Dengan kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi yang berkelanjutan, Teknologi MEMS semakin banyak digunakan di berbagai bidang, Terutama di bidang sensor. Sensor Tekanan adalah salah satu bidang aplikasi terbaik dari teknologi MEMS. Itu memiliki keunggulan presisi tinggi, sensitivitas tinggi, Ukuran kecil, konsumsi daya rendah, dll., dan banyak digunakan dalam industri, medis, mobil, penerbangan dan bidang lainnya.
Lalu mari kita lihat desain dan pembuatan sensor tekanan berdasarkan teknologi MEMS.
1. Struktur dan prinsip sensor tekanan
Sensor tekanan umumnya terdiri dari elemen penginderaan, Sirkuit Pemrosesan Sinyal, Sirkuit dan selongsong output. Di antara mereka, Elemen penginderaan adalah komponen inti dari sensor tekanan, yang dapat mengubah kuantitas fisik yang diterima menjadi sinyal listrik. Menurut berbagai prinsip kerja, Elemen penginderaan dapat dibagi menjadi sensor tekanan regangan resistif, Sensor tekanan kapasitif dan sensor tekanan mikro-mekanis.
Sensor tekanan mikromekanis diproduksi menggunakan teknologi MEMS. Struktur utamanya termasuk diafragma, rongga, lapisan konduktif, lapisan tetap, dll.. Saat tekanan bekerja pada diafragma sensor, sedikit deformasi lentur akan terjadi. Deformasi ini akan menyebabkan sedikit perubahan jarak antara lapisan konduktif dan lapisan tetap pada diafragma, dengan demikian mengubah nilai kapasitansi, dan kemudian menghitung hasilnya. Jumlah tekanan yang diterima.
2. Karakteristik sensor tekanan MEMS
Karena penggunaan teknologi MEMS, Sensor tekanan MEMS memiliki berbagai karakteristik, seperti ukuran kecil, Berat ringan, akurasi tinggi, respons cepat, keandalan yang tinggi, dan konsumsi energi yang rendah. Sensitivitasnya bisa mencapai 1Pa, dan kesalahannya kurang dari 0.2%. Pada saat yang sama, Sensor tekanan MEMS juga memiliki karakteristik seperti ketahanan gempa dan anti-interferensi, dan cocok untuk aplikasi di lingkungan yang kompleks.
3. Proses pembuatan sensor tekanan MEMS
Proses pembuatan sensor tekanan MEMS terutama mencakup pemrosesan wafer, pemrosesan rongga, Pemrosesan Lapisan Konduktif, pengemasan dan tautan lainnya.
Pemrosesan Wafer adalah langkah pertama dalam pembuatan sensor MEMS, dan operasinya perlu dilakukan dalam pemurnian, lingkungan bebas debu. Teknologi manufaktur wafer MEMS Menggambar pada proses pembuatan substrat sirkuit terintegrasi, menggunakan proses photoresist, proses topeng, proses penguapan dan metode lain untuk mengintegrasikan elemen penginderaan, sirkuit kontrol dan pin koneksi pada wafer yang sama.
Pemrosesan rongga adalah proses pemotongan, etsa, dan mengikat wafer untuk membentuk struktur rongga sensor. Proses ini membutuhkan teknologi penguasaan seperti pemotongan blade, etsa laser, dan etsa balok ion.
Pemrosesan lapisan konduktif adalah salah satu proses umum di mana logam seperti tembaga dan aluminium dibuat menjadi film tipis dan diproses menggunakan teknologi fotolitografi untuk membentuk komponen seperti varistor atau kapasitor. Pada saat yang sama, Balok elektron atau metode sinar mikro juga digunakan untuk memproduksi struktur konduktor mikro.
Kemasan adalah untuk memastikan penyegelan komponen MEMS dalam kondisi penggunaan, dan itu juga salah satu aspek yang paling sulit. Sensor mems umumnya dikemas menggunakan kemasan level wafer (Csp), kemasan plastik dan proses lainnya.
4. Pengembangan sensor tekanan MEMS di masa depan
Dengan kemajuan teknologi yang berkelanjutan dan aplikasi sensor MEMS yang luas di berbagai bidang, Diperkirakan bahwa sensor tekanan MEMS di masa depan akan memiliki karakteristik berikut:
1. Struktur yang beragam. Saat ini, Sebagian besar sensor tekanan MEMS didasarkan pada komponen yang sensitif terhadap tekanan dengan struktur tunggal. Sensor tekanan di masa depan membutuhkan desain multi-tahap dan multi-struktur yang lebih fleksibel.
2. Akurasi yang ditingkatkan. Sensor tekanan MEMS memiliki akurasi yang sangat baik, Tapi dalam pengembangan masa depan, akurasi dan rasio sinyal-ke-noise akan terus ditingkatkan untuk memberikan kemampuan pengukuran yang lebih akurat untuk berbagai aplikasi.
3. Berkurangnya konsumsi daya. Sensor tekanan MEMS mengkonsumsi listrik, dan pengembangan di masa depan membutuhkan pengurangan konsumsi daya yang lebih baik untuk mencapai konsumsi energi yang lebih rendah.
Meringkaskan:
Pendeknya, Sensor tekanan berdasarkan teknologi MEMS memiliki prospek aplikasi yang luas, konten teknis yang tinggi dan prospek pasar yang baik. Dengan peningkatan teknologi manufaktur yang berkelanjutan dan perluasan ruang lingkup aplikasi, diyakini bahwa sensor tekanan MEMS akan memberikan lebih lengkap dan solusi pengukuran yang andal di berbagai bidang.
