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

1、MEMSE力傳感器的結(jié)構(gòu)與工作原理及應(yīng)用技術(shù)MEMSI指集微型壓力傳感器、執(zhí)行器以及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(jī)電系統(tǒng)。MEMS1力傳感器可以用類似集成電路(IC)設(shè)計技術(shù)和制造工藝,進(jìn)行高精度、低成本的大批量生產(chǎn)，從而為消費(fèi)電子和工業(yè)過程控制產(chǎn)品用低廉的成本大量使用MEM及感器打開方便之門，使壓力控制變得簡單易用和智能化。MEMSE力傳感器原理：目前的MEMSE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(jī)械電子傳感器。硅壓阻式壓力傳感器是采用高精密生導(dǎo)體電阻應(yīng)變片組成惠斯頓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

2、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。MEMS1壓阻式壓力傳感器采用周邊固定的圓形的應(yīng)力杯硅薄膜內(nèi)壁,采用MEM戰(zhàn)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，作為力電變換測量電路，將壓力這個物理量直接變換成電量，具測量精度能達(dá)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，中間是硅片,硅片中部做成一應(yīng)力杯，具應(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(jìn)入傳感器應(yīng)力杯中，應(yīng)力硅薄膜會因受外力作用而微微

3、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(jī)械量壓力傳感器是基于金屬彈性體受力變形,由機(jī)械量彈性變形到電量轉(zhuǎn)換輸出，因此它不可能如MEMSE力傳感器那樣做得像IC那么微小，成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于MEMSE力傳感器。相對于傳統(tǒng)的機(jī)械量傳感器，MEMSE力傳感器的尺寸更小，最大的不超過1c限使性價比相對于傳統(tǒng)“機(jī)械”制造技術(shù)大幅度提晨)o回答人的補(bǔ)充2010-04-1800:00STMEM貨品技術(shù)詳解技術(shù)分類：模擬設(shè)計陸楠，EDNChina執(zhí)行主編MEM轂術(shù)正在成為芯片公司的新貴，從移動通信和計算機(jī)，到消費(fèi)電子、保健產(chǎn)品和

4、工業(yè)控制，MEM蛻用正在迅速擴(kuò)張成為增長熱點(diǎn)。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(jī)電系統(tǒng)（MEMS技術(shù)研討會,向與會者介紹了其2009年MEM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。EDNChina在第一時間為大家介紹有關(guān)詳情。ST的MEM被術(shù)ST的MEMSI一個3維結(jié)構(gòu)器件，通過ThELM鹿口VenSENS2中特殊的工藝實現(xiàn)（圖1）。目前，ST的MEM挈品以加速度傳感器為主，正在逐漸擴(kuò)大到壓力傳感器、話筒傳感器、6軸

5、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MEM生產(chǎn)線，這在半導(dǎo)體公司中為數(shù)不多。MEMASENSORMODELST的工程師介紹了MEM的工作原理（圖2）,是基于運(yùn)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。MEMSS件通常是由MEM覆感器和接口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)構(gòu)。SiliconMechanicalStructureME陋導(dǎo)ModelST的MEMS品規(guī)劃圖4介紹了ST目前已經(jīng)量產(chǎn)的MEM竽品，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

6、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）,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

7、質(zhì)量振動并將差分電容變化轉(zhuǎn)換為輸出電信號。-LISY300AL：LGA封裝7x7x1.5mn?ST工程師還重點(diǎn)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勺應(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MEM審品的目標(biāo)市場分為4塊，移動電話、游戲機(jī)、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(jī)和其他消費(fèi)電子產(chǎn)品

8、作為拓展方向。在總結(jié)ST的MEM竽品戰(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LGAt端生產(chǎn)線，具雙管芯方案能夠?qū)崿F(xiàn)快速量產(chǎn)和上市。ST在研討會現(xiàn)場展示采用其MEMSf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(jī)等。提問人的追問2010-04-1800:08你好ST的意思是？回答人的補(bǔ)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(tuán)共有員工約50,000人，擁有16個先進(jìn)的研發(fā)機(jī)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(dá)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)在上海，負(fù)責(zé)香港、大陸和臺灣三個地區(qū)的業(yè)務(wù)。提問人的追問2010-04-1800:52能付把你QQ留給我？或者其它聯(lián)系方式？