MEMS压力传感器:1美分!全球最小、最便宜的MEMS压力传感器芯片诞生2020-05-24 19:50:35 来源:麦姆斯咨询 评论:0 点击:

2021/11/06 23:45 · 传感器知识资讯 ·  · MEMS压力传感器:1美分!全球最小、最便宜的MEMS压力传感器芯片诞生2020-05-24 19:50:35 来源:麦姆斯咨询 评论:0 点击:已关闭评论
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MEMS压力传感器:1美分!全球最小、最便宜的MEMS压力传感器芯片诞生2020-05-2419:50:35来源:麦姆斯咨询评论:0点击:低成本、高性能的小型化压力传感器一直是消费电子市场不断追求的目标。研发高良率单芯片工艺来制造更小且更高性能的芯片是其中一种解决方案。据麦姆斯咨询报道,近日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所(简称

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MEMS压力传感器:1美分!全球最小、最便宜的MEMS压力传感器芯片诞生2020-05-24 19:50:35 来源:麦姆斯咨询 评论:0 点击:

低成本、高性能的小型化压力传感器一直是消费电子市场不断追求的目标。研发高良率单芯片工艺来制造更小且更高性能的芯片是其中一种解决方案。据麦姆斯咨询报道,近日,中国科学院上海微系统与信息技术研究所(简称:上海微系统所)传感技术联合国家重点实验室李昕欣老师课题组在Journal of Micromechanics and Microengineering期刊上发表最新的MEMS传感器研究成果——利用无疤痕微创手术(MIS)制造超小型MEMS压力传感器。该项研究的论文题目:Ultra-small pressure sensors fabricated using a scar-free microhole inter-etch and sealing (MIS) process,作者:焦鼎、倪藻、王家畴、李昕欣。
利用无疤痕微创手术工艺制造的绝对压力传感器芯片示意图
该项研究论文展示了一种压阻式绝对压力传感器芯片,大小仅为0.4mm × 0.4mm,每颗芯片制造成本低至1美分——目前全球最小尺寸、最低成本!研究人员利用体硅下薄膜技术(thin-film under bulk-silicon technique),在集成压敏电阻的体硅梁岛结构下方形成非常薄但均匀的多晶硅压力传感膜片。梁岛加强结构有助于提升灵敏度、减小挠度、改善线性度。该压力传感器芯片采用一种新型的无疤痕微创手术(MIS)制造而成,并且该工艺与标准IC代工厂的工艺兼容,因此可有效降低成本。
压敏电阻布局及用于压力传感的惠斯通电桥
在这项新开发的工艺中,密封结构不在多晶硅膜片区域,而是在多晶硅膜片周围的单晶硅岛和单晶硅框架上。所以,多晶硅膜片能够保持平坦和光滑,从而提高了传感器芯片性能和制造成品率。更重要的是,薄膜片梁岛结构足够小,因此可以制造出小至0.4mm × 0.4mm的传感器芯片。由于每片6英寸晶圆可生产颗芯片,因此采用这种高良率工艺可实现极低的芯片制造成本:1美分。
利用无疤痕微创手术制造绝对压力传感器芯片的工艺流程
利用无疤痕微创手术工艺制造的绝对压力传感器芯片SEM图
这款超小型且低成本的MEMS压力传感器芯片的灵敏度为0.88 mV·kPa?1/3.3V、滞回系数为0.15%满量程(FS)、可重复性误差为0.04%满量程(FS)、非线性系数为±0.10%满量程(FS)。在没有任何其它热补偿方法的情况下,研究人员对该压力传感器芯片在-25℃至+85℃温度范围内进行100 kPa的满量程测试,结果表明该芯片的零点偏移温度系数(TCO)为-0.064%/℃满量程(FS)、灵敏度温度系数(TCS)为-0.22%/℃。
表:利用无疤痕微创手术工艺制造的绝对压力传感器芯片测试结果
利用新型无疤痕微创手术工艺研发出的MEMS压力传感器芯片可满足气压计或高度计的应用需求,有望获得智能手机、无人机、智能手表和其它消费电子产品的青睐。
论文链接:
如果您对上述MEMS压力传感器芯片感兴趣,欢迎合作交流,请发邮件至:wangyi#memsconsulting.com(#换成@),或致电:。 

