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MEMS气体传感器的设计与工艺

时间:2018-12-13 10:42来源:www.evccode.com 作者:郑州炜盛科技 点击:

目前,气体传感器的应用日趋广泛,在物联网等泛在应用的推动下,其技术发展方向开始向小型化、集成化、模块化、智能化方向发展。

具有代表性的基于金属氧化物半导体敏感材料(MOS)气体传感器已广泛应用于安全、环境、楼宇控制等领域的气体检测,该类传感器的能耗是制约其大规模布设的核心节点,MEMS技术为解决MOS气体传感器的该类问题提供了强有力的有效途迳和方案。MEMS技术的应用也为该类传感器的集成化提供坚实的基础。毫无疑问,基于MEMS的设计方案将成为未来气体传感器的主要发展方向之一。

MEMS气体传感器的优势在于:

(1)微型化: MEMS器件体积小,一般单个 MEMS传感器的尺寸以毫米甚至微米为计量单位,重量轻、耗能低。同时微型化以后的机械部件具有惯性小、谐振频率高、响应时间短等优点。 MEMS更高的表面体积比(表面积比体积)可以提高表面传感器的敏感程度。

(2)硅基加工工艺,可兼容传统 IC生产工艺:硅的强度、硬度和杨氏模量与铁相当,密度类似铝,热传导率接近钼和钨,同时可以很大程度上兼容硅基加工工艺。

(3)批量生产:以单个 5mm×5mm尺寸的 MEMS传感器为例,用硅微加工工艺在一片 8英寸的硅片晶元上可同时切割出大约 1000个 MEMS芯片,批量生产可大大降低单个 MEMS的生产成本。

(4)集成化:一般来说,单颗 MEMS往往在封装机械传感器的同时,还会集成ASIC芯片,控制 MEMS芯片以及转换模拟量为数字量输出。同时不同的封装工艺可以把不同功能、不同敏感方向或致动方向的多个传感器或执行器集成于一体,或形成微传感器阵列、微执行器阵列,甚至把多种功能的器件集成在一起,形成复杂的微系统。

(5)多学科交叉: MEMS涉及电子、机械、材料、制造、信息与自动控制、物理、化学和生物等多种学科,并集约了当今科学技术发展的许多尖端成果。

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