MEMS傳感器進(jìn)駐汽車發(fā)動(dòng)機(jī)

　　近年來，從半導(dǎo)體集成電路(IC)技術(shù)發(fā)展而來的MEMS (微電子機(jī)械系統(tǒng))技術(shù)日漸成熟。利用這一技術(shù)可以制作各種性能敏感的力學(xué)量、磁學(xué)量、熱學(xué)量、化學(xué)量和微生物的微型傳感器，這些傳感器的體積和能耗小，可實(shí)現(xiàn)許多全新的功能，便于大批量和高精度生產(chǎn)，單件成本低，易構(gòu)成大規(guī)模和多功能陣列，這些特點(diǎn)使得它們非常適合于汽車方面的應(yīng)用。

MEMS將成為汽車傳感器的主流技術(shù)

　　20世紀(jì)80年代微型加速度傳感器開始用于汽車安全氣囊，它們是到目前為止大量生產(chǎn)的、并在汽車中得到廣泛應(yīng)用的微型傳感器。然而微型傳感器的大規(guī)模應(yīng)用勢(shì)必將不限于發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒控制和安全氣囊，在未來5年～7年內(nèi)包括發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行管理、ABS、車輛動(dòng)力學(xué)控制、自適應(yīng)導(dǎo)航、車輛行駛安全系統(tǒng)在內(nèi)的應(yīng)用將為MEMS技術(shù)提供廣闊的市場(chǎng)。據(jù)報(bào)道，到2005年汽車傳感器的市場(chǎng)達(dá)到84.5億美元。速度和位置傳感器、氧傳感器、壓力傳感器、溫度傳感器等需求量將更大。

　　現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的電子控制系統(tǒng)，一直被認(rèn)為是MEMS技術(shù)在汽車中的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。Delco、飛思卡爾和博世公司生產(chǎn)了數(shù)以百萬計(jì)的多路壓力傳感器。這些器件測(cè)量出的多路進(jìn)氣壓力可以用來計(jì)算空氣/燃料比。除了多路壓力和質(zhì)量流量參數(shù)外，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器還需要獲取大氣壓力參數(shù)，以便根據(jù)推算出的海拔高度信息確定合理的空氣/燃油比。MEMS技術(shù)將在這些應(yīng)用中發(fā)揮越來越重要的作用。在廢氣循環(huán)(EGR)系統(tǒng)中，陶瓷電容式壓力傳感器正為微型硅壓阻式傳感器所取代。發(fā)動(dòng)機(jī)油的監(jiān)測(cè)也為MEMS技術(shù)提供了一個(gè)重要的應(yīng)用機(jī)會(huì)。這些系統(tǒng)應(yīng)用的最大障礙是傳感器價(jià)格。這類微型壓力傳感器必須能夠在溫度很高的發(fā)動(dòng)機(jī)油中正常工作，其硅制敏感芯片部分必須與工作介質(zhì)隔離開。壓力傳感器還可以應(yīng)用于監(jiān)控易揮發(fā)燃油油箱中的蒸汽壓，以確保無燃油蒸氣泄漏。

　　顯而易見，在不久的將來，傳感器在汽車方面的應(yīng)用將繼續(xù)成為MEMS技術(shù)的一個(gè)重要市場(chǎng)。如今傳統(tǒng)的多路絕對(duì)壓力傳感器和氣囊加速度計(jì)幾乎已經(jīng)完全被微型化的傳感器所替代。在輪速測(cè)量、冷卻系統(tǒng)壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)油壓力和剎車壓力測(cè)量方面，人們正在考慮或已經(jīng)開始用基于MEMS技術(shù)的傳感器來取代已有的產(chǎn)品。

　　此外，人們還在考慮在許多新開發(fā)的系統(tǒng)中采用微型傳感器。價(jià)格、可靠性和體積等方面的優(yōu)勢(shì)將使微型傳感器成為汽車中各種參數(shù)測(cè)量的首選產(chǎn)品。目前這些優(yōu)勢(shì)已為實(shí)踐所證實(shí)。汽車用微型傳感器已受到科研機(jī)構(gòu)及廠商的高度重視。

MEMS技術(shù)適應(yīng)微型化、集成化趨勢(shì)

　　未來的汽車用傳感器技術(shù)，總的發(fā)展趨勢(shì)是微型化、多功能化、集成化和智能化。
多功能化是指利用一種材料或在同一個(gè)芯片上制作出能檢測(cè)2個(gè)或3個(gè)以上的不同物理特性參數(shù)的傳感器，從而減少汽車車載傳感器的總數(shù)量，以達(dá)到整車的系統(tǒng)可靠性。集成化是指利用IC制造技術(shù)和精細(xì)加工技術(shù)制作IC傳感器。智能化是指?jìng)鞲衅髋c大規(guī)模集成電路相結(jié)合并帶有微處理器、自檢、自校、信號(hào)傳輸和放大電路等智能作用。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展和電子控制系統(tǒng)在汽車上的應(yīng)用迅速增加，汽車傳感器市場(chǎng)需求將保持高速增長(zhǎng)，以MEMS技術(shù)為基礎(chǔ)制作的傳感器必將成為世界各國(guó)汽車用傳感器的主流。

MEMS技術(shù)與車用傳感器

　　絕大多數(shù)微型傳感器均采用半導(dǎo)體硅材料制作。眾所周知，半導(dǎo)體硅材料容易獲得很高的純度，具有良好的機(jī)械性能且重量較輕，本身具有光電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)和霍爾效應(yīng)等多種敏感特性，便于制作信號(hào)敏感與處理電路集成的傳感器。微型傳感器的主流工藝是硅基微機(jī)械加工工藝，它來源于已經(jīng)成熟的半導(dǎo)體工藝，可以同時(shí)加工出大量且?guī)缀跬耆嗤臋C(jī)械結(jié)構(gòu)(一致性好)。因此，除了具有體積小、重量輕、能耗低等優(yōu)點(diǎn)外，微型傳感器的可靠性較高，其供貨價(jià)格也可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于采用傳統(tǒng)機(jī)電技術(shù)和普通半導(dǎo)體平面工藝制作的傳感器。所以，MEMS技術(shù)勢(shì)必將成為汽車傳感器的主流技術(shù)。