mems压力传感器原理:MEMS压力传感器原理及应用详解

2022/04/18 20:11 · 传感器知识资讯 ·  · mems压力传感器原理:MEMS压力传感器原理及应用详解已关闭评论
摘要:

mems压力传感器原理:MEMS压力传感器原理及应用详解相关推荐华景传感科技:7米以上的语音识别,两大核心技术催…2021年5月14日,第十一届松山湖中国IC创新高峰论坛盛大开幕。该论坛一直以“寻找中国最优秀的IC….发表于2021-05-1416:13?1553次阅读明皜传感:MEMS新的发展浪潮下多领域发展才…2021年5月14日,第十一届松山湖中国IC创新高峰论坛盛大开幕。该论

mems压力传感器原理:MEMS压力传感器原理及应用详解  第1张

mems压力传感器原理:MEMS压力传感器原理及应用详解

相关推荐
华景传感科技:7米以上的语音识别,两大核心技术催...2021年5月14日,第十一届松山湖中国IC创新高峰论坛盛大开幕。该论坛一直以“寻找中国最优秀的IC....发表于 2021-05-14 16:13?
1553次阅读明皜传感: MEMS新的发展浪潮下 多领域发展才...2021年5月14日,第十一届松山湖中国IC创新高峰论坛盛大开幕。该论坛一直以“寻找中国最优秀的IC....发表于 2021-05-14 16:06?
944次阅读探究美泰电子RFMEMS器件美泰电子科技有限公司 美泰电子科技有限公司是中国MEMS行业协会理事长单位。专门致力于MEMS(微电....发表于 2021-05-13 13:50?
196次阅读memsstar在MEMS领域的技术实力,以及近...虽然我们提供的产品是MEMS设备,但那只是我们技术和工艺的载体。我们的MEMS设备中包含的先进MEM....发表于 2021-05-13 10:11?
176次阅读激光雷达技术路线逐渐清晰,专家深度剖析技术难点与...2020年成为激光雷达企业的上市元年。2020年,五家国外激光雷达企业(Velodyne、Lumin....发表于 2021-05-13 10:07?
343次阅读有关汽车电子稳定系统的知识点速看汽车电子稳定系统的工作原理
汽车电子稳定系统的组成汽车电子稳定系统的可靠性
...发表于 2021-05-13 06:58?
0次阅读解读MEMS麦克风技术与设计MEMS(微型机电系统)麦克风是提供高保真声感的微型器件,体积小,可紧密集成于电子产品中,如智能手机....发表于 2021-05-10 10:15?
196次阅读霍尼韦尔推出了一系列坚固耐用的MEMS惯性测量单...HG1125和HG1126采用MEMS惯性传感器来精确测量运动,是霍尼韦尔战术级IMU工厂中最新的产....发表于 2021-05-09 09:46?
788次阅读苏州硅时代推出快速制版服务基板分为树脂基板和玻璃基板。用以制作掩模版的掩膜基板必须内部和两表面都无缺陷。必须于光刻胶的曝光波长....发表于 2021-05-09 09:38?
361次阅读SiTime发布温度补偿MEMS振荡器的一项重要...“在极端低温的环境下,航空航天和国防应用依赖于精确而稳定的计时功能。”SiTime营销执行副总裁Pi....发表于 2021-05-09 09:30?
580次阅读NextInput将成为Qorvo移动产品部门的...Qorvo移动产品部门总裁Eric Creviston表示:“NextInput团队是我们移动产品部....发表于 2021-05-09 09:14?
680次阅读MicroVision开发完成汽车远程激光雷达A...MicroVision首席执行官Sumit Sharma表示:“2020年10月,我们制定了激光雷达....发表于 2021-05-09 08:46?
345次阅读青岛双莱湿度传感器,红外传感器,数字式温度传感器...传感器早已进入到诸如工业生产、星球开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、生物工程、甚至文物保....发表于 2021-05-08 14:41?
