中心議題：

• 汽車(chē)和消費電子推動(dòng)MEMS應用
• MEMS傳感器技術(shù)詳細分析
• 知名廠(chǎng)商及其相關(guān)產(chǎn)品介紹
• MEMS傳感器封裝工藝探討
• MEMS傳感器的新應用領(lǐng)域展望

傳感器種類(lèi)多樣，因此根據用途、原理都有特定的分類(lèi)。例如接近傳感器、 霍爾傳感器、溫度/壓力傳感器、電流傳感器等等。而傳感技術(shù)在近年來(lái)也得到了長(cháng)足的發(fā)展，MEMS 就是最具代表性的例子，MEMS技術(shù)讓我們能夠在有限的空間內最大限度地發(fā)揮傳感器的功能，廣泛用于多種場(chǎng)合。

那么什么是MEMS？在維基百科中，這項技術(shù)的解釋是：微機電系統（Microelectromechanical Systems，MEMS）是將微電子技術(shù)與機械工程融合到一起的一種工業(yè)技術(shù)，它的操作范圍在微米范圍內。比它更小的，在納米范圍的類(lèi)似的技術(shù)被稱(chēng)為納機電系統。   

完整的MEMS是由微傳感器、微執行器、信號處理和控制電路、通訊接口和電源等部件組成的一體化的微型器件系統。MEMS傳感器能夠將信息的獲取、處理和執行集成在一起，組成具有多功能的微型系統，從而大幅度地提高系統的自動(dòng)化、智能化和可靠性水平。它還能夠使得制造商能將一件產(chǎn)品的所有功能集成到單個(gè)芯片上，從而降低成本，適用于大規模生產(chǎn)。

兩大應用領(lǐng)域推動(dòng)MEMS傳感技術(shù)應用
MEMS傳感器目前主要應用在汽車(chē)和消費電子兩大領(lǐng)域。

消費電子領(lǐng)域中，任天堂公司曾在Wii無(wú)線(xiàn)游戲機中使用 MEMS器件，允許使用者通過(guò)運動(dòng)和點(diǎn)擊互相溝通和在屏幕上處理一些需求，其原理是將運動(dòng)（例如揮舞胳膊模仿網(wǎng)球球拍的運動(dòng)）轉化為屏幕上的游戲行為。早前，任天堂和ADI宣布將ADI的ADXL330 iMEMS加速度計整合到任天堂的Wii游戲控制臺中。加速度計幫助任天堂把視頻游戲提升到一個(gè)新的水平。

目前大多數手機都含有MEMS傳感器實(shí)現重力加速計和陀螺儀的功能，例如被用在iPhone中。通過(guò)對旋轉時(shí)運動(dòng)的感知，iPhone可以自動(dòng)地改變橫豎屏顯示，以便消費者能夠以合適的水平和垂直視角看到完整的頁(yè)面或者數字圖片。

在汽車(chē)應用中，用到越來(lái)越多的MEMS傳感器。包括安全氣囊中的汽車(chē)安全氣囊感應器、懸架控制、翻滾等。另外還包括汽車(chē)MEMS壓力傳感器和輪胎氣壓自動(dòng)監測系統，MEMS壓力傳感器適合于任何類(lèi)型的輪胎，在輪胎胎壁埋設一小塊感壓力敏芯片，自動(dòng)測量輪胎氣壓、溫度、轉速和其它一些數據，并用特定的代碼發(fā)送出來(lái)。另外，汽車(chē)導航中的GPS信號補償、氣缸內壓力測量等等大多數汽車(chē)子系統中。

MEMS應用的廣泛性，從以下文章可見(jiàn)一斑。
車(chē)用MEMS行情看漲
2010年全球MEMS市場(chǎng)增長(cháng)11.1%
高價(jià)值MEMS市場(chǎng)成長(cháng)強勁
MEMS應用的下一個(gè)爆發(fā)點(diǎn)
今年MEMS麥克風(fēng)出貨近6.96億顆