MEMS压力传感器:MEMS压力传感器

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MEMS压力传感器
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MEMS压力传感器是一种薄膜元件,受到压力时变形。可以利用应变仪(压阻型感测)来测量这种形变,也可以通过电容感测两个面之间距离的变化来加以测量。这两种方法都很流行,轮胎压力监测系统使用比较结实的压阻方法。
中文名
MEMS压力传感器
行 业
汽车行业
作 用
飞机使用传感器监测引擎
定 义
一种薄膜元件
领 域
工业领域
目录
1
基本介绍
2
应用
MEMS压力传感器基本介绍
编辑
语音
MEMS压力传感器是一种薄膜元件,受到压力时变形。可以利用应变仪(压阻型感测)来测量这种形变,也可以通过电容感测两个面之间距离的变化来加以测量。这两种方法都很流行,轮胎压力监测系统使用比较结实的压阻方法。
MEMS压力传感器应用
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语音
1.应用于汽车行业MEMS压力传感器在汽车中的一个新应用是传动系统压力感测,通常用于自动装置之中,但也用于新型双离合器传动系统。德国厂商推出了一款MEMS解决方案,使用油来保护硅薄膜,使其可以最高耐受70巴的压力。博世几年前也曾为MEMS压力传感器带来巨大变化,当时使用的是多孔硅,带来了高度可靠的MEMS器件,这些器件已用于目前的侧面气囊等应用之中。2.应用于医疗市场压力传感器主要充当外科手术使用的一次性低成本导管。但它们也用于昂贵的设备之中,在连续气道正压通气(CPAC)机中感测压力与差流。3.应用于工业领域MEMS压力传感器的主要应用包括采暖通风及空调(HVAC)、水平面测量、各种工业过程与控制应用。例如,除了精确的高度气压测量,飞机使用传感器监测引擎、襟翼等其它部件。
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十年专注技术创新 纽迪瑞成为柔性MEMS压力传感器先行者
集微网消息 自从苹果2015年在iPhone 6s等产品中引入压感触控技术之后,它便成为消费电子品牌商追逐的创新热点。很多终端品牌希望能够为用户带来多样化的交互产品,而纽迪瑞的柔性MEMS压感触控技术正好可以满足这个市场需求。纽迪瑞创始人李灏博士...
2020-09-300
传感器专家网
深圳传感网络科技有限公司
Bourns推出新型MEMS压力传感器 可测量超低压范围
导读:近日,电子元件的领先制造商和供应商Bourns推出了一种基于MEMS的新型环境压力传感器模型BPS125,该模型可提供高精度和超低压范围功能。Bourns的BPS125型传感器可以测量250至500 Pa的压力,适合低压测量应用,例如便携式制氧机、雾化器、CPAP设备...
2020-02-280
参考资料
1.

2014年压力传感器将成为头号MEMS器件
.中国移动物联网[引用日期2013-05-21]

MEMS压力传感器:什么是MEMS?MEMS压力传感器是什么?

MEMS,也即微电子机械系统,是现代常用器件之一。对于 MEMS,小编在前两篇文章中有所阐述。为增进大家对 MEMS 的认识,本文将基于两点介绍 MEMS:1. 什么是 MEMS,2.MEMS 压力传感器介绍。在本文中,你将对 MEMS 的定义、MEMS 压力传感器相关知识具备初步的了解。

一、何为 MEMS
MEMS 是英文 Micro Electro Mechanical systems 的缩写,即微电子机械系统。微电子机械系统(MEMS)技术是建立在微米 / 纳米技术(micro/nanotechnology)基础上的 21 世纪前沿技术,是指对微米 / 纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。它可将机械构件、光学系统、驱动部件、电控系统集成为一个整体单元的微型系统。这种微电子机械系统不仅能够采集、处理与发送信息或指令,还能够按照所获取的信息自主地或根据外部的指令采取行动。它用微电子技术和微加工技术(包括硅体微加工、硅表面微加工、LIGA 和晶片键合等技术)相结合的制造工艺,制造出各种性能优异、价格低廉、微型化的传感器、执行器、驱动器和微系统。 微电子机械系统(MEMS)是近年来发展起来的一种新型多学科交叉的技术,该技术将对未来人类生活产生革命性的影响。它涉及机械、电子、化学、物理、光学、生物、材料等多学科。