26次阅读投入式液位计的维护_投入式液位计选型投入式液位计是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理,采用先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压....发表于 2021-05-07 16:14?
132次阅读惠斯顿电桥的原理是什么? 如何去使用惠斯顿电桥?惠斯顿电桥的原理是什么?
如何去使用惠斯顿电桥?
惠斯顿电桥的注意事项有哪些?
...发表于 2021-05-07 06:10?
0次阅读芯镁信宣布推出针对氢燃料电池汽车氢气泄漏检测的传...虽然氢能源作为一种清洁而高效的能源替代传统能源是必然趋势,但氢气易燃易爆,氢能源在全产业链包括氢气制....发表于 2021-05-06 16:02?
343次阅读RoboSense智能固态激光雷达入围PACE大...美国Automotive News PACE Awards(Premier Automotive S....发表于 2021-05-06 15:55?
369次阅读西人马率先在国内发布了首款MEMS压电语音加速度...这款压电MEMS语音加速度传感器,采用2.8mm x 2.6mm x 0.9mm小尺寸封装,能够集成....发表于 2021-05-06 15:38?
316次阅读意法半导体发布下一代3轴线性加速度计:AIS2I...利用意法半导体在MEMS和汽车技术方面的领先地位,AIS2IH确保了市场领先的可靠性,同时在-40℃....发表于 2021-05-06 15:22?
284次阅读Nanusens众筹百万英镑做研发,未来将寻求企...约瑟普提到,Nanusens用通过众筹方式筹集到的近百万英镑资金完成了微机电系统(MEMS)加速度计....发表于 2021-05-06 15:17?
288次阅读8英寸先进MEMS特色半导体IDM产业基地项目签...奥松半导体是广州奥松电子有限公司(简称:奥松电子)设立的全资子公司。母公司奥松电子创立于2003年,....发表于 2021-05-06 14:17?
273次阅读敏芯股份举行投资者关系活动敏芯股份是一家具有研发基因的半导体芯片设计公司,自设立起就坚持MEMS传感器芯片的自主研发与设计,并....发表于 2021-05-06 11:11?
347次阅读Exo Imaging正在积极推进医疗影像技术的...Janusz Bryzek:我们正在推出一款由工作流解决方案支持的高性能、低成本的超声波设备。我们最....发表于 2021-05-06 09:42?
310次阅读一径科技携最新产品-固态激光雷达ML-Xs亮相上...对于选择加入一径科技,邵嘉平也有自己的考量,一径科技技术底蕴深厚,其创始团队,创始人石拓以及多位联合....发表于 2021-05-06 09:27?
353次阅读怎么实现基于CAV424的电容式压力传感器测量电路设计CAV424工作原理是什么?
基于CAV424的电容式压力传感器测量电路设计
...发表于 2021-05-06 06:31?
0次阅读迈来芯推出第二代隔离式集成电流传感器MLX912...在2021年慕尼黑上海电子展上,迈来芯(Melexis)展台展示的众多产品中有四款重磅产品:电流传感....发表于 2021-05-01 09:42?
224次阅读技术干货|基于SD9315设计的血压计方案基于晶华微SD9315设计的血压计方案,使用的压力传感器可以直接将0~300mmHg的袖带压力转换成....发表于 2021-04-30 11:23?
1046次阅读奥松8英寸MEMS晶圆厂落地珠海奥松半导体(珠海)有限公司首期投资30亿元的8英寸先进MEMS特色半导体IDM产业基地项目签约仪式在....发表于 2021-04-30 10:50?
304次阅读第四届中国MEMS智能传感器产业发展大会在蚌埠开...张红文强调,当前,安徽全省上下正贯彻落实党的十九届五中全会精神和习近平总书记考察安徽重要讲话指示精神....发表于 2021-04-29 09:27?
367次阅读上海车展拉开出行新时代序幕浙商证券在研究报告中指出,预计全球2025年智能化汽车行业市场规模为9323万量,根据前瞻研究院和I....发表于 2021-04-29 09:23?
