Bilim ve teknolojinin sürekli ilerlemesiyle birlikte MEMS teknolojisi başta sensörler olmak üzere çeşitli alanlarda giderek daha fazla kullanılmaktadır. Basınç sensörü MEMS teknolojisinin en iyi uygulama alanlarından biridir. Yüksek hassasiyet, yüksek hassasiyet, küçük boyut, düşük güç tüketimi vb. avantajlara sahiptir ve endüstri, tıp, otomobil, havacılık ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
O halde MEMS teknolojisine dayalı basınç sensörlerinin tasarımına ve üretimine bir göz atalım.
1. Basınç sensörünün yapısı ve prensibi
Basınç sensörleri genel olarak algılama elemanları, sinyal işleme devreleri, çıkış devreleri ve mahfazalardan oluşur. Bunların arasında algılama elemanı, alınan fiziksel miktarı bir elektrik sinyaline dönüştürebilen basınç sensörünün temel bileşenidir. Farklı çalışma prensiplerine göre algılama elemanları dirençli gerinim basınç sensörleri, kapasitif basınç sensörleri ve mikro-mekanik basınç sensörlerine ayrılabilir.
Mikromekanik basınç sensörü MEMS teknolojisi kullanılarak üretilmiştir. Ana yapısı bir diyafram, bir boşluk, iletken bir katman, sabit bir katman vb. içerir. Sensörün diyaframına basınç uygulandığında hafif bir bükülme deformasyonu meydana gelecektir. Bu deformasyon iletken katman ile diyafram üzerindeki sabit katman arasındaki mesafede bir miktar değişikliğe neden olacak, dolayısıyla kapasitans değeri değiştirilecek ve ardından sonuç hesaplanacaktır. Alınan basınç miktarı.
2. MEMS basınç sensörlerinin özellikleri
MEMS teknolojisinin kullanılması nedeniyle, MEMS basınç sensörleri Küçük boyut, hafiflik, yüksek doğruluk, hızlı yanıt, yüksek güvenilirlik ve düşük enerji tüketimi gibi çeşitli özelliklere sahiptir. Hassasiyeti 1pa'ya ulaşabilir ve hata %0,2'den azdır. MEMS basınç sensörleri aynı zamanda depreme dayanıklılık ve parazit önleme gibi özelliklere de sahiptir ve karmaşık ortamlardaki uygulamalara uygundur.
3. MEMS basınç sensörlerinin üretim süreci
MEMS basınç sensörlerinin üretim süreci temel olarak levha işlemeyi, boşluk işlemeyi, iletken katman işlemeyi, paketlemeyi ve diğer bağlantıları içerir.
Plaka işleme, MEMS sensörlerinin imalatındaki ilk adımdır ve işleminin arıtılmış, tozsuz bir ortamda gerçekleştirilmesi gerekir. MEMS levha üretim teknolojisi, fotodirenç süreçlerini, maske süreçlerini, buharlaştırma süreçlerini ve algılama elemanlarını, kontrol devrelerini ve bağlantı pinlerini aynı levha üzerinde entegre etmek için diğer yöntemleri kullanan entegre devre alt katmanlarının üretim sürecinden yararlanır.
Boşluk işleme, sensörün boşluk yapısını oluşturmak için levhaların kesilmesi, aşındırılması ve yapıştırılması işlemidir. Bu işlem, bıçakla kesme, lazerle oyma ve iyon ışınıyla aşındırma gibi teknolojilerde uzmanlaşmayı gerektirir.
İletken katman işleme, bakır ve alüminyum gibi metallerin ince filmlere dönüştürüldüğü ve varistörler veya kapasitörler gibi bileşenler oluşturmak için fotolitografi teknolojisi kullanılarak işlendiği yaygın işlemlerden biridir. Aynı zamanda mikro iletken yapıların imalatında elektron ışını veya mikro ışın yöntemleri de kullanılmaktadır.
Ambalajlama, kullanım şartlarında MEMS bileşenlerinin sızdırmazlığını sağlamaktır ve aynı zamanda en zor kısımlardan biridir. MEMS sensörleri genellikle gofret düzeyinde paketleme (CSP), plastik paketleme ve diğer işlemler kullanılarak paketlenir.
4. MEMS basınç sensörlerinin gelecekteki gelişimi
Teknolojinin sürekli ilerlemesi ve MEMS sensörlerinin çeşitli alanlarda yaygın olarak uygulanmasıyla birlikte gelecekteki MEMS basınç sensörlerinin aşağıdaki özelliklere sahip olacağı öngörülmektedir:
1. Çeşitlendirilmiş yapı. Şu anda çoğu MEMS basınç sensörü tek bir yapıya sahip basınca duyarlı bileşenlere dayanmaktadır. Gelecekteki basınç sensörleri daha esnek, çok aşamalı ve çok yapılı tasarımlar gerektirir.
2. Geliştirilmiş doğruluk. MEMS basınç sensörleri mükemmel bir doğruluğa sahiptir, ancak gelecekteki geliştirmelerde, çeşitli uygulamalar için daha doğru ölçüm yetenekleri sağlamak üzere doğrulukları ve sinyal-gürültü oranları geliştirilmeye devam edilecektir.
3. Azaltılmış güç tüketimi. MEMS basınç sensörleri elektrik tüketmektedir ve gelecekteki gelişme, daha düşük enerji tüketimi elde etmek için güç tüketiminin daha iyi azaltılmasını gerektirmektedir.
Özetle:
Kısacası, MEMS teknolojisine dayalı basınç sensörleri geniş uygulama olanaklarına, yüksek teknik içeriğe ve iyi pazar beklentilerine sahiptir. Üretim teknolojisinin sürekli gelişmesi ve uygulama kapsamının genişletilmesiyle MEMS basınç sensörlerinin daha eksiksiz ve daha kapsamlı hizmet sunacağına inanılmaktadır. güvenilir ölçüm çözümleri çeşitli alanlarda.
