機油壓力傳感器:汽車零配件-中文百科頻道

特點

MEMS壓力傳感器可以用類似集成電路的設計技術和制造工藝，進行高精度、低成本的大批量生産，從而為消費電子和工業過程控制産品用低廉的成本大量使用MEMS傳感器打開方便之門，使壓力控制變得簡單、易用和智能化。

傳統的機械量壓力傳感器是基于金屬彈性體受力變形，由機械量彈性變形到電量轉換輸出，因此它不可能如MEMS壓力傳感器那樣，像集成電路那麼微小，而且成本也遠遠高于MEMS壓力傳感器。

相對于傳統的機械量傳感器，MEMS壓力傳感器的尺寸更小，最大的不超過一個厘米，相對于傳統“機械”制造技術，其性價比大幅度提高。

目前的MEMS壓力傳感器有矽壓阻式壓力傳感器和矽電容式壓力傳感器，兩者都是在矽片上生成的微機械電子傳感器。

矽壓阻式壓力傳感器是采用高精密半導體電阻應變片組成惠斯頓電橋作為力電變換測量電路的，具有較高的測量精度、較低的功耗和極低的成本。

惠斯頓電橋的壓阻式傳感器，如無壓力變化，其輸出為零，幾乎不耗電。其電原理如圖1所示。矽壓阻式壓力傳感器其應變片電橋的光刻版本如圖2。

MEMS矽壓阻式壓力傳感器采用周邊固定的圓形應力杯矽薄膜内壁，采用MEMS技術直接将四個高精密半導體應變片刻制在其表面應力最大處，組成惠斯頓測量電橋。

作為力電變換測量電路，将壓力這個物理量直接變換成電量，其測量精度能達0.01-0.03%FS。

電容式壓力傳感器利用MEMS技術在矽片上制造出橫隔栅狀，上下二根橫隔栅成為一組電容式壓力傳感器，上橫隔栅受壓力作用向下位移，改變了上下二根橫隔栅的間距，也就改變了闆間電容量的大小，即△壓力=△電容量。

MEMS壓力傳感器廣泛應用于汽車電子如TPMS、發動機機油壓力傳感器、汽車刹車系統空氣壓力傳感器、汽車發動機進氣歧管壓力傳感器（TMAP）、柴油機共軌壓力傳感器。

消費電子如胎壓計、血壓計、櫥用秤、健康秤，洗衣機、洗碗機、電冰箱、微波爐、烤箱、吸塵器用壓力傳感器，空調壓力傳感器。

洗衣機、飲水機、洗碗機、太陽能熱水器用液位控制壓力傳感器。工業電子如數字壓力表、數字流量表、工業配料稱重等。

典型的MEMS壓力傳感器管芯（die）結構和電原理，左是電原理圖，即由電阻應變片組成的惠斯頓電橋，右為管芯内部結構圖。典型的MEMS壓力傳感器管芯可以用來生産各種壓力傳感器産品。

MEMS壓力傳感器管芯可以與儀表放大器和ADC管芯封裝在一個封裝内（MCM），使産品設計師很容易使用這個高度集成的産品設計最終産品。

MEMS壓力傳感器Die的設計、生産、銷售鍊。目前集成電路的4寸圓晶片生産線的大多數工藝可為MEMS生産所用。但是需要增加雙面光刻機、濕法腐蝕台和鍵合機三項MEMS特有的工藝設備。

壓力傳感器産品生産廠商需要增加價格不菲的标準壓力檢測設備。對于MEMS壓力傳感器生産廠家來說，開拓汽車電子以及消費電子領域的銷售經驗和渠道是十分重要和急需的。

特别是汽車電子對MEMS壓力傳感器的需要量在近幾年激增，如捷伸電子的年需求量約為200-300萬個。

與傳統IC行業注重二維靜止的電路設計不同，MEMS以理論力學為基礎，結合電路知識設計三維動态産品。對于在微米尺度進行機械設計會更多地依靠經驗，設計開發工具（Ansys）也與傳統IC（如EDA）不同。

MEMS加工除了使用大量傳統的IC工藝，還需要一些特殊工藝，如雙面刻蝕，雙面光刻等。MEMS比較傳統IC，工藝簡單，光刻步驟少，MEMS生産的一些非标準的特殊工藝，工藝參數需要按照産品的要求來進行調整。

由于需要産品設計、工藝設計和生産三方面的密切配合，IDM的模式要優于Fabless+Foundry的模式。MEMS對封裝技術的要求很高。

傳統半導體廠商的生産線正面臨淘汰，即使用來生産LDO，其利潤也非常低，但是，如果生産MEMS，則可獲得較高的利潤。線上的每一個圓晶片可生産合格的MEMS壓力傳感器Die5-6K個，每個出售後，可獲成本7-10倍的毛利。

轉産MEMS對廠家的工藝要求改動不大，新增輔助設備有限，投資少、效益高。MEMS芯片與IC芯片整合封裝是集成電路技術發展的新趨勢，也是傳統IC廠商的新機遇。

圓晶片生産線生産MEMS壓力傳感器Die成本估計如表所示，新增固定成本是指為該項目投入的人員成本和新設備的折舊（人員：

專家1名+MEMS設計師2名+工程師4名+工藝師5名+技工12名，年成本147萬元，新增設備投入650萬元，按90%四年折舊計算）。

現有成本是指在5次光刻條件下使用的成本（包括人工、化劑、水電、備件等的均攤成本）；矽片材料成本是指雙抛4寸矽片的價格。