二、MEMS 压力传感器
MEMS 压力传感器是具有电源、接口电路、执行器、微型传感器和信号处理的微型的机电系统。它可以使用在制作工艺和电路设计上,低成本而高精度地进行大量的生产。其实传统的压力传感器是在当金属弹性体受到外力的作用而导致变形的时候,经过机械量的弹性的变形,然后待电量转换之后再输出,因此,MEMS 压力传感器的优越性有很多,尺寸很小,性价比很高。它主要分为两种:硅电容式和硅压阻式。

根据 MEMS 的有关技术,制造出电容式传感器的形状为横隔栅状的,上面跟下面的两根横隔栅就可以组成一组传感器。当上横隔栅受到压力作用的时候,就会向下移动,接着,就会使上面跟下面的两根横隔栅之间的距离发生改变,换句话说,板之间的电容量就会发生变化。硅压阻式压力传感器使用了精密度很高的半导体电阻应变片来形成惠更斯电桥,这样就可以利用它来作为力电变换来测量有关的电路。它的成本较低、功耗较低、测量的精密度较高。这种传感器,如果压力没有发生变化,那么它的输出就为零,所以几乎是不需要耗电的。

而 MEMS 硅压阻式压力传感器就是应用了四周的固定、形状为圆形的应力杯硅薄膜的内壁,同时应用 MEMS 的有关技术,可以直接地把四个精密度高的半导体应变片直接地刻制到它的表层应力最大的地方,这样就可以形成惠更斯电桥,因此可以作为力电变换来测量电路了,这是直接地把压力转换成为电量而测量的。

MEMS 压力传感器的应用非常广泛,工业电子:工业配料称重、数字流量表以及数字压力表等等。消费电子:太阳能热水器用液位控制压力传感器、洗碗机、饮水机、洗衣机、空调压力传感器,微波炉、健康秤以及血压计等等。汽车电子:柴油机的共轨压力传感器、汽车发动机的进气歧管压力传感器、汽车刹车系统的空气压力传感器以及发动机的机油压力传感器等等。

现在很多集成电路之中的四寸圆形的晶片的很多工艺都是 MENS 生产出来所用的。但一定要加上三个 MEMS 工艺的特有设备:键合机、双面光刻机以及湿法腐蚀台。对于压力传感器生产商来说,一定要加上价格很昂贵的标准的压力检测的设备。而 MEMS 生产商,他们很需要开拓消费电子和汽车电子的范畴的渠道以及销售的经验。尤其是汽车电子,它对于 MEMS 压力传感器来说,是越加的重要,在最近几年的时间里,它的需求量增加得很快。例如:捷伸电子每一年对它的需求量已经达到二百到三百万个了。随着科技的进步,MEMS 压力传感器在市场上的需求量会越来越大的,而且它的发展前景无比广阔。
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MEMS压力传感器:传感器中的MEMS压力传感器

传感技术是数据采集的入口,也是实现大数据分析的基础与核心。随着5G、物联网、人工智能、自动驾驶等技术加速落地,日益庞大繁杂的数据需求将使传感器市场急剧放大,行业前景呈现一片大好。据中国信通院数据显示,近年来我国传感器市场规模保持较快增长,预计到2021年,我国传感器市场规模或将突破2000亿元。
毫无疑问,中国传感器行业正迎来发展的黄金时期,而这也将为国内传感器企业带来巨大的发展机遇。为牢牢把握良机抢占市场,一大批传感器企业正在默默发力中,在种类繁多的传感器市场中,MEMS压力传感器已逐渐成为市场规模最大的细分市场之一,在汽车、工业、消费电子、医疗和民用航空领域均拥有广泛的应用。根据Yole Développement的研究数据显示,MEMS压力传感器市场将以每年3.8%的速度成长,到2023年市场规模将达到20亿美元。
MEMS压力传感器是测量气体与液体等流体压力变化的传感器,依运作原理,可以分为“压阻式”和“压电式”。其中,压阻式传感器是一种利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。
从应用领域来看,压阻式压力传感器除了可以用在呼吸机以外,也是工业自动化中应用最广泛的一种传感器,涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、民用航空、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。
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