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漫谈MEMS利基市场及技术挑战

2019-04-08 09:19
来源: 微迷网

MEMS有各种尺寸和功能,从微型化的传感器芯片,到独特的微纳米架构,可以感知、测量、传输并控制几乎所有传感模式。MEMS实现了具有感知、控制和执行能力的增强型微系统,这在十多年前几乎无法想象。

MEMS传感器

SMART Microsystems是从事MEMS研发的公司之一,该公司专门致力于微电子装配,具有环境寿命测试和失效分析能力。

SMART Microsystems董事、总经理Matt Apanius表示:“我们的产品种类繁多,其中大部分都是传感器,其中包括MEMS。当客户需要为新产品提供定制化装配时,我们通常会与他们合作研发。我们的客户可能不一定是财富500强企业,但他们往往是这些大公司的供应商。”

与这类客户合作,SMART Microsystems必须始终处于微电子产品创新的前沿。Apanius 称:“我们乐于跟客户密切合作,以确保材料要求以及我们开发的工艺能够达到设计和成本目标。”

据麦姆斯咨询介绍,DunAn Sensing(盾安传感)是另一家MEMS传感器公司,专注于生产MEMS压力传感器。据盾安传感销售和营销副总裁Gary Winzeler表示,盾安传感制造压力传感器芯片,然后对它们进行各种不同的封装。

“我们的产品直接供向大型暖通空调设备(HVAC)、制冷设备、冷冻机以及任何使用制冷循环的设备制造商,”Winzler说,“即使是电动汽车制造商也在使用制冷设备来冷却电池。这是一个很大的市场,而且还在不断增长。”

Roger Grace Associates总裁Roger H. Grace已经密切跟踪这个不断增长的MEMS市场超过35年。Roger Grace Associates致力于为MEMS和其他先进封装领域的客户提供各种市场和咨询服务,他们专注于为传感器和电子产业把脉,特别是器件开发和制造领域。

“我们开展的研究有助于我们的客户更好地了解他们需要绕过的‘坑’,以帮助他们成功地进入新的技术和产品开发领域,包括从产品规划到推出,以及在此之间的所有事宜,” Grace表示,“我们帮助客户确定他们的产品需要做什么,采用什么样的封装以实现这些功能,甚至这些产品应该被设计成什么样子。要制造一款产品,首先需要具有完整的功能,并为设计目标确定最佳的传感器。”

技术挑战

“封装、测试和制造方法都由MEMS器件的应用所决定,”SMART Microsystems公司Matt Apanius说,“器件的分辨率越高,意味着具有更多互连的大尺寸芯片。由于许多原因,具有大像素阵列的芯片存在一定的挑战性。常见的封装问题,例如机械应力和隔热,变得更加难以处理。此外,芯片本身的成本也会很高,使得装配良率变得更加重要。”

Apanius说:“晶圆的双面加工一直是MEMS技术的一部分。在过去十年左右的时间里,IC产业采用了硅通孔(TSV)技术来支持高密度互连。尽管这些都取得了显著发展,但我们的客户在互连方面依然青睐引线键合,我们几乎所有的工艺都涉及引线键合。”

盾安传感的Gary Winzeler表示,盾安传感的目标市场首先是制冷压力测量、热泵、HVAC系统以及所有使用HVAC系统和设备的产业。

“对于一款标准的MEMS器件,为了接入高腐蚀和严苛介质的环境,目前通常用不锈钢隔膜保护MEMS,然后在两者之间注油。这种方案成本高且耗时,需要额外的机械加工部件,而且注油成本很昂贵,并且实际上会削弱MEMS芯片的精度和可重复性,”他解释说,“我们换一种思路,想出了一种将芯片安装到陶瓷上的方法,然后通过封装连接,周围不需要其他保护。下一步是我们刚刚发布的产品,已经去除了O形环,使其更加坚固。”

在开始瞄准该市场的同时,盾安传感也在寻求其它一系列应用:泵制造商、阀门制造商、压缩机制造商和气体压缩机厂商等。Winzeler称,有很多应用可以从我们的产品中受益。

产业顾问Grace提出,目前有多种平台可以构造传感器,包括硅、纸、塑料和其它功能性结构等。必须根据每种应用,权衡功能、规格、特性以及相关的优劣势。每一位电子工程师大脑里的“设计工具箱”,都需要包括每种类型的传感器及其技术。

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