695次阅读探讨FPGA的无线传感网络信道波形整形滤波器针对模拟滤波器设计灵活性差且不能很好地支持数据通信的并行和速度等问题,利用Altera公司Cyclo....发表于 2021-04-28 10:05?
201次阅读赛微电子发布2021年第一季度业绩预告赛微电子主营业务 MEMS(微机电系统)工艺开发与晶圆制造具备全球竞争优势,拥有业内顶级专家与工程师....发表于 2021-04-25 11:38?
471次阅读瑞湖压力传感器在电动牙刷上的应用据统计,中国电动牙刷的市场销量在2014~2019年期间分别为855万支、1028万支、1265万支....发表于 2021-04-25 10:46?
281次阅读自主LTCC材料在多层器件中有哪些应用?基于“中国科学院数据云”平台,开展了LTCC介质材料数据库建设。发表于 2021-04-25 09:03?
370次阅读探究压力传感器在未来的发展趋势简述传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一,随着硅、微加工技术、超大规模集成电路技术、材料制备和....发表于 2021-04-24 11:23?
453次阅读本文将着重介绍医用传感器的分类作为生物学领域的一类重要传感器,医用传感器的使用场景非常多,它能够把人体的生理信息转换成电信息。在智....发表于 2021-04-22 16:05?
357次阅读英飞凌推出业界首款通过AEC-Q103认证的高性...将67 dB的高信噪比(SNR)与超低失真相结合,该麦克风可为语音识别应用提供最佳的语音质量和出色的....发表于 2021-04-21 15:47?
828次阅读华景传感科技(无锡)有限公司发生工商变更据麦姆斯咨询介绍,华景传感创始人缪建民博士是国际知名MEMS专家,为全球MEMS标准委员会的成员,拥....发表于 2021-04-20 10:46?
436次阅读2020年首届中国MEMS创业大赛亮点频出首届中国MEMS创业大赛共吸引了包括来自华登国际、临芯投资、武岳峰和元禾濮华在内的230多名基金公司....发表于 2021-04-20 09:49?
460次阅读MEMS光开关商业化已不是纸上谈兵到目前为止,MEMS光开关都是在实验室中采用复杂的非标准制造工艺完成,离商业化还有很长的距离。但是,....发表于 2021-04-20 09:39?
272次阅读初出茅庐的3D视觉厂商奕目科技凭借什么打入三星供...近日,光场相机3D机器检测解决方案提供商【奕目科技】(VOMMA)宣布已完成Pre-A轮投资,金额达....发表于 2021-04-19 15:02?
479次阅读如何解决用户经常在最需要的时候无法获得GPS定位信息的问题?如何解决用户经常在最需要的时候无法获得GPS定位信息的问题?
怎么利用GPS和MEMS传感器组合芯片实现下一代...发表于 2021-04-19 08:00?
0次阅读百亿市场在等待 压力传感器发展驶入快车道传感器在工业4.0时代扮演着十分重要的角色。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....发表于 2021-04-17 10:40?
328次阅读理想与现实的碰撞:当下激光雷达量产的最优解传统激光行业可以提供包括激光发射与接收部分的成熟零组件,行业内这些零组件都有超过 15 年的技术沉淀....发表于 2021-04-16 11:05?
485次阅读首款可在175°C高温环境下使用的MEMS陀螺仪...MEMS陀螺仪利用科氏加速度来测量角速率。关于科氏效应的解释,从图1开始。设想自己站在一个旋转平台上....发表于 2021-04-16 10:01?
314次阅读做汽车芯片的创新者,纳芯微三大产品线成功进入国产...2021年,纳芯微如何前瞻汽车芯片市场前景?上海慕尼黑电子展,纳芯微带来了哪些重磅产品?在汽车应用当....发表于 2021-04-15 20:04?
6182次阅读哪些高科技传感器应用于应对未来老龄化社会产生的问...随着人口的不断增长和老龄化,患者自动监视系统变得越来越受欢迎。它们的流行不仅源于低成本,而且具有一致....发表于 2021-04-15 16:23?
