С развитием современных датчиков миниатюризация, интеллектуальность и интеграция - единственный путь к модернизации. Сегодня мы познакомимся с мини-продуктами семейства датчиков — — датчиками MEMS.

Что такое MEMS-датчик? ?

Полное название MEMS - микроэлектромеханическая система. Микроэлектромеханическая система относится к микроустройству или системе, которая может производиться партиями и объединяет микромеханизм, микросенсор, микропривод, обработку сигналов и схему управления, интерфейс, связь и питание на одном или нескольких чипах. MEMS-датчик - это новый тип датчика, изготовленный с использованием микроэлектроники и микрообработки.

MEMS - это передовая технология производства, разработанная на основе технологии производства полупроводников с использованием традиционных полупроводниковых технологий и материалов. MEMS в основном включает в себя технологию микрообработки, механику/теорию твердой акустики, теорию теплового потока, электронику, материалы, физику, химию, биологию, медицину и так далее. После более чем 40 лет развития она стала одной из основных научно-технических областей, привлекающих внимание всего мира.

Применяемые материалы:

Материалы на основе кремния: Большинство сырья для интегральных схем и MEMS - это кремний (Si), который можно извлечь в больших количествах из диоксида кремния. Что такое диоксид кремния? Если говорить проще, это песок. После ряда сложных процессов песок превращается в монокристаллический кремний.

Материал, в основном изготовленный из кремния, обладает превосходными электрическими свойствами. Прочность и твердость кремниевого материала эквивалентны железу, плотность - алюминию, а теплопроводность - молибдену и вольфраму. Если площадь одного чипа MEMS-датчика составляет 5 мм x 5 мм, то с 8-дюймовой (20 см в диаметре) пластины можно нарезать около 1000 MEMS-чипов-гироскопов, и стоимость, приходящаяся на каждый чип, может быть значительно снижена.

Некремниевые материалы: В последние годы применение материалов MEMS постепенно заменяется некремниевыми материалами. Академические исследователи в настоящее время сосредоточены на разработке полимерных и бумажных микроустройств. Устройства, разработанные с использованием этих материалов, не только экологически чистые, но и просты в производстве и недороги. По сравнению с кремниевыми материалами они значительно сократили бюджет на исследования и разработки. Многие инновации в полимерных и бумажных микроустройствах указывают на медицинское применение. Для этой области биосовместимость и гибкость материалов являются основными требованиями.

Разработка функций и производительности бумажных и полимерных микроустройств все еще находится на относительно ранней стадии, и производственные мощности для таких устройств еще не разработаны. Для достижения зрелости и коммерциализации этих новых технологий может потребоваться более 10 лет. Поэтому в исследованиях микроустройств на основе кремниевых материалов предстоит проделать еще много инновационной работы. В противном случае она столкнется с риском стагнации.

Технические преимущества:

Технология MEMS используется для производства датчиков, приводов или микроструктур, что обладает характеристиками миниатюризации, интеграции, интеллектуальности, низкой стоимости, высокой эффективности, массового производства и высокой производительности. Технология MEMS позволяет десяткам тысяч MEMS-чипов (в некоторых процессах также размещаются чипы интегральных схем на одном этапе) появляться на каждой пластине.

Этот пакетный процесс в настоящее время полностью автоматизирован, изолируя человеческий фактор, обеспечивая строгий контроль ошибки процесса между каждым чипом MEMS, тем самым повышая выход. После нарезки и упаковки они превращаются в чипы MEMS один за другим. По внешнему виду большинство чипов MEMS и чипов интегральных схем похожи.

Подводя итог, характерный размер микрометрового масштаба позволяет MEMS-датчикам выполнять некоторые функции, которые не могут быть достигнуты традиционными механическими датчиками. Это основная сила микросенсоров, которая постепенно заменяет традиционные механические датчики. Он широко используется в потребительской электронике, автомобильной промышленности, аэрокосмической отрасли, машиностроении, химической промышленности, медицине и других областях. Общие продукты включают датчики давления, акселерометры, гироскопы и каталитические датчики.