Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung von Wissenschaft und Technologie wird die MEMS-Technologie zunehmend in verschiedenen Bereichen eingesetzt, insbesondere im Bereich der Sensoren. Drucksensoren sind eines der besten Anwendungsgebiete der MEMS-Technologie. Es bietet die Vorteile hoher Präzision, hoher Empfindlichkeit, geringer Größe, geringem Stromverbrauch usw. und wird häufig in der Industrie, der Medizin, der Automobilindustrie, der Luftfahrt und anderen Bereichen eingesetzt.
Dann werfen wir einen Blick auf die Entwicklung und Herstellung von Drucksensoren auf Basis der MEMS-Technologie.
1. Aufbau und Prinzip des Drucksensors
Drucksensoren bestehen im Allgemeinen aus Sensorelementen, Signalverarbeitungsschaltungen, Ausgangsschaltungen und Gehäusen. Unter diesen ist das Sensorelement die Kernkomponente des Drucksensors, der die empfangene physikalische Größe in ein elektrisches Signal umwandeln kann. Je nach Funktionsprinzip können Sensorelemente in Widerstandsdrucksensoren, kapazitive Drucksensoren und mikromechanische Drucksensoren unterteilt werden.
Der mikromechanische Drucksensor wird in MEMS-Technologie hergestellt. Seine Hauptstruktur umfasst eine Membran, einen Hohlraum, eine leitende Schicht, eine feste Schicht usw. Wenn Druck auf die Membran des Sensors einwirkt, kommt es zu einer leichten Biegeverformung. Diese Verformung führt zu einer geringfügigen Änderung des Abstands zwischen der leitenden Schicht und der festen Schicht auf der Membran, wodurch sich der Kapazitätswert ändert und anschließend das Ergebnis berechnet wird. Die Menge des empfangenen Drucks.
2. Eigenschaften von MEMS-Drucksensoren
Durch den Einsatz der MEMS-Technologie MEMS-Drucksensoren zeichnen sich durch verschiedene Eigenschaften aus, wie z. B. geringe Größe, geringes Gewicht, hohe Genauigkeit, schnelle Reaktion, hohe Zuverlässigkeit und geringer Energieverbrauch. Seine Empfindlichkeit kann 1 Pa erreichen und der Fehler beträgt weniger als 0,2 %. Gleichzeitig verfügen MEMS-Drucksensoren über Eigenschaften wie Erdbebensicherheit und Anti-Interferenz und eignen sich für Anwendungen in komplexen Umgebungen.
3. Herstellungsprozess von MEMS-Drucksensoren
Der Herstellungsprozess von MEMS-Drucksensoren umfasst hauptsächlich Waferverarbeitung, Hohlraumverarbeitung, Verarbeitung leitfähiger Schichten, Verpackung und andere Verbindungen.
Die Waferverarbeitung ist der erste Schritt bei der Herstellung von MEMS-Sensoren und muss in einer gereinigten, staubfreien Umgebung durchgeführt werden. Die MEMS-Wafer-Herstellungstechnologie basiert auf dem Herstellungsprozess von Substraten für integrierte Schaltkreise und verwendet Fotolackprozesse, Maskenprozesse, Verdampfungsprozesse und andere Methoden, um Sensorelemente, Steuerschaltungen und Verbindungsstifte auf demselben Wafer zu integrieren.
Bei der Hohlraumbearbeitung werden Wafer geschnitten, geätzt und gebondet, um die Hohlraumstruktur des Sensors zu bilden. Dieser Prozess erfordert die Beherrschung von Technologien wie Klingenschneiden, Laserätzen und Ionenstrahlätzen.
Die Leitschichtverarbeitung ist einer der gängigen Prozesse, bei denen Metalle wie Kupfer und Aluminium zu dünnen Filmen verarbeitet und mithilfe der Fotolithographietechnologie zu Bauteilen wie Varistoren oder Kondensatoren verarbeitet werden. Gleichzeitig werden auch Elektronenstrahl- oder Mikrostrahlverfahren zur Herstellung von Mikroleiterstrukturen eingesetzt.
Die Verpackung soll die Abdichtung von MEMS-Komponenten unter Einsatzbedingungen gewährleisten und ist gleichzeitig einer der schwierigsten Aspekte. MEMS -Sensoren werden im Allgemeinen mithilfe von Wafer Level Packaging (CSP), Kunststoffverpackungen und anderen Verfahren verpackt.
4. Zukünftige Entwicklung von MEMS-Drucksensoren
Aufgrund der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie und der breiten Anwendung von MEMS-Sensoren in verschiedenen Bereichen wird vorhergesagt, dass zukünftige MEMS-Drucksensoren die folgenden Eigenschaften aufweisen werden:
1. Diversifizierte Struktur. Derzeit basieren die meisten MEMS-Drucksensoren auf druckempfindlichen Bauteilen mit einer einzigen Struktur. Zukünftige Drucksensoren erfordern flexiblere mehrstufige und mehrstrukturige Designs.
2. Verbesserte Genauigkeit. MEMS-Drucksensoren weisen eine ausgezeichnete Genauigkeit auf, aber in der zukünftigen Entwicklung werden ihre Genauigkeit und ihr Signal-Rausch-Verhältnis weiter verbessert, um genauere Messfunktionen für verschiedene Anwendungen bereitzustellen.
3. Reduzierter Stromverbrauch. MEMS-Drucksensoren verbrauchen Strom, und die zukünftige Entwicklung erfordert eine bessere Reduzierung ihres Stromverbrauchs, um einen geringeren Energieverbrauch zu erreichen.
Zusammenfassen:
Kurz gesagt, Drucksensoren auf Basis der MEMS-Technologie haben breite Anwendungsaussichten, einen hohen technischen Inhalt und gute Marktaussichten. Man geht davon aus, dass MEMS-Drucksensoren mit der kontinuierlichen Verbesserung der Fertigungstechnologie und der Erweiterung des Anwendungsbereichs umfassendere und umfassendere Lösungen bieten werden Zuverlässige Messlösungen in verschiedenen Bereichen.
