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Murata(VTI)3D MEMS传感器的结构和特点

默认分类laoguo 发表了文章 • 0 个评论 • 53 次浏览 • 2020-09-04 13:14 • 来自相关话题

3D MEMS (3D Micro-Electro-Mechanical-System—3维微机电系统) 通过创造性地结合相关技术,将硅材料加工成3维结构并进行密封,使之便于安装和组装并具有精度高、单位体积小、功耗低的特点。被装配在微小的硅材料内部的先进 ...查看全部

3D MEMS (3D Micro-Electro-Mechanical-System—3维微机电系统) 通过创造性地结合相关技术,将硅材料加工成3维结构并进行密封,使之便于安装和组装并具有精度高、单位体积小、功耗低的特点。被装配在微小的硅材料内部的先进传感器,能够对相互垂直的3个轴向的加速度进行测量。

利用3D MEMS技术,研制出了高精度倾角传感器的理想的构造。如通过在内部的加速度传感器内增设机械衰减机制,使得倾角传感器和高分辨率测高计即使在强烈震动的环境中也能正常工作。这些传感器产品的耗电量极低,这一优势在通过电池驱动的设备中能够很明显的体现出来。

所开发的倾斜计采用了3D MEMS技术,在角度检测时能够达到小于1分的精度等级,可从容应对较高级别的水平度测量,在性能方面优于其他所有的MEMS技术。优异的性能与微安级的耗电量相结合,使之成为了无线应用的理想选择。

3D MEMS的优点

单晶硅:理想的弹性材料,无塑性形变,可承受70,000g的力。

电容式感应

  • 对惯性质体的位置变化进行直接测量

  • 两平面间多样性的面间距

  • 电容C (一对平面间的电荷存储容量) 是由面间距d和面积A决定的

  • C = e0×A/d

  • 高精度、良好的稳定性,并且由于使用的电容器数量少易于实现自我诊断。

  • 耗电量低

密封结构

  • 所需的外壳尺寸小。

  • 可靠性: 粉末颗粒或工程试剂等杂质不会侵入产品内部。

  • 对称结构

  • 加速度传感器的零点稳定性、更好的线性和它轴灵敏度

  • 温度特性低于0.2mg/℃

  • 非线性的标准值低于1%

  • 他轴灵敏度的标准值低于3%

定制品

  • 可根据应用场合调整至特定的灵敏度和频率响应

  • 灵活的两片式构造

真正意义上的3D结构

  • 大惯性质体,凭借大容量实现高性能、低重力加速度的检测

  • 零点稳定性和噪声性能

  • 使3D传感元件成为可能



Murata MEMS传感器在Low-G动作测量上的介绍

默认分类laoguo 发表了文章 • 0 个评论 • 56 次浏览 • 2020-09-04 13:11 • 来自相关话题

加速度测量的原理十分简单并且相当可靠,其理论基础为与惯性质量有关的牛顿第二定律。加速度传感器元件的基本构成包括主体、弹簧和惯性质体。当传感器主体的速度发生变化时,会产生随着速度变化而变化的力,该力将通过弹簧被施加于惯性质体上。具体来说 ...查看全部

加速度测量的原理十分简单并且相当可靠,其理论基础为与惯性质量有关的牛顿第二定律。

加速度传感器元件的基本构成包括主体、弹簧和惯性质体。当传感器主体的速度发生变化时,会产生随着速度变化而变化的力,该力将通过弹簧被施加于惯性质体上。具体来说,首先该力使弹簧发生弯曲,然后元件主体与惯性质体的距离会与加速度成比例地发生变化。

传感器的工作原理会根据主体与惯性质体相对移动的检测方式的不同而有所差异。电容式传感器,主体与惯性质体是相互绝缘的,通过测量电容来检测加速度。当主体与惯性质体之间的距离减小时,电容就会增加,电流会向传感器的信号处理IC流动。距离增加时,情况则会相反。传感器可将主体的加速度转化为电流、电荷、电压三者之一从而进行测量。

