傳感器是一種檢測裝置,能感應(yīng)到被測量的信息,并能將感應(yīng)到的信息,按一定規(guī)則改換成為電信號或其他所需方式的信息輸出,以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求。跟著工業(yè)技術(shù)的進步,小型化、智能化、集成化的傳感器已成為未來趨勢,由此MEMS傳感器應(yīng)運而生。
MEMS的全稱是微型電子機械體系(Micro-ElectroMechanical System),微機電體系是指可批量制造的,將微型組織、微型傳感器、微型執(zhí)行器以及信號處理和控制電路、直至接口、通訊和電源等集成于一塊或多塊芯片上的微型器件或體系。作為物聯(lián)網(wǎng)時代電子信息作業(yè)的“大米”,MEMS傳感器選用微電子和微機械加工技術(shù)制造,與傳統(tǒng)的傳感器比較,它具有體積小、重量輕、成本低、功耗低、可靠性高、適于批量化出產(chǎn)、易于集成和結(jié)束智能化的特征。一起在微米量級的特征尺寸使得它可以結(jié)束某些傳統(tǒng)機械傳感器所不能實現(xiàn)的功用。
MEMS傳感器的種類依據(jù)其作業(yè)作用、作業(yè)原理、作業(yè)環(huán)境的不同種類繁多,今日首要介紹的是其間的一種:MEMS壓力傳感器。現(xiàn)在的MEMS壓力傳感器有硅壓阻式壓力傳感器和硅電容式壓力傳感器,兩者都是在硅片上生成的微機械電子傳感器。
(1)MEMS硅壓阻式壓力傳感器選用周邊固定的圓形的應(yīng)力杯硅薄膜內(nèi)壁,選用MEMS技術(shù)直接將四個高精密半導(dǎo)體應(yīng)變片刻制在其表面應(yīng)力最大處,組成惠斯頓測量電橋,作為力電改換測量電路,將壓力這個物理量直接改換成電量,其測量精度能達0.01%~0.03%FS。硅壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)如圖3所示,上下二層是玻璃體,中心是硅片,硅片中部做成一應(yīng)力杯,其應(yīng)力硅薄膜上部有一真空腔,使之成為一個典型的絕壓壓力傳感器。應(yīng)力硅薄膜與真空腔觸摸這一面經(jīng)光刻生成阻應(yīng)變片電橋電路。當(dāng)外面的壓力經(jīng)引壓腔進入傳感器應(yīng)力杯中,應(yīng)力硅薄膜會因受外力作用而悄悄向上興起,發(fā)生彈性變形,四個電阻應(yīng)變片因此而發(fā)生電阻變化,損壞原先的惠斯頓電橋電路平衡,電橋輸出與壓力成正比的電壓信號。圖4是封裝如IC的硅壓阻式壓力傳感器什物相片。
(2)電容式壓力傳感器運用MEMS技術(shù)在硅片上制造出橫隔柵狀,上下二根橫隔柵成為一組電容式壓力傳感器,上橫隔柵受壓力作用向下位移,改變了上下二根橫隔柵的間距,也就改變了板間電容量的大小,即△壓力=△電容量(圖5)。電容式壓力傳感器什物如圖6。
MEMS傳感器的加工工藝需要用到MEMS技術(shù),依據(jù)已經(jīng)相對成熟的微電子技術(shù)、集成電路技術(shù)及其加工工藝。它與傳統(tǒng)的IC工藝有許多相似之處,如光刻、薄膜堆積、摻雜、刻蝕、化學(xué)機械拋光工藝等,可是有些復(fù)雜的微結(jié)構(gòu)難以用IC工藝結(jié)束,有必要選用微加工技術(shù)制造。微加工技術(shù)包括硅的體微加工技術(shù)、表面微加工技術(shù)和特別微加工技術(shù)。體加工技術(shù)是指沿著硅襯底的厚度方向?qū)枰r底進行刻蝕的工藝,包括濕法刻蝕和干法刻蝕,是結(jié)束三維結(jié)構(gòu)的重要辦法。表面微加工是選用薄膜堆積、光刻以及刻蝕工藝,通過在犧牲層薄膜上堆積結(jié)構(gòu)層薄膜,然后去除犧牲層釋放結(jié)構(gòu)層結(jié)束可動結(jié)構(gòu)。
DPC技術(shù)從理論研制到結(jié)束工業(yè)化批量出產(chǎn)。金瑞欣DPC薄膜陶瓷金屬化工藝,其特征是在各種陶瓷基材上濺射一層結(jié)合力杰出的金屬材,基材的運用范疇廣泛,包括單晶硅片,玻璃基(SiO2),氮化硅,碳化硅,氧化鋁,氮化鋁,氧化鋯,ZTA,金剛石,藍寶石等。陶瓷電路板在新能源、轎車電子、電力電子、智能傳感、5G通訊、智慧照明、生物醫(yī)療、航空航天等范疇廣泛運用。處理芯片發(fā)熱、型號安穩(wěn)輸出、傳感測量精準(zhǔn)等商場痛點。
MEMS壓力傳感器封裝工藝—管芯(die)結(jié)構(gòu)和電原理如圖7所示,左是電原理圖,即由電阻應(yīng)變片組成的惠斯頓電橋,右是管芯內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。典型的MEMS壓力傳感器管芯可以用來出產(chǎn)各種壓力傳感器產(chǎn)品,如圖8所示。MEMS壓力傳感器管芯可以與外表放大器和ADC管芯封裝在一個封裝內(nèi)(MCM),使產(chǎn)品設(shè)計師很簡單運用這個高度集成的產(chǎn)品設(shè)計。
MEMS壓力傳感器廣泛運用于轎車電子:如TPMS、發(fā)動機機油壓力傳感器、轎車剎車體系空氣壓力傳感器、轎車發(fā)動機進氣歧管壓力傳感器(TMAP)、柴油機共軌壓力傳感器;消費電子:如胎壓計、血壓計、櫥用秤、健康秤,洗衣機、洗碗機、電冰箱、微波爐、烤箱、吸塵器用壓力傳感器,空調(diào)壓力傳感器,洗衣機、飲水機、洗碗機、太陽能熱水器用液位控制壓力傳感器;工業(yè)電子:如數(shù)字壓力表、數(shù)字流量表、工業(yè)配料稱重等。跟著物聯(lián)網(wǎng)時代的逐步到來,傳感器現(xiàn)正被廣泛運用于包括各類智能終端、智能轎車、生物醫(yī)療等在內(nèi)的很多新興范疇,需求量日積月累。
伴跟著下游運用范疇的開展,MEMS壓力傳感器逐步由單一的、僅起到壓力數(shù)據(jù)搜集作用的器件向調(diào)集多種數(shù)據(jù)搜集和處理為一體的智能傳感器開展。壓力傳感器、陀螺儀、溫度傳感器等多種傳感器以及其他功用器件集為一體,結(jié)束高度智能化,為拓展下游運用端結(jié)束多維度數(shù)據(jù)搜集供給條件。在國家政策的大力支持下,國內(nèi)MEMS作業(yè)的研制與出產(chǎn)體系正在不斷完善,上下游供應(yīng)鏈的布局也在如火如荼的開展中。作為高新技術(shù)企業(yè)的一員,金瑞欣特種電路科技有限公司”的美好愿景,秉承“用心服務(wù)客戶,供給定心產(chǎn)品”的偉大使命,盡力為國家結(jié)束這一戰(zhàn)略性布局盡力斗爭!