MEMS壓力傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理及應(yīng)用技術(shù)培訓(xùn)講學(xué)

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。MEMS壓力傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理及應(yīng)用技術(shù)-MEMSHYPERLINK/z/Search.e?sp=S%E5%8E%8B%E5%8A%9B%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank壓力傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理及應(yīng)用技術(shù)MEMS是指集微型壓力HYPERLINK/z/Search.e?sp=S%E4%BC%A0%E6%84%9F%E5%99%A8&ch=w.search.yjjlink&cid=w.s

2、earch.yjjlinkt_blank傳感器、HYPERLINK/z/Search.e?sp=S%E6%89%A7%E8%A1%8C%E5%99%A8&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank執(zhí)行器以及HYPERLINK/z/Search.e?sp=S%E4%BF%A1%E5%8F%B7%E5%A4%84%E7%90%86&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank信號處理和控制電路、接口電路、通信和電源于一體的微型機電系統(tǒng)。MEMS壓力傳感器可以用類似HYPERLINK/z/Searc

3、h.e?sp=S%E9%9B%86%E6%88%90%E7%94%B5%E8%B7%AF&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank集成電路（IC）設(shè)計技術(shù)和HYPERLINK/z/Search.e?sp=S%E5%88%B6%E9%80%A0%E5%B7%A5%E8%89%BA&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank制造工藝，進行高精度、低成本的大批量生產(chǎn)，從而為消費電子和工業(yè)HYPERLINK/z/Search.e?sp=S%E8%BF%87%E7%A8%8B%E6%8E%A7%E5

4、%88%B6&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank過程控制產(chǎn)品用低廉的成本大量使用MEMS傳感器打開方便之門，使壓力控制變得簡單易用和智能化。MEMS壓力傳感器原理：目前的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。硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密HYPERLINK/z/Search.e?sp=S%E5%8D%8A%E5%AF%BC%E4%BD%93&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓HYPERLI

5、NK/z/Search.e?sp=S%E7%94%B5%E6%A1%A5&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank電橋作為力電變換測量電路的，具有較高的測量精度、較低的功耗，極低的成本?；菟诡D電橋的壓阻式傳感器，如無壓力變化，其輸出為零，幾乎不耗電。MEMS硅壓阻式壓力傳感器采用周邊固定的圓形的HYPERLINK/z/Search.e?sp=S%E5%BA%94%E5%8A%9B&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank應(yīng)力杯硅薄膜內(nèi)壁，采用MEMS技術(shù)直接將四個高精密半導(dǎo)體應(yīng)變片刻制在

6、其表面應(yīng)力最大處，組成惠斯頓測量電橋，作為力電變換測量電路，將壓力這個物理量直接變換成電量，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HYPERLINK/z/Search.e?sp=S%E7%8E%BB%E7%92%83%E4%BD%93&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank玻璃體，中間是硅片，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)力硅薄膜與真空腔接觸這一面經(jīng)光刻生成如圖2的電阻應(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

7、受外力作用而微微向上鼓起，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，破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。傳統(tǒng)的機械量壓力傳感器是基于金屬HYPERLINK/z/Search.e?sp=S%E5%BC%B9%E6%80%A7%E4%BD%93&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlinkt_blank彈性體受力變形，由機械量彈性變形到電量轉(zhuǎn)換輸出，因此它不可能如MEMS壓力傳感器那樣做得像IC那么微小，成本也遠遠高于MEMS壓力傳感器。相對于傳統(tǒng)的機械量傳感器，MEMS壓力傳感器的尺寸更小，最大的不超過1cm，使性價比相對于傳統(tǒng)

8、“機械”制造技術(shù)大幅度提高?；卮鹑说难a充2010-04-1800:00STMEMS產(chǎn)品技術(shù)詳解技術(shù)分類：模擬設(shè)計陸楠，EDNChina執(zhí)行主編MEMS技術(shù)正在成為芯片公司的新貴，從移動通信和計算機，到消費電子、保健產(chǎn)品和工業(yè)控制，MEMS應(yīng)用正在迅速擴張成為增長熱點。作為主要的MEMS供應(yīng)商，ST加速傳感器量產(chǎn)至今出貨量已超過數(shù)億片。目前，該公司已經(jīng)擁有一整套產(chǎn)品系列，包括各種陀螺儀、壓力傳感器、話筒傳感器和模塊化解決方案。本周一（12月8日），ST在深圳首場舉辦了其微機電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)研討會，向與會者介紹了其2009年MEMS技術(shù)開發(fā)計劃和專門為大中國市場設(shè)計的系列產(chǎn)品。EDNChin

