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MEMS微氣體傳感器的制作工藝如圖所示,其特點在于將加熱電極、絕緣層和測試電極一層一層依次堆積疊加在一起
2、MEMS固體電解質氣敏傳感器
固體電解質氣敏傳感器有電流型和電壓型兩種,電流型的靈敏度高,測量范圍大,溫漂小。但它的輸出電流和敏感性能與電極尺寸關系密切。傳統的燒結體型器件難于控制電極尺寸,因而輸出的電流和敏感性能也難于控制。由于MEMS技術制作的器件電機尺寸精度高,因而MEMS固體電解質電流型氣敏傳感器性能優異。
目前基于“三明治”結構的傳感器,可以實現MEMS工藝的兼容與加工,解決了傳統固體電解質式氣體傳感器工藝兼容性差、器件結構復雜等問題。
MEMS氣體傳感器的優勢在于:
(1)微型化:MEMS器件體積小,一般單個 MEMS傳感器的尺寸以毫米甚至微米為計量單位,重量輕、耗能低。同時微型化以后的機械部件具有慣性小、諧振頻率高、響應時間短等優點。MEMS更高的表面體積比(表面積比體積)可以提高表面傳感器的敏感程度。
(2)硅基加工工藝,可兼容傳統 IC生產工藝:硅的強度、硬度和楊氏模量與鐵相當,密度類似鋁,熱傳導率接近鉬和鎢,同時可以很大程度上兼容硅基加工工藝。
(3)批量生產:以單個 5mm×5mm尺寸的 MEMS傳感器為例,用硅微加工工藝在一片 8英寸的硅片晶元上可同時切割出大約 1000個 MEMS芯片,批量生產可大大降低單個 MEMS的生產成本。
(4)集成化:一般來說,單顆 MEMS往往在封裝機械傳感器的同時,還會集成ASIC芯片,控制 MEMS芯片以及轉換模擬量為數字量輸出。同時不同的封裝工藝可以把不同功能、不同敏感方向或致動方向的多個傳感器或執行器集成于一體,或形成微傳感器陣列、微執行器陣列,甚至把多種功能的器件集成在一起,形成復雜的微系統。
(5)多學科交叉:MEMS涉及電子、機械、材料、制造、信息與自動控制、物理、化學和生物等多種學科,并集約了當今科學技術發展的許多尖端成果。