這6大類MEMS傳感器了解嗎?MEMS面臨的主要技術(shù)門檻是什么?

MEMS傳感器是最常用的傳感器之一，為了繼續(xù)增進(jìn)大家對(duì)MEMS傳感器的認(rèn)識(shí)，本文將基于兩點(diǎn)介紹MEMS傳感器：1.6大MEMS傳感器介紹、2.MEMS面臨的主要的技術(shù)門檻是什么。如果你對(duì)MEMS、MEMS傳感器具有興趣，不妨和小編一起繼續(xù)往下閱讀哦。

一、6大MEMS傳感器

1、MEMS壓力傳感器

微機(jī)械壓力傳感器是微機(jī)械技術(shù)中最成熟、最早開始產(chǎn)業(yè)化的產(chǎn)品。從信號(hào)檢測(cè)方式來(lái)看，壓阻式和電容式兩類，壓阻式壓力傳感器的精度可達(dá)0.05%～0.01%,年穩(wěn)定性達(dá)0.1%/F.S，溫度誤差為0.0002%,耐壓可達(dá)幾百兆帕,過壓保護(hù)范圍可達(dá)傳感器量程的20倍以上,并能進(jìn)行大范圍下的全溫補(bǔ)償?，F(xiàn)階段微機(jī)械壓力傳感器的主要發(fā)展方向有以下幾個(gè)方面。

(1)將敏感元件與信號(hào)處理、校準(zhǔn)、補(bǔ)償、微控制器等進(jìn)行單片集成，研制智能化的壓力傳感器。

(2)進(jìn)一步提高壓力傳感器的靈敏度，實(shí)現(xiàn)低量程的微壓傳感器。

(3)提高工作溫度，研制高低溫壓力傳感器。

2、MEMS加速度傳感器

MEMS加速度傳感器是繼微壓力傳感器之后第二個(gè)進(jìn)入市場(chǎng)的微機(jī)械傳感器。其主要類型有壓阻式、電容式、力平衡式和諧振式。

3、MEMS陀螺傳感器

角速度一般是用陀螺儀來(lái)進(jìn)行測(cè)量的。傳統(tǒng)的陀螺儀是利用高速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體具有保持其角動(dòng)量的特性來(lái)測(cè)量角速度的。這種陀螺儀的精度很高，但它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜使用壽命短成本高，一般僅用于導(dǎo)航方面，而難以在一般的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中應(yīng)用。

4、MESM流量傳感器

MEMS流量傳感器不僅外形尺寸小，能達(dá)到很低的測(cè)量量級(jí)而且死區(qū)容量小，響應(yīng)時(shí)間短，適合于微流體的精密測(cè)量和控制。國(guó)內(nèi)外研究的微流量傳感器依據(jù)工作原理可分為熱式(包括熱傳導(dǎo)式和熱飛行時(shí)間式)、機(jī)械式和諧振式3種。

5、MEMS氣體傳感器

根據(jù)制作材料的不同，微氣敏傳感器分為硅基氣敏傳感器和硅微氣敏傳感器。其中前者以硅為襯底，敏感層為非硅材料，是當(dāng)前微氣敏傳感器的主流。微氣體傳感器可滿足人們對(duì)氣敏傳感器集成化、智能化、多功能化等要求。例如許多氣敏傳感器的敏感性能和工作溫度密切相關(guān)，因而要同時(shí)制作加熱元件和溫度探測(cè)元件，以監(jiān)測(cè)和控制溫度。

6、MEMS溫度傳感器

MEMS傳感器與傳統(tǒng)的傳感器相比，具有體積小、重量輕的特點(diǎn)，其固有熱容量?jī)H為10J/K～10J/K，使其在溫度測(cè)量方面具有傳統(tǒng)溫度傳感器不可比擬的優(yōu)勢(shì)。開發(fā)了1種硅/二氧化硅雙層微懸臂梁溫度傳感器。

二、MEMS主要技術(shù)門檻是什么

(1)跨行業(yè)知識(shí)與技術(shù)的綜合運(yùn)用

MEMS 是一門交叉學(xué)科，MEMS 產(chǎn)品的研發(fā)與設(shè)計(jì)需要機(jī)械、電子、材料、半導(dǎo)體等跨學(xué)科知識(shí)以及機(jī)械制造、半導(dǎo)體制造等跨行業(yè)技術(shù)的積累和整合。MEMS 行業(yè)的研發(fā)設(shè)計(jì)人員需要具備上述專業(yè)知識(shí)技術(shù)的深入儲(chǔ)備和對(duì)上下游行業(yè)的深入理解，才能設(shè)計(jì)出既滿足客戶需求，又適合供應(yīng)商實(shí)際加工能力的 MEMS 產(chǎn)品，因此對(duì)研發(fā)人員的專業(yè)知識(shí)和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)都提出了較高的要求。

(2)各生產(chǎn)環(huán)節(jié)均存在技術(shù)壁壘

與大規(guī)模集成電路行業(yè)相比，MEMS 產(chǎn)品的研發(fā)步驟更加復(fù)雜，除了完成 MEMS 傳感器芯片的設(shè)計(jì)外，還需要開發(fā)出適合公司芯片設(shè)計(jì)路線的 MEMS 晶圓制造工藝。在晶圓制造廠商缺乏成熟的 MEMS 工藝模塊的情況下，公司需要參與開發(fā)適合晶圓制造廠商的制造工藝模塊，即使在晶圓制造廠商已經(jīng)具備成熟制造工藝模塊的情況下，公司也需要根據(jù)公司的芯片設(shè)計(jì)路線確定每款芯片的具體工藝流程。

由于 MEMS 傳感器需要與外界環(huán)境進(jìn)行接觸，感知外部信號(hào)的變化，所以需要對(duì)成品的封裝結(jié)構(gòu)和封裝工藝進(jìn)行研發(fā)與設(shè)計(jì)，以降低產(chǎn)品失效的可能性。由于MEMS 傳感器承擔(dān)了對(duì)外部信號(hào)的獲取和轉(zhuǎn)換等功能，下游應(yīng)用場(chǎng)景多樣，產(chǎn)品內(nèi)部的極微小型機(jī)械系統(tǒng)對(duì)外界應(yīng)用環(huán)境相對(duì)敏感，因此公司還需要負(fù)責(zé) MEMS 專業(yè)測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)和測(cè)試技術(shù)的開發(fā)，以滿足 MEMS 傳感器產(chǎn)品性能和質(zhì)量測(cè)試的需求。因此，MEMS 傳感器行業(yè)在芯片設(shè)計(jì)、晶圓制造、封裝和測(cè)試環(huán)節(jié)都具有壁壘。

(3)技術(shù)工藝非標(biāo)準(zhǔn)化

MEMS 傳感器具有一種產(chǎn)品一種加工工藝的特點(diǎn)。MEMS 傳感器產(chǎn)品種類多樣，各種產(chǎn)品的功能和應(yīng)用領(lǐng)域也不盡相同，使得各種 MEMS 傳感器的生產(chǎn)工藝和封裝工藝均需要根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)試，晶圓和成品的測(cè)試過程也采取非標(biāo)準(zhǔn)工藝，因此 MEMS 傳感器產(chǎn)品不存在通用化的技術(shù)工藝，需要從基礎(chǔ)研發(fā)開始對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工藝、設(shè)備開發(fā)和材料選取等各生產(chǎn)要素經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的研發(fā)和投入，并在大量出貨的過程中不斷對(duì)上述生產(chǎn)要素進(jìn)行完善和優(yōu)化。

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