iPhone 4上的MEMS 傳感器
iPhone4 上用到的MEMS 傳感器大致一下幾種。影像傳感器：簡(jiǎn)單說(shuō)就是相機鏡頭，由于只牽涉到微光學(xué)與微電子，沒(méi)有機械成份在里頭，即便加入馬達、機械驅動(dòng)的鏡頭。磁阻傳感器：簡(jiǎn)單講就是感測地磁。感應地磁就是指南針原理，將這種地磁感應電子化、數字化，就稱(chēng)為數字指南針（DigitalCompass）。老實(shí)說(shuō)，數字指南針技術(shù)比較偏玩具性，因為用來(lái)感測地磁的磁阻傳感器，很容易受環(huán)境影響（如高壓電塔旁、馬達旁），必須時(shí)時(shí)校正才有用。磁阻傳感器目前沒(méi)有被視為熱門(mén)的MEMS組件，有些MEMS組件會(huì )追加整合磁阻感測能力。聲波傳感器：學(xué)名聲波傳感器，俗名麥克風(fēng)。是的，iPhone4為了強化聲音質(zhì)量，使用2組麥克風(fēng)與相關(guān)運算來(lái)達到降噪（降低噪音）的效果，這種技術(shù)稱(chēng)為數組麥克風(fēng) （ArrayMIC），事實(shí)上早在A(yíng)pple實(shí)行之前，2004年就已經(jīng)在PC上提出過(guò)，差別是蘋(píng)果用于手機，Wintel用于PC。麥克風(fēng)需要微型化嗎？相當需要。且使用一個(gè)以上的麥克風(fēng)，麥克風(fēng)的體積縮小需求就更迫切，麥克風(fēng)也牽涉到機械（聲波會(huì )使微型機械振動(dòng)），并將機械振動(dòng)轉換成電子信號，因此微型化的麥克風(fēng)，是個(gè)不折不扣的MEMS傳感器。加速度傳感器：俗稱(chēng)加速規、G-Sensor，可以感應物體的加速度性。事實(shí)上加速度傳感器的實(shí)現方式也是許多種，MEMS只是手法之一，用MEMS實(shí)現加速度傳感器確實(shí)是目前的趨勢。加速度傳感器一般有“X、Y兩軸”與“X、Y、Z三軸”兩種，兩軸多用于車(chē)、船等平面移動(dòng)為多，三軸多用于飛彈、飛機等飛行物。而不用多說(shuō)，Wii遙控器也是用三軸，iPhone可以感應實(shí)體翻轉而自動(dòng)對應翻轉畫(huà)面，靠的就是這個(gè)傳感器。角加速度傳感器：iPhone4確實(shí)是率先使用陀螺儀的手機。更簡(jiǎn)單講就是陀螺儀，陀螺儀實(shí)現技術(shù)有機械式與光學(xué)（紅外線(xiàn)、雷射）式，第六項的加速度傳感器比較能感測平移性，但對于物體有個(gè)軸心，進(jìn)行角度性的移動(dòng)， 則其感應效果不如陀螺儀好。

對于MEMS傳感器的技術(shù)和分析可以參考下面幾篇文章：
iPhone4 MEMS傳感器技術(shù)詳細解析
將MEMS傳感器用于各種創(chuàng )新的消費類(lèi)產(chǎn)品設計
MEMS振蕩器技術(shù)設計思路[page]

廠(chǎng)商競逐MEMS市場(chǎng)
根據 iSuppli的統計數據指出，2010年前10大MEMS廠(chǎng)商在消費電子和行動(dòng)裝置領(lǐng)域的營(yíng)收排名依序為：意法半導體、安華高（Avago）、樓氏電子（Knowles）、德州儀器（TI）、博世（Bosch Sensortec）、應美盛（InvenSense）、Panasonic、TriQuint、Kionix和愛(ài)普生（Epson Toyocom）。

除了知名的半導體廠(chǎng)商如意法半導體、德州儀器、ADI 以外，元器件廠(chǎng)商中也有關(guān)注MEMS方案的廠(chǎng)商，例如愛(ài)普科斯。

TDK旗下的TDK-EPC（原愛(ài)普科斯）前兩年就開(kāi)始在MEMS市場(chǎng)有動(dòng)作，包括展開(kāi)了多個(gè)收購 ，擴 展 了 其MEMS相關(guān)技術(shù)和產(chǎn)品領(lǐng)域。產(chǎn)品也包括可調匹配網(wǎng)絡(luò )（RFMEMS）、硅麥克風(fēng)（MEMS麥克風(fēng)）、壓阻式壓力傳感器。

