中心議題：
- ST在深圳舉行題為“Design is Fun with ST MEMS”的微機電系統研討會(huì )
- ST MEMS傳感器介紹
解決方案：
- 圍繞MEMS可以開(kāi)發(fā)出多種應用
- MEMS可大幅提高消費者使用消費類(lèi)電子產(chǎn)品的用戶(hù)體驗
- 應用MEMS算法非常關(guān)鍵
- 應用MEMS在PCB設計和SMT方面都要注意一系列問(wèn)題
提到MEMS傳感器，大家最容易想到的就是以汽車(chē)安全氣囊應用為代表的汽車(chē)應用和其他一些工業(yè)應用，而現在隨著(zhù)MEMS傳感器越做越小，價(jià)格越來(lái)越低，能效越來(lái)越高，其設計和應用空間也不斷擴大，在越來(lái)越多的消費類(lèi)產(chǎn)品中，我們都已經(jīng)可以看到它的身影。ST模擬、功率與微電機系統部大中華區市場(chǎng)部經(jīng)理吳衛東先生日前在深圳舉行的ST研討會(huì )上表示：MEMS技術(shù)出現得很早，因為價(jià)格原因一直難以進(jìn)入消費領(lǐng)域，是ST將MEMS的價(jià)格變得平易，將MEMS推入到了消費領(lǐng)域。
吳先生表示：“兩年前，三軸加速度計的價(jià)格還要兩塊多美金，而現在十塊錢(qián)人民幣，客戶(hù)已經(jīng)可以在自己的玩具設計中加入三軸加速度計，ST在2008年銷(xiāo)售的MEMS傳感器更將達到1.5億片。
六百塊的非品牌手機里也有加速度計
MEMS傳感器在消費產(chǎn)品中的應用越來(lái)越廣泛，通過(guò)簡(jiǎn)單的加入MEMS傳感器，設計師為消費類(lèi)產(chǎn)品加入了很多特色和人性化的功能，這其中以手機應用最為突出。而且隨著(zhù)MEMS傳感器價(jià)格的下降，吳衛東先生表示：“現在很多600多元人民幣的非品牌手機里也都應用了加速度傳感器實(shí)現特色功能。”由此看來(lái)，非品牌手機之所以能夠以如此低廉價(jià)格具備如此豐富的功能也實(shí)在不是MTK一家之功。
a.手機里的MEMS傳感器
手機中的MEMS加速計使人機界面變得更簡(jiǎn)單、更直觀(guān)，通過(guò)手的動(dòng)作就可以操作界面功能，全面增強了用戶(hù)的使用體驗。根據終端設備的指向，MEMS傳感器可以把圖像、視頻和網(wǎng)頁(yè)進(jìn)行旋轉。通過(guò)上下左右傾斜手機，還可以查看手機菜單；只要輕輕擊打手機機身，就可以在屏幕上選中不同的圖標，所有這些智能功能離不開(kāi)新一代MEMS器件內嵌的先進(jìn)數字技術(shù)。
圖1：MEMS傳感器在移動(dòng)電話(huà)和PDA中的應用
b.圖像縮放和翻頁(yè)應用
有了MEMS加速計，只要把設備向某一方向傾斜，就能在小屏幕上詳細查看地圖，顯示放大的圖像。MEMS還能檢測到用戶(hù)抖動(dòng)手機和MP3播放器的動(dòng)作，這個(gè)簡(jiǎn)單的手勢可以讓播放器跳到下一首歌或返回到上一首歌。
c.手機節能應用
低功耗的MEMS運動(dòng)傳感器還可用作先進(jìn)的節能技術(shù)，當手機沒(méi)有關(guān)閉放在飯桌上時(shí)，MEMS傳感器將會(huì )把耗電大的模塊(如顯示器背光板和GPS模塊)全部關(guān)閉，以降低手機和便攜導航儀的能耗。只要碰觸一下機身，又可以打開(kāi)全部功能。
d.手機喚醒和手勢輸入應用
同樣地，無(wú)論何時(shí)，把手機正面向下反放在桌子上，手機設置就會(huì )切換到靜音模式；只要碰觸一下機身，就可以關(guān)閉靜音功能。我們甚至可以設想，未來(lái)的手機在進(jìn)行輸入時(shí)，不再需要借助于按鍵，甚至連觸摸技術(shù)需要的手指和顯示屏的親密接觸也不需要，用戶(hù)只要在空中書(shū)寫(xiě)數字和字母，MEMS傳感器就能識別這些動(dòng)作，而手機軟件將這些動(dòng)作還原成數字和字母；軟件還可以把用戶(hù)預定的動(dòng)作變成特殊的自定義功能。這和諾基亞看好的手勢輸入有異曲同工之妙。
圖2：Iphone3G中的STMEMS傳感器
MEMS傳感器的其它應用
a.硬盤(pán)驅動(dòng)器保護功能
硬盤(pán)驅動(dòng)器墜落保護功能是MEMS運動(dòng)傳感器在消費電子市場(chǎng)的具有重要歷史意義的代表性應用之一。 在手提電腦內的三軸加速度傳感計可以監測加速度，當X、Y、Z三個(gè)軸上的加速度矢量和為零時(shí)，則認為手提電腦進(jìn)入了自由落體狀態(tài)，從而能夠檢測到硬盤(pán)驅動(dòng)器的意外摔落事故，并及時(shí)鎖死硬盤(pán)驅動(dòng)器，以防電腦最終摔落在地板上時(shí)損壞讀寫(xiě)頭。
