MEMS传感器进驻汽车发动机 中电元协敏感元器件与传感器分会秘书长 齐文杰 (2004.08.27) 近年来，从半导体集成电路(IC)技术发展而来的MEMS(微电子机械系统)技术日渐成熟。利用这一技术可以制作各种性能敏感的力学量、磁学量、热学量、化学量和微生物的微型传感器，这些传感器的体积和能耗小，可实现许多全新的功能，便于大批量和高精度生产，单件成本低，易构成大规模和多功能阵列，这些特点使得它们非常适合于汽车方面的应用。 MEMS将成为汽车传感器的主流技术 20世纪80年代微型加速度传感器开始用于汽车安全气囊，它们是到目前为止大量生产的、并在汽车中得到广泛应用的微型传感器。然而微型传感器的大规模应用势必将不限于发动机燃烧控制和安全气囊，在未来5年～7年内包括发动机运行管理、ABS、车辆动力学控制、自适应导航、车辆行驶安全系统在内的应用将为MEMS技术提供广阔的市场。据报道，到2005年汽车传感器的市场将达到84.5亿美元。速度和位置传感器、氧传感器、压力传感器、温度传感器等需求量将更大。 现代汽车发动机的电子控制系统，一直被认为是MEMS技术在汽车中的主要应用领域之一。Delco、飞思卡尔和博世公司生产了数以百万计的多路压力传感器。这些器件测量出的多路进气压力可以用来计算空气/燃料比。除了多路压力和质量流量参数外，发动机控制器还需要获取大气压力参数，以便根据推算出的海拔高度信息确定合理的空气/燃油比。MEMS技术将在这些应用中发挥越来越重要的作用。在废气循环(EGR)系统中，陶瓷电容式压力传感器正为微型硅压阻式传感器所取代。发动机油的监测也为MEMS技术提供了一个重要的应用机会。这些系统应用的最大障碍是传感器价格。这类微型压力传感器必须能够在温度很高的发动机油中正常工作，其硅制敏感芯片部分必须与工作介质隔离开。压力传感器还可以应用于监控易挥发燃油油箱中的蒸汽压，以确保无燃油蒸气泄漏。 显而易见，在不久的将来，传感器在汽车方面的应用将继续成为MEMS技术的一个重要市场。如今传统的多路绝对压力传感器和气囊加速度计几乎已经完全被微型化的传感器所替代。在轮速测量、冷却系统压力、发动机油压力和刹车压力测量方面，人们正在考虑或已经开始用基于MEMS技术的传感器来取代已有的产品。 此外，人们还在考虑在许多新开发的系统中采用微型传感器。价格、可靠性和体积等方面的优势将使微型传感器成为汽车中各种参数测量的首选产品。目前这些优势已为实践所证实。汽车用微型传感器已受到科研机构及厂商的高度重视。 MEMS技术适应微型化、集成化趋势 未来的汽车用传感器技术，总的发展趋势是微型化、多功能化、集成化和智能化。 多功能化是指利用一种材料或在同一个芯片上制作出能检测2个或3个以上的不同物理特性参数的传感器，从而减少汽车车载传感器的总数量，以达到整车的系统可靠性。集成化是指利用IC制造技术和精细加工技术制作IC传感器。智能化是指传感器与大规模集成电路相结合并带有微处理器、自检、自校、信号传输和放大电路等智能作用。随着微电子技术的发展和电子控制系统在汽车上的应用迅速增加，汽车传感器市场需求将保持高速增长，以MEMS技术为基础制作的传感器必将成为世界各国汽车用传感器的主流。 相关链接 MEMS技术与车用传感器 绝大多数微型传感器均采用半导体硅材料制作。众所周知，半导体硅材料容易获得很高的纯度，具有良好的机械性能且重量较轻，本身具有光电效应、压阻效应和霍尔效应等多种敏感特性，便于制作信号敏感与处理电路集成的传感器。微型传感器的主流工艺是硅基微机械加工工艺，它来源于已经成熟的半导体工艺，可以同时加工出大量且几乎完全相同的机械结构(一致性好)。因此，除了具有体积小、重量轻、能耗低等优点外，微型传感器的可靠性较高，其供货价格也可以远远低于采用传统机电技术和普通半导体平面工艺制作的传感器。所以，MEMS技术势必将成为汽车传感器的主流技术。 本文摘自《中国电子报》 www.advsensors.com zhang-lixin@163.com