケージングとプリント基板製造は「ポスト半導体製造」(PSM)と呼ばれ過去15年間でPSMの技術はプリント基板の製造業者が小型、高性能、低コストの要求の民生用電子機器製品を生産の為に、品質と洗練されてきました。もはや半導体製造に付属する「ローテク」な二次産業ではなくPSM業界は複数の材料や部品を用いた複雑な3D製品を日常的に生産しています。
PSMは複雑な構造に主にラミネート戦略を使用して、半導体製造とは異なるアプローチを使用しています。
異層の材料(フィルム、フォイルなど)が構造体の最終品を製造するために接着されます。この戦略は複数の材料の層を持つ最終デバイスはMEMSと似たような結果をもたらします。 
PSMのラミネートアプローチは機械的プロセスであるため、制限がありますが、多種多様な製造プロセスおよび材料が使え各層の製造を、最適化プロセスの製造業者に外注することができます。過去15年間カリフォルニア大学のCALIT2研究施設で政府の助成金の約2000万ドルでマーク・バックマン教授(PhD)とG.P.リー博士はPSMを介して複数のマイクロ機械デバイスを構築を実証してきました。
この新しいパラダイムは異なるプロセスとアプローチの融合を可能にする技術名としてMEMSに代わりAmalga™と名付けられました。

XIDAS malga

XIDAS発電素子の構造

各レイアは様々なプロセスと材料を用いて別々に構築されています。
射出成形構造層 レーザー成形 光学 機械層 3次元電鋳機械層 多層基板 回路層

全ての構成がメカニカルなレイア―です。これはMEMSでは不可能なダイナミックレンジと精度を生み出します。半導体製造装置では不可能な動作や3次元の動きも製造可能にします。 この図はVP3に使われている技術です。
コイルと磁石と板バネの単純構造でファラデー発電機を形成しました。実に200年前の発電方法です。
板バネはいつまでも揺れ続ける事が出来るので、一瞬の振動でも継続的振動でも揺れは継続します。それは板バネの抵抗が少ないからです。色々なハーベスティング発電方式にも微小化でのメリットがあるのではないでしょうか?
大型化を考える前に、微小化高集積化がXIDASの提案です。

多くの材料の選択/より簡単な統合/より簡単な梱包/低コスト生産

構造材料、生体適合性材料、光学材料、電子材料、特殊材料など多くの材料とプロセスで製造します。機械層は別々に用意し積層するレシピですべて材料が同一工場である必要はありません。
集積化や3D化が必要な場合、半導体製造より安価で大型積層部品の一括製造が可能です。さらに後からさらに積層する場合でも製造できるため歩留まりが高くなる可能性があります。異なる製造装置の最高の能力と製造方法に応じて異なる層も製造することができます。シリコンMEMS製造は層ごと製造業者がすべての層の製造に精通していなければならず、ある層で歩留まりが低下すると最終製品が台無しになってしまいます。

XIDAS malga

適用分野

ワイアレスIoTによる予防保全の実現

Xidasのエネルギーハーベスティングが産業機械、インフラストラクチャー、船舶/潜水艦の予防保全におけるイノベーションを推進

Xidasは振動エネルギーを回収し、振動する機械の稼働状態監視の為に使用する、ワイヤレスセンサー向け永久に電源を生成する事の出来る、業界初の振動エネルギーハーベスティング技術「VEG」を発表しました。
この最先端の発電機は、これまで不可能な場所での予防保全アプリケーションを実現可能にします。
振動による環境発電はこれまで非常に高価でシステムコストは実現可能ではありませんでした。しかもIoT機器を動作させるためには十分な発電量が得られませんでした。産業機械やインフラの状態監視は予防的なアプローチであり、労働集約的な定期点検による機械の監視を行っています。不必要な予防交換や突然の故障による修理には大きなコストがかかります。予防保全の前段階の予測保全(産業用IoT機械状態監視)ソリューションへの移行には、無線センサーの使用で、プラント等の全ての機械の状態(データ)をクラウドに継続的に送信し、機械学習を利用して分析(予測)する必要があります。これで施設/保全管理者は、異常が発生した場合(や箇所)にのみのアラートを気にするだけで十分になります。定期点検に費やす保守予算は推定10%を節約できます。さらに設備のダウンタイムによる生産ロスなども節約できる様になります。
これまで70%以上の企業が予知保全ソリューションを検討してきました。それではなぜ全産業でたったの20%未満しか導入に成功していないのでしょうか?