愛(ài)普科斯收購Technitrol公司后，由于Technitrol的 MEMS麥克風(fēng)專(zhuān)有技術(shù)和一系列專(zhuān)利技術(shù)可與愛(ài)普科斯的封裝工結合，因此，MEMS麥克風(fēng)也成為愛(ài)普科斯擴展手機產(chǎn)品的合理選擇。

相關(guān)產(chǎn)品：
T5000/ABS1200E：EPCOS最小MEMS核心氣壓傳感器
ADXL001：ADI公司基于MEMS的振動(dòng)傳感器
意法半導體全力打造消費電子類(lèi)MEMS
形D6F-70：歐姆龍推出MEMS流量傳感器用于燃料電池

關(guān)于MEMS 傳感器的封裝
封裝曾是MEMS技術(shù)的難點(diǎn)。不過(guò)，生產(chǎn)工藝的提升使得產(chǎn)品良率有很大提升，現在MEMS產(chǎn)品的價(jià)格已經(jīng)下降了很多，技術(shù)難題也逐漸得到了解決。

傳統的MEMS封裝主要有金屬封裝、陶瓷封裝和塑料封裝三種形式。隨著(zhù)MEMS封裝技術(shù)取得了很大進(jìn)展，出現了眾多的MEMS封裝技術(shù)，大多數研究都集中在特殊應用的不同封裝工藝，但又開(kāi)發(fā)了一些較通用、較完善的封裝設計，通?？蓪⑵浞譃?個(gè)封裝層次：芯片級封裝、圓片級封裝、系統級封裝。

從傳感器的應用來(lái)說(shuō)，有些MEMS器件的封裝必須能夠和環(huán)境進(jìn)行相互影響。例如，在壓阻傳感器內，封裝應力就會(huì )影響傳感器的輸出。當封裝中不同材料混合使用時(shí)，它們的膨脹和收縮系數不同，因此，這些變化引起的應力就附加在傳感器的壓力值中。在光學(xué)MEMS器件中，由于沖擊、震動(dòng)或熱膨脹等原因而產(chǎn)生的封裝應力會(huì )使光器件和光纖之間的對準發(fā)生偏移。在高精度加速度計和陀螺儀中，封裝需要和MEMS芯片隔離以?xún)?yōu)化性能（見(jiàn)下圖）。

根據生產(chǎn)的MEMS器件類(lèi)型的不同，電子性能的考慮可以決定所選封裝類(lèi)型的策略。例如，電容傳感MEMS器件會(huì )產(chǎn)生非常小、并可以被電子器件所識別的電荷，在設計時(shí)就需要特別注意電路和封裝中的信號完整性問(wèn)題?！　⊥ǔ?，大多數基于MEMS的系統方案都對MEMS芯片提供相應的電路補償、控制和信號處理單元。因此，一個(gè)MEMS芯片和定制ASIC芯片可以被集成在同一個(gè)封裝內。同樣，電路也可以是集成了MEMS器件的單芯片、單封裝。

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MEMS封裝級設計
MEMS組件封裝高度降至0.9mm
加拿大將向MEMS及三維封裝研究項目投入1億7800萬(wàn)美元

MEMS傳感器：新應用層出不窮
除了以上提到的部分常見(jiàn)的應用外，MEMS還在解決一些全球問(wèn)題上發(fā)揮了重要作用。例如，MEMS傳感器正在用于能源領(lǐng)域，幫助尋找和開(kāi)發(fā)新的能源：地震檢波器用于勘探石油和天然氣，慣性傳感器用于隨鉆測量，通過(guò)改善工業(yè)流程、高效住宅取暖和精確計費系統來(lái)充分利用當前的能源。

MEMS也在幫助解決其它社會(huì )問(wèn)題，如老齡化和肥胖，還可以提供針對老人的侵入性較小的監控方式，實(shí)現成本適當的、連續性的診斷，以更好和更舒適地給藥。

MEMS已進(jìn)入我們的生活，從技術(shù)到醫藥到健康無(wú)所不在，2011年這種趨勢必將更加明顯。

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MEMS流體陀螺