– När vi kör den på max så har vi en luftvolym på ungefär 0,6 liter per minut med ett statiskt baktryck på 800 pascal. Vi räknar med att förbättra det och landa på över en liter med ett mottryck på en kilopascal och motsvarande storlek på chipyta, säger Mattias Holmer som är vd på Myvox.

Om flödet behöver vara större är det bara att addera fler chip. Om ytan är begränsad kan man stapla dem på varandra.

– De är som batterier – man kan seriekoppla och parallellkoppla, vi har testat det, säger Josef Hansson som är teknikchef.

Företaget har några tidiga kretsar i en hemsnickrad kapsel ute hos kunder, men ska köra fram en ny och förbättrad variant hos memsfoundryt Silex till sommaren. Kapslingen görs av ett externt kapslingshus.

– Vi har en väntelista på företag som vill ha. Det har varit begränsat av att vi inte har haft så många chip att skicka iväg, säger Louise Ribrant som är affärsutvecklingschef.

Men vi tar det från början.

Tunna membran i kisel kan användas till lite av varje. Belägger man dem med ett resistivt skikt kan de exempelvis mäta lufttryck eller acceleration, men de kan också ersätta kristaller i oscillatorer, skapa ljudvågor, lyfta små objekt eller fungera som en fläkt. De senare tillämpningarna kräver dock att man belägger membranen med ett tunt skikt av ett piezoelektriskt material och applicerar en lämplig signal som får dem att röra sig upp och ned – att vibrera.

Myvox har rötterna i ett EU-projekt som nyligen börsnoterade Silex i Järfälla drev inom medicinsk teknik. Projektet verifierade att tekniken fungerade och att den kunde användas till lite av varje. Myvox grundades 2018 i syfte att utveckla vidare applikationer som den här teknikplattformen kunde tänkas användas till.

Den ursprungliga idén var att använda membranen i en matris om 8 ✕ 8 eller fler till en ultraljudsradar som mätte avstånd och riktning till objekt, men också gav fysisk feedback.

Nästa spår blev att låta ljudvågorna plocka upp små elektronikkomponenter för att sedan placera dem på kretskort.

Därefter skiftade fokus till högtalare som skickade ljudet i en viss riktning. Sedan till små högtalare för exempelvis öronsnäckor (earbuds). Men även om ljudet var oändligt mycket bättre än de som används i konsumentprodukter, så gjorde prisbild, i kombination med vissa integrationströsklar, att den förutspått snabba marknadspenetrationen inte realiserades.

För knappt två år sedan skiftade fokus till fläktar som kan kyla allt från mobiltelefoner till övervakningskameror. De kan också användas för att suga in luft från omgivningen i en gassensor, eller blåsa rent linsen på en drönares kamera.

– Vi såg att det fanns andra fläktar med en relativt liknande teknik, som xMems. Vi tittade på om det var en möjlighet för oss och de första testerna utföll väl ut. Plus att vi lyckades komma på ett helt nytt sätt att göra det på, berättar Josef Hansson. 

Principen är densamma som i högtalaren. Men medan uppgiften för membranet i en högtalare är att flytta luften fram och tillbaka – skapa ljudvågor – måste en fläkt ta in luften och sedan skicka iväg den.

– Om man gör såhär, säger Mattias Holmer och rör händerna upp och ned lite i otakt, så får du ett tätt läckage. Det blir en membranpump.

Företaget har dock tagit tekniken ett steg vidare så att det bara behövs ett enda memb­ran, i praktiken en ”balk” – cantilever på engelska. Den rör sig upp och ned i förhållande till en ”vägg” för att skapa luftflödet.

– Varje gång membranet går upp över ytan så släpper det igenom lite luft. Sen går det ner och då vill luften gå tillbaka, men då är det stängt.

– Den här rörelsen skapar ett akustiskt tryck. När trycket går i den riktningen så är den öppen. När trycket går i den riktningen så är den stängd. Då får man en pump som pumpar lite luft varje cykel. Sen kör man väldigt många cykler, säger Josef Hansson.

För den aktuella geometrin är frekvensen är 40 kHz. Det går dock inte att reglera luftflödet med frekvensen, det minskar drastiskt så fort man avviker från resonansfrekvensen.

Balken är inte särskilt känslig om det skulle hamna dammkorn på den.

– Vi har inte gjort några mer omfattande tester men vad vi kunnat se är normalt damm inget problem.

Samtidigt är det rimligt att anta att luften kommer att passera in genom någon typ av filter eftersom man inte vill ha in partiklar i apparaten – eller vad det nu är man ska kyla.