理由の1つはワイヤレスセンサーに必要な数百から数千個のバッテリーを1~2年毎に交換しなければならないので、交換コストが頭痛の種でした。この現実的な悪夢が、ワイヤレス予測メンテナンスソリューションをあきらめた原因です。
Xidasの振動ベースのエネルギーハーベスティングを使用すればワイヤレスセンサーの寿命を延ばすことが可能になります。

XIDAS ワイアレスIoTによる予防保全の実現

アプリケーション例

● INTERNET OF THINGS

IoTアプリケーションは産業分野毎に異なります。ウェアラブルやスマートデバイス、インフラ管理、産業制御などの自動化さらにエネルギー管理、医療システム、ホームオートメーション、輸送、鉱業、スマートシティ、農業など様々なIoTでは超小型リレーやスイッチは使用されます。
Internet of Things(IoT)には様々なセンサとアクチュエータが必要で数十億のセンサやコントローラモジュールを低コストで生産する技術を開発しなければならないことを意味します。現在の製造技術では将来のIoTのニーズを満たすような小型デバイスを製造は困難です。
IoTデバイスは通常トランスデューサ、マイクロコントローラ、トランシーバ、電源で構成されています。
これらデバイスの多くは、ワイヤレスインフラが存在しないか、設置困難な場所での利用を可能にするワイヤレスコントロールが必要です。無線デバイスの使用は、柔軟性、実装の容易性、配置を容易にするしくみなど、有線方法に比べて利点があります。

● 5G TELECOMMUNICATIONS

IoTでは500億以上のデバイスがインターネットに接続され、より効率的な社会になります。スマート工場、都市、病院などのIoTアプリケーションは有望な価値を提供します。
次世代の通信技術5Gはミリ波の使用によってIoT接続要件を満たすことを目指し、無線事業者およびベンダーは2020年までに商業化ビジョンを掲げて5G技術を開発するためのR&Dに着手しています。
現在の携帯電話の周波数は2.4GHz上限ですが 5Gの初期は6GHz最終的には28GHz以上のミリ波になります。このミリ波の周波数では大量のデータを扱えますが、大きな制限もあります。
◇通信距離の制限
◇LOS 見通し内通信
◇小型化困難
◇高額なミリ波デバイス
限られた通信距離のために、ミリ波では基地局毎のカバレッジエリアが小さくなるため、モバイルグリッドは、現在より高密度になります。今後は既存の基地局に追加してマクロセルをビルや鉄塔に大量に追加する事で解決されます。道路上の様々な建物や電柱を物理インフラとして活用し基地局の大量展開も可能です。
しかし、現在のミリ波デバイスは高額であり費用対効果が高いものではありません。XIDASの製造技術は小型で低コストのミリ波部品とプリント基板を一括生産可能でこの課題を解決できます。

● AEROSPACE & DEFENSE

レーダー、EWおよび防衛通信システムは、様々な周波数、帯域幅および多種の電力で動作します。陸海空軍はフェーズドアレイや無人航空機などの用途で、小型で高性能な無線システムを要求しています。
次世代RFマイクロエレクトロニクスの研究開発において重要な事項でSWAPcがあります(サイズ、重量、電力、コストの削減)は性能と共に大きな優先開発目標となります。
XIDASのマイクロ波/ミリ波マイクロコンポーネントは、現在のソリューションと比較して、極めて小型で、軽く低コストです。

● TEST & MEASUREMENT

計測器や測定アプリケーションではインサーキットテスト、機能試験、認証試験、R&D測定のいずれの場合でも、テスト中に計測器を切り替える必要があります。多くのアプリケーションでは数千のリレーが必要です。小型高性能なリレーは今後も継続的に必要とされています。

● MEDICAL

現在の最先端分野における医療用センサの大部分はウェアラブルです。身体の持つ物理的データを記録するセンサは人体の様々なデータを収集して分析することで、予測医学(大規模なデータ分析により病気の可能性を予測し、予防措置を講じる)などの医療アプリケーションを可能にします。
しかし、人体の外部からのデータ収集は限度があります。代わるものとして人体埋め込み型センサがあります。しかしながら微小なサイズが必要であり、生体適合性材料で構成され、理想的にはバッテリがないため、製造が非常に困難で高額になってしまいます。XIDASのチームは、医師、材料、電気、マイクロメカニカルエンジニア(多くは博士号を所持しています)とポリマーを含む多種多様な材料の統合に関する15年間の研究から、ゼロパワー、埋め込み型センサを現在開発しています。

メーカ名

Xidas

(ジーダス)

所在地

46 Waterworks Way Irvine,California 92618

TEL

949-930-0147

URL

www.xidas.com

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