377次阅读MEMS光开关的工作原理是什么,它的应用有哪些什么是光开关? 光开关是在一定范围内将光信号从一个光通道转换成另一个光通道的器件,具有一个或多个可选....发表于 2021-04-15 16:00?
282次阅读浅谈一种用于MEMS姿态检测的FIFO设计通过在MEMS信号处理电路中设计一个异步结构的FIFO,可以有效地降低系统对MEMS的频繁访问。设计....发表于 2021-04-15 11:23?
316次阅读剖析压力传感器在汽车行业作用随着电子技术的发展,汽车电子化程度不断提高,通常的机械系统已经难以解决某些与汽车功能要求有关的问题,....发表于 2021-04-15 10:40?
222次阅读怎么让压力传感器过载保护能力提高180% ~ 220%?本文在保证传感器满量程范围内线性响应的前提下,调整牺牲层厚度,通过弹性膜片与衬底的适当接触来有效提高传感器的过...发表于 2021-04-15 06:28?
0次阅读请问怎样去测量压电式微压传感器的灵敏度?正弦信号发生器是什么?主要分为哪几类?
压力传感器的测量方法有哪些?
为什么要开发一种压电式微压传感器测量系统...发表于 2021-04-15 06:11?
0次阅读MEMS麦克风输出是单通道输出还是双通道输出接到ADC?MEMS麦克风输出是单通道输出还是双通道输出接到ADC?
...发表于 2021-04-14 14:12?
946次阅读MEMS陀螺仪在恶劣高温环境下提供准确的惯性检测ADI公司新开发了一款集成信号调理功能的高温MEMS陀螺仪,即ADXRS645。此传感器即使在冲击和....发表于 2021-04-14 11:02?
1452次阅读怎么选出适合MEMS麦克风前置放大应用的运算放大器?请问怎么才能选出适合MEMS麦克风前置放大应用的运算放大器?...发表于 2021-04-13 07:06?
0次阅读苏州市纳米新材料集群入选国家先进制造业集群决赛优...苏州彰显科技担当|苏州市纳米新材料集群 入选首批国家先进制造业集群 导语:科技自立自强是国家发展的战....发表于 2021-04-12 17:17?
416次阅读Innoviz宣布与Collective Gro...通过此次合并,Innoviz募集资金总额约为3.71亿美元,其中包括Collective Growt....发表于 2021-04-12 11:46?
373次阅读MEMS开关主要类型在过去的几十年里,几种MEMS开关技术不断发展,了解其工作原理对开发新型器件至关重要。虽然没有既定的....发表于 2021-04-12 10:56?
333次阅读东方银星公司拟投资3000万元人民币武汉敏声福建东方银星投资股份有限公司(以下简称:“东方银星”或“公司” ) 在聚焦现有大宗商品供应链管理服务....发表于 2021-04-12 10:53?
606次阅读《第31期“见微知著”培训课程:压电MEMS与传...压电材料特性,简单来讲是“电能与机械能的相互转换”。深究起来,其中的学问非常深奥:材料形态(块型、薄....发表于 2021-04-12 10:48?
667次阅读Flusso将量产全球尺寸最小的流量传感器FLS...传统的流量传感器用于测量液体或气体的流速或流量。FLS110尺寸为3.5 mm x 3.5 mm,是....发表于 2021-04-12 09:44?
390次阅读以TI PGA900为例去阐释压力传感信号调节器什么是压力传感信号调节器?如果用它来设计压力传感器的话,什么样的指标能说明这颗芯片是适合的?
压力传感信号调节...发表于 2021-04-12 07:14?
0次阅读求专家帮忙设计一个电容式MEMS麦克风读出电路与传统的驻极体电容式麦克风相比,电容式MEMS麦克风具有哪些优势?
如何才能设计出一种低功耗、低噪声、高分辨率...发表于 2021-04-12 06:11?
0次阅读邵嘉平官宣正式加入一径科技,并出任VP Glob...邵博士于2007年加入科锐公司,曾任科锐中国区营业总经理兼技术总监,他曾主管整个科锐中国区的销售、市....发表于 2021-04-07 11:41?
586次阅读
mems压力传感器原理:MEMS压力传感器原理及应用详解  第2张

