1. Introducción

El sensor MEMS (sistemas microelectromecánicos) se refiere a una tecnología industrial que combina tecnología de circuitos microelectrónicos con sistemas micromecánicos. Su estructura interna es generalmente del orden de micrómetros o incluso de nanómetros. En pocas palabras, MEMS es para miniaturizar los componentes mecánicos de los sensores tradicionales y luego fijar el dispositivo en la oblea de silicio a través de la tecnología de apilamiento tridimensional, como la tecnología TSV tridimensional a través del silicio, y finalmente adoptar formas de embalaje personalizadas especiales de acuerdo con diferentes aplicaciones. Cortado y ensamblado.

2. Ventajas de MEMS

①Miniaturización:

Los dispositivos MEMS son de tamaño pequeño y, por lo general, el tamaño de un solo sensor MEMS se mide en milímetros o incluso en micrómetros. Peso ligero y bajo consumo de energía. Al mismo tiempo, los componentes mecánicos miniaturizados tienen las ventajas de una pequeña inercia, una alta frecuencia de resonancia y un tiempo de respuesta corto. Los MEMS tienen una mayor relación superficie-volumen, lo que puede aumentar la sensibilidad de los sensores de superficie

②Tecnología de procesamiento basada en silicio:

Compatible con los procesos tradicionales de producción de circuitos integrados: el silicio tiene una resistencia, una dureza y un módulo de Young comparables al hierro, la densidad es similar al aluminio y la conductividad térmica es similar al molibdeno y al tungsteno.

③ Producción en masa:

Tomando un solo sensor MEMS de 5 mm * 5 mm como ejemplo, se pueden cortar aproximadamente 1000 chips MEMS simultáneamente en una oblea de silicio de 8 pulgadas mediante la tecnología de micromecanizado de silicio, y la producción en masa puede reducir en gran medida el costo de producción de un solo MEMS.

④Integración:

En términos generales, un solo MEMS a menudo integra un chip ASIC mientras empaqueta un sensor mecánico, controla el chip MEMS y convierte la salida analógica en digital. Al mismo tiempo, diferentes procesos de empaquetado pueden integrar múltiples sensores o actuadores con diferentes funciones, diferentes direcciones sensibles o direcciones de actuación en uno, o formar conjuntos de microsensores, conjuntos de microaccionadores e incluso integrar dispositivos con múltiples funciones. forman microsistemas complejos.

Por ejemplo, el sensor inercial MPU6050 integra un giroscopio MEMS de 3 ejes, un acelerómetro MEMS de 3 ejes y un procesador de movimiento digital escalable DMP.

⑤ Cruce de dominios múltiples:

MEMS involucra una variedad de disciplinas como la electrónica, la mecánica, los materiales, la fabricación, la información y el control automático, la física, la química y la biología, e integra muchos logros de vanguardia en el desarrollo científico y tecnológico actual.

3. Aplicación

①Campo médico: basado en el sensor de aceleración MEMS de VTI Company, se propone un método de detección de frecuencia cardíaca fetal no invasivo y un diagnóstico clínico fácil de aprender, intuitivo y preciso y mujer embarazada entre el estetoscopio cardíaco fetal y el Doppler fetal. se desarrollan los monitores. Ayudas médicas de autocontrol. El sensor de aceleración convierte la frecuencia cardíaca fetal en una señal de voltaje analógico, y el amplificador del instrumento utilizado para la preamplificación amplifica la diferencia. Luego, se realiza una serie de procesamiento de señal intermedio, como el filtrado, y la señal de voltaje analógico se convierte en una señal digital con un convertidor A/D. El dispositivo de aislamiento óptico se ingresa a la microcomputadora de un solo chip para su análisis y procesamiento, y finalmente se emite el resultado del procesamiento.

②El campo de la fotografía de teléfonos móviles: con el avance de MEMS en volumen y consumo de energía, la última tecnología MEMS Drive detecta la fluctuación instantánea durante el proceso de fotografía a través del giroscopio y se basa en algoritmos precisos para calcular el rango de movimiento del motor y hacer compensación rápida. . Esta serie de acciones debe completarse en una centésima de segundo, y la imagen que obtenga no se verá borrosa por el jitter.

③Sistema de seguimiento de movimiento: en el entrenamiento diario de los atletas, los sensores MEMS se pueden usar para medir el movimiento humano en 3D, registrar cada movimiento y los entrenadores analizan los resultados y formulan los planes de entrenamiento correspondientes para mejorar el rendimiento de los atletas.

4. Perspectivas

Se puede prever que las aplicaciones posteriores a gran escala en el futuro utilizarán principalmente nuevos productos electrónicos de consumo, como AR/VR, e Internet de las cosas, como conducción inteligente, logística inteligente y hogar inteligente. Como capa de percepción, los sensores son una parte indispensable de la capa física básica clave. ¡El rápido desarrollo de la Internet de las cosas traerá enormes dividendos de desarrollo a la industria de MEMS!