b.游戲機應用
游戲機是運動(dòng)跟蹤和手勢識別應用的突出代表，以具有革命性的任天堂Wii游戲機為例，微型運動(dòng)傳感器能夠捕捉到玩家任何細微的動(dòng)作，并將其轉化成游戲動(dòng)作。MEMS技術(shù)讓玩家動(dòng)起來(lái)：玩家陶醉于真實(shí)的游戲體驗，通過(guò)不同的動(dòng)作融入到游戲中，例如，模仿一場(chǎng)真實(shí)的網(wǎng)球賽、一場(chǎng)引人入勝高爾夫球賽、一場(chǎng)緊張的拳擊賽或輕松的釣魚(yú)比賽的動(dòng)作?，F場(chǎng)很多工程師都很有興趣的體驗了Wii所提供的運動(dòng)游戲，而Wii的手柄中使用的正是ST的MEMS傳感器。
圖3：使用MEMS技術(shù)的Wii游戲機
c.健身和健康監測應用
健身和健康監測是MEMS傳感器的另一類(lèi)具有代表性的應用。 計步表或計步器是利用三軸MEMS傳感器實(shí)現健身和健康監測功能的代表性應用，計步器的傳感器通過(guò)測定在步行和跑步過(guò)程中作用在系統上的加速度，通過(guò)處理加速度數據，計步器顯示用戶(hù)走過(guò)的步數和速度，以及在身體運動(dòng)過(guò)程中所消耗掉的熱量，健身者無(wú)論是運動(dòng)量不足和還是過(guò)量都可以得到及時(shí)的提醒。
d.GPS輔助定位應用
另外，將壓力傳感器與GPS導航儀配合可以得到用戶(hù)的更精確的位置信息。如果只借助GPS導航儀，我們可能只能判斷一輛汽車(chē)是行駛在一座立交橋所位于的位置坐標上，而無(wú)法判斷它是行駛在立交橋下還是立交橋上，這時(shí)就需要壓力傳感器的幫助。如果遇到緊急時(shí)刻，需要救助的話(huà)，施救者也可以通過(guò)壓力傳感器和GPS配合精確的知道被困者位于的大廈位置和樓層，從而更有效率的展開(kāi)營(yíng)救行動(dòng)。
e.三維鼠標和遙控器應用
MEMS加速計與陀螺儀配合使用，可以把更先進(jìn)的選擇功能變?yōu)楝F實(shí)，研討會(huì )現場(chǎng)就展示了能夠在空中操作的三維鼠標和遙控器。在這些設備中，傳感器檢測到用戶(hù)的手勢，將其轉換成PC屏幕上的光標移動(dòng)或機頂盒和電視機的頻道和功能選擇。MEMS傳感器組、兩個(gè)陀螺儀和一個(gè)加速計檢測手腕或鼠標在空中的動(dòng)作，同時(shí)微控制器執行動(dòng)作跟蹤和手勢識別功能。然后，重組的運動(dòng)曲線(xiàn)通過(guò)無(wú)線(xiàn)連接發(fā)送到機頂盒或PC機，無(wú)線(xiàn)鏈路可以采用紅外或射頻，現場(chǎng)展示的三維鼠標采用了藍牙作為無(wú)線(xiàn)鏈路。
MEMS應用注意事項
要用好MEMS除了高質(zhì)量的硬件，還需要先進(jìn)合理的算法的支持，另外在PCB布線(xiàn)和SMD焊接方面也都有較高的要求。ST的FAE也在演講中給工程們提出了建議。
其中，PCB設計要點(diǎn)如下：
- ? Sensor下面的區域應當設為禁止布線(xiàn)區.建議在Sensor下面及周?chē)?mm距離不要有其他走線(xiàn)或過(guò)孔。
- ? 連接引腳的布線(xiàn)應盡可能勻稱(chēng)對稱(chēng).這樣可以減少回流焊后因為收縮對器件的影響。
- ? 為了減小溫度對Sensor的影響，建議不要在Sensor周?chē)?mm內放置按鈕/屏蔽罩等大的接插件。
- ? 第1腳的指示標記在內部與第1腳有電器連接，在焊接中請將第1腳的指示標記懸空。
SMT中的注意要點(diǎn)：
- ? 錫膏的厚度和模板有助于Sensor的正確焊接
- ? 建議上錫膏時(shí)使用鋼網(wǎng).
- ? 建議鋼網(wǎng)厚度為90~150um(3.5~6mil).
- ? 錫膏的厚度應該適當，以確保Sensor封裝和PCB之間的潔凈和焊接的可靠.
- ? 建議鋼網(wǎng)孔型為矩形，尺寸比PCB上的部分小25um(1mil).
- ? 對于信號焊盤(pán)，鋼網(wǎng)應占PCB焊盤(pán)的70%~90%.
- ? 鋼網(wǎng)必須和IC的引腳嚴格對齊，刷錫膏前鋼網(wǎng)和PCB也要嚴格對齊誤差小于25um(1mil)
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