核心技术,传感器可通过微小的电容变化来进行相关测量,该模式特别适合被用于检测传感器的细微运动,且性能卓越。加速度传感元件是以单晶硅和玻璃为材料制成的,因此传感器产品可轻松应对使用时间和温度变化带来的各种挑战,具有出色的可靠性和稳定性以及前所未有精度。

量程1g的传感元件能够承受超过50,000g标准的加速度 (1g=地球引力所产生的重力加速度) 。电容式的传感元件不仅能够测量正负两个方向的加速度,还能检测静止加速度和振动。

Low-G加速度传感器和倾斜传感器的核心部分,是两个位置对称的以体型微加工技术制成的具有电容特性的加速度传感器元件。对称的结构不仅减小了温度依赖性和它轴灵敏度,还提升了线性。密封性是通过以阳极接合的方式使晶元相互接合来实现的。

因此,传感元件的封装变得更容易,可靠性也更好,同时传感器内阻尼气体的使用也成为可能。


3轴检测 

3轴加速度传感器的设计理念是始终沿袭使用1轴加速度传感器的方式。3轴加速度传感器元件所用到的技术包括由1轴加速度传感器发展而来的技术,Bulk MEMS工艺以及电容检测结构等。

Murata MEMS传感器在Low-G动作测量上的介绍

传感器元件元件内部有多个质量块,这些通过分散MEMS技术加工出的质量块被晶元表面周围的扭转弹簧支撑着。与表面MEMS工艺相比,厚度和重量都更大,从而可以实现高灵敏度和低噪音。

最终的检测结果由将多个质量块的检测结果矢量叠加得到的。质量块的上下两侧具有电容检测的功能。当质量块被施加一个加速度时,通过扭转弹簧的作用,质量块会向旋转方向运动,从而质量块上下两侧的电容会随之发生变化。

多个质量块的矢量组成通过内部的ASIC进行合成计算,就能输出传感器X,Y,Z三个方向的加速度。根据计算结果就能够实现3轴的高精度线性响应。


MuraTa单晶硅电容传感器MEMS介绍

默认分类laoguo 发表了文章 • 0 个评论 • 61 次浏览 • 2020-09-04 13:06 • 来自相关话题

Murata公司的硅电容传感器是用单晶硅及玻璃制成,可在长时间、宽温度范围内保持高可靠性、准确性、及稳定性。依靠半导体产业的制造技术,能保证量产与安定的价格。此外,还拥有晶片结合、硅深反应离子刻蚀(DRIE: Deep Reactive Ion Etch ...查看全部

Murata公司的硅电容传感器是用单晶硅及玻璃制成,可在长时间、宽温度范围内保持高可靠性、准确性、及稳定性。依靠半导体产业的制造技术,能保证量产与安定的价格。此外,还拥有晶片结合、硅深反应离子刻蚀(DRIE: Deep Reactive Ion Etching) 等MEMS特有的技术。

使用的是两个表面之间距离变化为基础的简单、稳定的静电容量检测原理。两个表面的静电容量(蓄电量)的距离根据重合部分的不同而不同。3D MEMS传感器结构坚固、对惯性及压力灵敏度高,但不会对其他的环境变化因素和故障原因产生反应。例如,将加速度传感器及陀螺仪左右对称放置,依据设计原理,可以提高稳定性、直线性、他轴灵敏度、振动灵敏度。 

本公司的3D MEMS采用晶圆级工艺封装(密封)。粒子、化学品等无法进入密封的传感器中,可靠性得到了保证。本公司已率先在玻璃晶圆上使用硅通孔,减小了产品的空间,实现了封装工艺的简单化。

配合用途,加速度传感器、陀螺仪的圧力传感元件的灵敏度、测量范围、响应频率都可以进行调整。加速度传感器及陀螺仪的平面及Z轴测量,可以实现3轴感知。陀螺仪可以用来检测地球自转这类微小信号,也可以追踪人的手的移动这类大幅度运动的信号,用途广泛。

使用SiP (System in Package)技术,将1个或多个感应元件放入信号处理电路中。结构非常坚固、高可靠性的膜制塑料封装,常被用于汽车产品及工业产品。



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