mems压力传感器原理:MEMS压力传感器原理及应用详解_1

  目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机电传感器。
本文引用地址:
  硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的,具有较高的测量精度、较低的功耗,极低的成本。惠斯顿电桥的压阻式传感器,如无压力变化,其输出为零,几乎不耗电。其电原理如图1所示。硅压阻式压力传感器其应变片电桥的光刻版本如图2。
 
图1 惠斯顿电桥电原理
图2 应变片电桥的光刻版本
  MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形的应力杯硅薄膜内壁,采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处,组成惠斯顿测量电桥,作为力电变换测量电路,将压力这个物理量直接变换成电量,其测量精度能达0.01%~0.03%FS。硅压阻式压力传感器结构如图3所示,上下二层是玻璃体,中间是硅片,硅片中部做成一应力杯,其应力硅薄膜上部有一真空腔,使之成为一个典型的绝压压力传感器。应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2的电阻应变片电桥电路。当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中,应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起,发生弹性变形,四个电阻应变片因此而发生电阻变化,破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡,产生电桥输出与压力成正比的电压信号。图4是封装如IC的硅压阻式压力传感器实物照片。
MEMS硅压阻式压力传感器
  
图3 硅压阻式压力传感器结构
图4 硅压阻式压力传感器实物
MEMS电容式压力传感器
  电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片上制造出横隔栅状,上下二根横隔栅成为一组电容式压力传感器,上横隔栅受压力作用向下位移,改变了上下二根横隔栅的间距,也就改变了板间电容量的大小,即△压力=△电容量。电容式压力传感器实物如图。
   
图5 电容式压力传感器结构
图6 电容式压力传感器实物
  MEMS压力传感器的应用
  MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子:如TPMS(轮胎压力监测系统)、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(TMAP)、柴油机共轨压力传感器;消费电子,如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤,洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器、洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器;工业电子,如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等。

mems压力传感器原理:MEMS压力传感器的结构与工作原理【图】

MEMS压力传感器的结构与工作原理
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。
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。

mems压力传感器原理:图解MEMS压力传感器原理与应用

  MEMS(Micro Electromechanical System,即微电子机械系统)是指集微型传感器、执行器以及信号处理和控制电路、接口电路、通信和电源于一体的微型机电系统。它是在融合多种微细加工技术,并应用现代信息技术的最新成果的基础上发展起来的高科技前沿学科。
  MEMS技术的发展开辟了一个全新的技术领域和产业,采用MEMS技术制作的微传感器、微执行器、微型构件、微机械光学器件、真空微电子器件、电力电子器件等在航空、航天、汽车、生物医学、环境监控、军事以及几乎人们所接触到的所有领域中都有着十分广阔的应用前景。MEMS技术正发展成为一个巨大的产业,就象近20年来微电子产业和计算机产业给人类带来的巨大变化一样,MEMS也正在孕育一场深刻的技术变革并对人类社会产生新一轮的影响。目前MEMS市场的主导产品为压力传感器、加速度计、微陀螺仪、墨水喷咀和硬盘驱动头等。大多数工业观察家预测,未来5年MEMS器件的销售额将呈迅速增长之势,年平均增加率约为18%,因此对对机械电子工程、精密机械及仪器、半导体物理等学科的发展提供了极好的机遇和严峻的挑战。
MEMS压力传感器可以用类似集成电路的设计技术和制造工艺,进行高精度、低成本的大批量生产,从而为消费电子和工业过程控制产品用低廉的成本大量使用MEMS传感器打开方便之门,使压力控制变得简单、易用和智能化。传统的机械量压力传感器是基于金属弹性体受力变形,由机械量弹性变形到电量转换输出,因此它不可能如MEMS压力传感器那样,像集成电路那么微小,而且成本也远远高于MEMS压力传感器。相对于传统的机械量传感器,MEMS压力传感器的尺寸更小,最大的不超过一个厘米,相对于传统“机械”制造技术,其性价比大幅度提高。

  
图1 惠斯顿电桥电路原理

  
图2 应变片电桥的光刻版本

  
图3 硅压阻式压力传感器结构

  MEMS压力传感器原理

  目前的MEMS压力传感器有硅压阻式压力传感器和硅电容式压力传感器,两者都是在硅片上生成的微机械电子传感器。
  硅压阻式压力传感器是采用高精密半导体电阻应变片组成惠斯顿电桥作为力电变换测量电路的,具有较高的测量精度、较低的功耗和极低的成本。惠斯顿电桥的压阻式传感器,如无压力变化,其输出为零,几乎不耗电。其电原理如图1所示。硅压阻式压力传感器其应变片电桥的光刻版本如图2。

  
图4 硅压阻式压力传感器实物

  
图5

  
图6 电容式压力传感器实物

  MEMS硅压阻式压力传感器采用周边固定的圆形应力杯硅薄膜内壁,采用MEMS技术直接将四个高精密半导体应变片刻制在其表面应力最大处,组成惠斯顿测量电桥,作为力电变换测量电路,将压力这个物理量直接变换成电量,其测量精度能达0.01-0.03%FS。硅压阻式压力传感器结构如图3所示,上下二层是玻璃体,中间是硅片,硅片中部做成一应力杯,其应力硅薄膜上部有一真空腔,使之成为一个典型的绝压压力传感器。应力硅薄膜与真空腔接触这一面经光刻生成如图2的电阻应变片电桥电路。当外面的压力经引压腔进入传感器应力杯中,应力硅薄膜会因受外力作用而微微向上鼓起,发生弹性变形,四个电阻应变片因此而发生电阻变化,破坏原先的惠斯顿电桥电路平衡,电桥输出与压力成正比的电压信号。图4是封装如集成电路的硅压阻式压力传感器实物照片。
  电容式压力传感器利用MEMS技术在硅片上制造出横隔栅状,上下二根横隔栅成为一组电容式压力传感器,上横隔栅受压力作用向下位移,改变了上下二根横隔栅的间距,也就改变了板间电容量的大小,即△压力=△电容量(图5)。电容式压力传感器实物如图6。