9、a在第一時間為大家介紹有關(guān)詳情。ST的MEMS技術(shù)圖1ST的MEMS是一個3維結(jié)構(gòu)器件，通過ThELMA和VenSENS2種特殊的工藝實現(xiàn)（圖1）。目前，ST的MEMS產(chǎn)品以加速度傳感器為主，正在逐漸擴大到壓力傳感器、話筒傳感器、6軸傳感器（模塊化解決方案）以及功能型傳感器。ST工作人員表示，ST擁有一條8英寸MEMS生產(chǎn)線，這在半導(dǎo)體公司中為數(shù)不多。圖2ST的工程師介紹了MEMS的工作原理（圖2），是基于運動引起的差分電容的改變輸出不同的信號，通過接口IC傳出并由控制器作出相應(yīng)的處理。MEMS器件通常是由MEMS傳感器和接口IC通過堆疊和并排的方式將雙芯片封裝在同一個器件內(nèi)。圖3為它的內(nèi)部結(jié)

10、構(gòu)。圖3ST的MEMS產(chǎn)品規(guī)劃圖4介紹了ST目前已經(jīng)量產(chǎn)的MEMS產(chǎn)品，其中，針對中國市場的兩個數(shù)字傳感器系列分別是LIS35DE和LIS33DE，前者目前出貨量最大，后者是目前市面上封裝最小的加速度傳感器。而在模擬產(chǎn)品上，目前主要是LIS244AL/LIS344AL，2/3軸模擬低性能傳感器。ST計劃，在2009年年底前，將推出LIS331DLF/M/H，6/8/10位3軸數(shù)字加速傳感器；在09年下半年將推出LIS352AR/AX3軸模擬加速傳感器。圖4除了加速度傳感器，陀螺儀是ST的一個重要規(guī)劃產(chǎn)品，目前已量產(chǎn)的1軸偏航陀螺儀產(chǎn)品型號是LISY300AL，帶有容性驅(qū)動單元和感應(yīng)單元（圖5）

11、，另有一款1軸偏航陀螺儀的樣品LY530AL。陀螺儀的工作原理是基于在旋轉(zhuǎn)參考系中產(chǎn)生的柯氏加速度，將輸入信號（角速率）轉(zhuǎn)換為差分電容變化，再由接口IC驅(qū)動質(zhì)量振動并將差分電容變化轉(zhuǎn)換為輸出電信號。圖5ST工程師還重點介紹了壓力傳感器的工作原理和他們的產(chǎn)品，其工作原理是將輸入信號（壓力）轉(zhuǎn)換為電阻變化，即通過惠斯登電橋架構(gòu)的壓阻式壓力傳感器感應(yīng)施加在薄隔膜上的壓力。壓力傳感器的一個重要參數(shù)是靈敏度，高分辨率的小型壓力傳感器使得氣壓計/高度計應(yīng)用得以在移動終端中實現(xiàn)，比如在GPS的應(yīng)用中，高度計能夠準(zhǔn)確判斷出位置是在橋上還是橋下。圖6為壓力傳感器工作原理示意。圖6據(jù)悉，目前，ST將其MEMS產(chǎn)品

12、的目標(biāo)市場分為4塊，移動電話、游戲機、便攜式媒體播放器和筆記本電腦，下一步，他們將把數(shù)碼相機和其他消費電子產(chǎn)品作為拓展方向。在總結(jié)ST的MEMS產(chǎn)品戰(zhàn)略優(yōu)勢時，ST相關(guān)工作人員表示，ST擁有專用的8寸晶圓廠和LGA后端生產(chǎn)線，其雙管芯方案能夠?qū)崿F(xiàn)快速量產(chǎn)和上市。圖7ST在研討會現(xiàn)場展示采用其MEMS方案的產(chǎn)品和應(yīng)用，包括游戲手柄、無線鼠標(biāo)和掌上游戲機等。提問人的追問2010-04-1800:08你好ST的意思是？回答人的補充2010-04-1800:40“ST”是意法半導(dǎo)體的簡稱意法半導(dǎo)體（ST）成立于1987年，是意大利SGS半導(dǎo)體公司和法國湯姆遜半導(dǎo)體合并后的新企業(yè)，公司自1994年起公開上市，意法半導(dǎo)體股票在紐約證券交易所（交易代碼：STM）、泛歐巴黎證券交易所和意大利米蘭證券交易所掛牌上市。從成立之初至今，意法半導(dǎo)體的增長速度超過了半導(dǎo)體工業(yè)的整體增長速度。自2005年起，意法半導(dǎo)體始終是世界五大半導(dǎo)體公司之一。整個集團共有員工約50,000人，擁有16個先進的研發(fā)機構(gòu)、39個設(shè)計和應(yīng)用中心、13個主要制造廠，并在36個國家設(shè)有78個銷售辦事處。公司總部設(shè)在瑞士日內(nèi)瓦，同時也是歐洲、中東和非洲地區(qū)（EMEA）市場的總部；公司的美國總部設(shè)在德克薩斯州達拉斯市的卡羅頓；亞太區(qū)總部設(shè)在新加坡；日本的業(yè)務(wù)則以東京為總部；大中國區(qū)總部設(shè)