cdfldf1984的个人空间 https://blog.eetop.cn/33590 [收藏] [复制] [分享] [RSS]

空间首页 动态 记录 日志 相册 主题 分享 留言板 个人资料

日志

压力传感器

热度 1已有 6842 次阅读| 2012-9-20 21:57

   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电传感器。

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,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。

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。

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(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。

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,右是管芯内部结构图。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IC的4英寸圆晶片生产线的大多数工艺可为MEMS生产所用;但需增加双面光刻机、湿法腐蚀台和键合机三项MEMS特有工艺设备。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、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加工除使用大量传统IC工艺,还需要一些特殊工艺,如双面刻蚀,双面光刻等。MEMS较传统IC工艺简单,光刻步骤少,MEMS生产有一些非标准的特殊工艺,工艺参数需按产品要求进行调整,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(无芯片生产线公司+代工厂)的模式。MEMS对封装技术的要求很高。传统半导体厂商的4英寸生产线正面临淘汰,即使用来生产LDO也只有非常低的利润,如转而生产MEMS则可获较高的利润;4英寸线上的每一个圆晶片可生产合格的MEMS压力传感器Die 5~6千个,每个出售后可获成本7~10倍的毛利(图10);转产MEMS改动工艺不大、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IC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英寸圆晶片生产线上。


点赞

发表评论 评论 (1 个评论)

回复 frogsondjj 2021-12-14 22:48
最近我们导师要求我们用薄膜压力传感器测试晶圆封装时候的压力 我们选了好几家的薄膜压力传感器 都测试不准 包括用了美国的 TEKSCAN 测试误差也很大 尤其是小力度的时候 误差很大 没法使用 后来 我们师姐找到了 苏州长显www.beijingjingxian.com得薄膜压力传感器 测试后 数据重复性很不错 小力测试也比较准确 测试曲线很好 后来 我们用了几批苏州长显www.beijingjingxian.com得薄膜压力传感器 测试都挺好的 请问 群里有用过这种薄膜压力传感器测试晶圆封装时候的压力吗 封装时候的压力 处理用这种薄膜压力传感器 还有其他方法可以测试吗?谢谢

http://www.jing-xian.com        

http://www.beijingjingxian.com  

http://www.changzhidianzi.com   

http://www.chang-xian.net        

http://www.chang-xian.com      

http://www.chang-xian.cn      

http://www.el-boy.com        

http://www.changxian.org         

国内我们用了几家的薄膜压力传感器做薄膜电子称 好几家的精度都太差了重复性很不好根本没法用 后来我们找的苏州长显www.beijingjingxian.com的薄膜压力传感器 他们的薄膜压力传感器的精度在1% 到2% 在要求不是特别高的地方完全可以做电子称的 我们课题组已经用苏州长显www.beijingjingxian.com的薄膜传感器做了好几个电子称效果很好

http://www.tekscan.online     west.cn 注册 无锡场致

http://www.senba.site         west.cn 注册 无锡场致

http://www.win-sensor.site    west.cn 注册 无锡场致

http://www.fourtec.com.cn     west.cn 注册 苏州长显

苏州长显薄膜压力传感器压力分布测试系统

facelist

您需要登录后才可以评论 登录 | 注册

  • 关注TA
  • 加好友
  • 联系TA
  • 0

    周排名
  • 0

    月排名
  • 0

    总排名
  • 0

    关注
  • 2

    粉丝
  • 1

    好友
  • 2

    获赞
  • 16

    评论
  • 691

    访问数
关闭

站长推荐 上一条 /1 下一条

小黑屋| 手机版| 关于我们| 联系我们| 在线咨询| 隐私声明| EETOP 创芯网
( 京ICP备:10050787号 京公网安备:11010502037710 )

GMT+8, 2024-11-5 15:20 , Processed in 0.010514 second(s), 7 queries , Gzip On, Redis On.

eetop公众号 创芯大讲堂 创芯人才网
返回顶部