MEMS微型機(jī)械電子系統(tǒng)

隨著產(chǎn)品小型化、智能化、集成化的發(fā)展，如何讓產(chǎn)品功能超群的同時(shí)降低成本成為了新的難題。MEMS作為解決方法之一，進(jìn)入了人們的視野。

什么是MEMS？

MEMS（Micro Electro Mechanical Systems）即微機(jī)電系統(tǒng)，通過(guò)基于半導(dǎo)體集成電路制作發(fā)展而來(lái)的微細(xì)加工技術(shù)，在硅或玻璃等薄基板上制作數(shù)十微米的運(yùn)動(dòng)部件和三維部件（如齒輪）。該系統(tǒng)不僅包含電路，還有微小的柱子和薄膜等微結(jié)構(gòu)，并將執(zhí)行器和傳感器等機(jī)械及電子部件集成在單個(gè)芯片上。

MEMS的基本構(gòu)成

MEMS采用三維結(jié)構(gòu)制作，將電子電路和機(jī)械元件（如傳感器和執(zhí)行器）內(nèi)置到半導(dǎo)體基板上。通過(guò)將獨(dú)立部件組合到芯片中制成微米級(jí)智能系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化和集成化，使產(chǎn)品更小更輕。

MEMS的基本構(gòu)成要素有：傳感器、執(zhí)行器、電路及其它輔助類元件。

傳感器：將壓力、磁力、靜電或熱量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)

執(zhí)行器：將能量轉(zhuǎn)換成某種機(jī)械動(dòng)作

電路：放大/補(bǔ)償元件輸出信號(hào)或?qū)⒛M信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)

輔助元件：發(fā)熱元件、導(dǎo)電電極、晶體振蕩器等，相互作用以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的加工。

MEMS傳感器

MEMS傳感器與傳統(tǒng)傳感器基本相同，但它將電子電路和機(jī)械元件集成為一個(gè)獨(dú)立組件，使產(chǎn)品 "更小、更輕、更精密"。

MEMS傳感器可集成在檢測(cè)加速度、壓力、溫度等傳感器以及智能手機(jī)的麥克風(fēng)和揚(yáng)聲器中，在提升設(shè)備性能和便利性，促進(jìn)設(shè)備小型化和輕量化等方面發(fā)揮了重要作用。

1、壓力傳感器

使用MEMS的壓力傳感器主要有兩種：使用壓電電阻元件作為感壓元件的“壓電電阻式”和通過(guò)電極檢測(cè)靜電容量變化的“靜電容量方式”。兩種傳感器都是通過(guò)薄膜（稱為膜片）的偏轉(zhuǎn)來(lái)測(cè)量壓力。

使用MEMS芯片的壓力傳感器

A：傳感器控制IC           B：MEMS壓力傳感器

數(shù)字式傳感器在單個(gè)封裝模塊內(nèi)裝有傳感器和處理傳感器信號(hào)的控制IC (AFE)。模擬式傳感器不包括傳感器控制IC。

2、流量傳感器

使用MEMS的美蓓亞三美流量傳感器有三種：測(cè)量上下游壓差的傳感器、測(cè)量流量的傳感器和測(cè)量風(fēng)速的傳感器，主要特點(diǎn)為小型化和數(shù)字輸出。小型化可以提升產(chǎn)品設(shè)計(jì)自由度；數(shù)字輸出可以實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)、高精度和高分辨率。

除了具有體積小、重量輕、集成化等特點(diǎn)外，MEMS還具有出色的生產(chǎn)效率。它可在一片晶圓上同時(shí)制造多種產(chǎn)品，易于大規(guī)模生產(chǎn)。MEMS傳感器技術(shù)已應(yīng)用于氣味檢測(cè)、基因分析、機(jī)器人、醫(yī)療、汽車等多個(gè)領(lǐng)域，為各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了技術(shù)革新。