  MEMS压力传感器的应用

  MEMS压力传感器广泛应用于汽车电子如TPMS、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器、汽车发动机进气歧管压力传感器(TMAP)、柴油机共轨压力传感器。消费电子如胎压计、血压计、橱用秤、健康秤,洗衣机、洗碗机、电冰箱、微波炉、烤箱、吸尘器用压力传感器,空调压力传感器,洗衣机、饮水机、洗碗机、太阳能热水器用液位控制压力传感器。工业电子如数字压力表、数字流量表、工业配料称重等。
  典型的MEMS压力传感器管芯(die)结构和电原理如图7所示,左是电原理图,即由电阻应变片组成的惠斯顿电桥,右为管芯内部结构图。典型的MEMS压力传感器管芯可以用来生产各种压力传感器产品,如图8所示。MEMS压力传感器管芯可以与仪表放大器和ADC管芯封装在一个封装内(MCM),使产品设计师很容易使用这个高度集成的产品设计最终产品。

  

  

  MEMS压力传感器Die的设计、生产、销售链

  MEMS压力传感器Die的设计、生产、销售链如图9所示。目前集成电路的4寸圆晶片生产线的大多数工艺可为MEMS生产所用。但是需要增加双面光刻机、湿法腐蚀台和键合机三项MEMS特有的工艺设备。压力传感器产品生产厂商需要增加价格不菲的标准压力检测设备。
  对于MEMS压力传感器生产厂家来说,开拓汽车电子以及消费电子领域的销售经验和渠道是十分重要和急需的。特别是汽车电子对MEMS压力传感器的需要量在近几年激增,如捷伸电子的年需求量约为200-300万个。

  

  

  

  MEMS芯片在设计、工艺、生产方面与IC的异同

  与传统IC行业注重二维静止的电路设计不同,MEMS以理论力学为基础,结合电路知识设计三维动态产品。对于在微米尺度进行机械设计会更多地依靠经验,设计开发工具(Ansys)也与传统IC(如EDA)不同。MEMS加工除了使用大量传统的IC工艺,还需要一些特殊工艺,如双面刻蚀,双面光刻等。MEMS比较传统IC,工艺简单,光刻步骤少,MEMS生产的一些非标准的特殊工艺,工艺参数需要按照产品的要求来进行调整。由于需要产品设计、工艺设计和生产三方面的密切配合,IDM的模式要优于Fabless+Foundry的模式。MEMS对封装技术的要求很高。传统半导体厂商的4〃生产线正面临淘汰,即使用来生产LDO,其利润也非常低,但是,如果生产MEMS,则可获得较高的利润。4〃线上的每一个圆晶片可生产合格的MEMS压力传感器Die5-6K个,每个出售后,可获成本7-10倍的毛利(如图10)。转产MEMS对厂家的工艺要求改动不大,新增辅助设备有限,投资少、效益高。MEMS芯片与IC芯片整合封装是集成电路技术发展的新趋势,也是传统IC厂商的新机遇。图11是MEMS在4〃圆晶片生产线上。

  

  4〃生产MEMS压力传感器Die成本估计

  4”圆晶片生产线生产MEMS压力传感器Die成本估计如表所示,新增固定成本是指为该项目投入的人员成本和新设备的折旧(人员:专家1名+MEMS设计师2名+工程师4名+工艺师5名+技工12名,年成本147万元,新增设备投入650万元,按90%四年折旧计算);现有4”线成本是指在5次光刻条件下使用4”线的成本(包括人工、化剂、水电、备件等的均摊成本);硅片材料成本是指双抛4寸硅片的价格。

您可能感兴趣的文章

本文地址:https://www.ceomba.cn/71358.html
文章标签: ,  
版权声明:本文为原创文章,版权归 ceomba 所有,欢迎分享本文,转载请保留出处!

文件下载

老薛主机终身7折优惠码boke112

上一篇:
下一篇:

评论已关闭!