– Där xMems behöver två membran räcker det med ett för oss. När vi lägger in ett andra membran så får vi inte riktigt dubbelt så stort flöde, säger Mattias Holmer och fortsätter:

– Sedan är inte det supertrivialt att få det att fungera när de ska ligga ihop. Men vi är övertygade om att det om en till två iterationer fungerar och då går vi förbi dem lite grann. 

Luften går rakt igenom chipet, från baksidan till framsidan, samtidigt som fläkten är relativt okänslig för hur omgivningen ser ut. Det innebär att man i motsats till vanliga fläktar kan pressa in luften i en smal kanal utan att tappa alltför mycket i flöde.

– Den märker i princip inte om vi sätter ett lock en halv millimeter ovanför den, säger Mattias Holmer.

I företagets demo sitter fläkten placerad mellan två centimetertjocka plexiglasskivor. Luften tas in från kanten och skickas ut åt andra sidan till ett mätinstrument som visar flödet.

Alla tillämpningar innebär inte nödvändigtvis att man tar in luft utifrån, det kan handla om att flytta luften inuti apparaten så att hela höljet kan leda bort värmen.

– Ta elcyklar till exempel. De har lite kraftelektronik som ofta kyls passivt idag. Då kan du bara ha en fläkt som blåser på krets­kortet på det ställe som blir varmast. Det ökar värme­avgivningen till omgivningen, säger Mattias Holmer. 

Robotgräsklippare och övervakningskameror är två andra produkter där det fungerar. Allt handlar inte om att kyla. I en gassensor kan fläkten suga in luft från omgivningen för att snabba upp mätningarna.

– Mycket av det som vi gör nu när vi går på mässor är att försöka lära oss vad det är man faktiskt kan använda den här till. Och att lära andra att det här är ett alternativ, säger Louise. 

Företaget har bland annat ställt ut på MWC i Barcelona och Embedded World i Nürnberg. I november bär det av till München och Electronica.

– Med fläkten kommer det att vara mycket lättare att förklara fördelarna med tekniken. Våra favorittillämpningar är ställen där det inte finns några bra lösningar idag. Det kan vara för att det inte finns plats eller för att det är för trögt att få igenom luften för en vanlig fläkt, säger Mattias Holmer, och Josef Hansson fyller i:

– Det har börjat komma lite telefoner som har aktiv kylning. Men det är med vanliga fläktar och märkena är Oppo, Realme och andra kinesiska märlem som inte finns så mycket utanför Asien. Även Huawei har presenterat en telefon som är luftkyld.

De använder pyttesmå mekaniska fläktar som är förhållandevis dyra, låter mycket och påverkas negativt när luftflödet möter motstånd, exempelvis om det tvingas in i en smal kanal eller måste byta riktning.

Den mikromekaniska fläkten drivs av en fyrkantssignal med lite högre spänning än vad som finns i normal elektronik, och en förspänning på över 10 V.

– Det är inte helt orealistiskt att den kommer att kunna drivas av en fem volts styrsignal plus en bias på 10 volt eller något sådant, säger Mattias Holmer.

Själva kislet åldras inte så länge som det inte utsätts för onormala saker, i praktiken att membranet töjs utanför specifikationen. Där­emot åldras det piezoelektriska materialet med antalet svängningar. Exakt vad det ger för livslängd är något som företaget håller på att utreda.

– Vi har kvar komponenter som är tio år gamla, och det finns inga problem med dem. Men de har inte körts kontinuerligt. Vi säger att materialet minst ska klara fyra års kontinuerlig drift och håller på att starta accelererade tester för att verifiera det, säger Josef Hansson.

Bortsett från datacenter är det få saker som går kontinuerligt. Så fyra års kontinuerlig drift är tillräckligt för de flesta applikationer.

Artikeln är tidigare publicerad i magasinet Elektroniktidningen. Prenumerera kostnadsfritt!

Målet är att komma igång med massproduktion under andra halvan av nästa år. Listpriset hänger samman med hur mycket luft den ska blåsa, det vill säga hur många membran som behövs och därmed kiselyta. På en åttatumsskiva får man ut knappt tusen normalstora fläktar som kapslade har ett preliminärt listpris på mellan 50 och 100 kronor.

– Vi tror att det kommer vara en prisbild som kan vara konkurrenskraftig samtidigt som den behåller hälsosamma marginaler för oss, säger Mattias Holmer. 

Företaget har sju anställda och har hittills varit privatfinansierat med årliga kapitalinjektioner från grundarna, anställda och and­ra i närheten.

– Vi kommer att behöva accelerera så vi är ute och börjar preparera för en större runda, säger Mattias Holmer.