飞思卡尔基于MEMS的传感器技术.doc

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1、飞思卡尔基于MEMS的传感器技术　　微机电系统（MEMS）是飞思卡尔应用于加速度和压力传感器的技术。基于MEMS的传感器产品有一个接口，通过该接口可以感应、处理和/或控制周围环境。　　飞思卡尔基于MEMS的这一类传感器器件将非常小的机电组件集成在单个芯片上。基于MEMS的传感器是汽车电子、医疗设备、硬盘驱动器、计算机外设、无线设备及手机、PDA等智能便携式电子设备的重要组件。　　MEMS的优点：低成本、低功耗、小型化、高性能、集成　　飞思卡尔的领先地位　　近30年来，飞思卡尔半导体不断开发各种基于MEMS的传感

2、器。用于生产传感器的工艺技术大体上分为两类：立体微加工和表面微加工。我们公司生产加速度传感器和压力传感器。飞思卡尔是大规模量产基于MEMS传感器的制造商。　　　　应用　　基于MEMS的传感器是汽车电子、医疗设备、手机、PDA等智能便携式电子器件，以及硬盘驱动器?、计算机外设和无线设备的重要组件。汽车工业已开始将这些传感器专用于安全气囊系统碰撞检测。从上世纪90年代到今天，采用MEMS技术的安全气囊传感器市场取得了极大的成功。现在，从喷墨打印机到手机，基于MEMS的传感器已广泛应用于各种设备。目前，各主要市场都在

3、采用这一技术。　　HARMEMS技术　　飞思卡尔新一代高宽比微机电系统（HARMEMS）技术是适合安全气囊传感应用的成熟技术。加速度传感器采用先进的传感设计，改进传感器的偏移性能。HARMEMS技术具有过阻尼机械响应和出色的信噪比，可满足客户的要求。由于安全气囊主ECU系统安装在汽车驾驶室中，过阻尼HARMEMS技术对高频、高振幅寄生振动?具有耐受能力。HARMEMS技术已引入到电子稳定控制系统（ESC）中采用的双轴加速度传感器中，以测量汽车横向加速度。　　　　MEMS表面微加工　　在表面微加工过程中，MEMS

4、传感器采用沉积薄膜材料在晶圆表面上成形。这些沉积材料包含传感器成形过程中使用的结构材料和界定结构层之间的间隙所用的衬层材料。许多表面微加工传感器采用电容转换法，将输入机械信号转换为等效电子信号。通过电容转换法，传感器可视为一个机械式电容，其中一个平板在物理驱动力作用下产生移动。这种移动会改变两个电极之间的间隙，电容随之变化。电容的这种变化是与输入的机械动力等效的电子量。　　　　　　MEMS体型微加工　　体型微加工过程中，单晶硅通过蚀刻形成三维的MEMS器件。这是一种侵蚀式工艺，采用各向异性化学腐蚀方法去除晶圆中

5、的硅。这种体型微加工方法可用来大规模量产各种传感器，如压阻式压力传感器。最简单的加工方法是有选择地蚀刻特定部分的硅片，让这些区域只剩下一层隔膜。在绝对压力传感器中，硅晶圆与另一晶圆结合（芯片或硅玻璃），在隔膜下形成一个真空密封腔。隔膜在压力作用下发生弯曲。压敏电阻效应是广泛采用的一种能量转换机制。在压敏电阻材料中，应力的变化产生张力，从而引起电阻产生相应的变化。当在隔膜最大应力点上植入压敏电阻时，压力作用下产生的变形引起电阻变化。一般情况下，可将压敏电阻组成桥接网络，两个端子之间应用的电压产生的输出电压可在另外

6、两个端子?之间进行测量。