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MEMS技术今天的利基市场

经过Joyce Laird,贡献作家|2019年3月28日

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微电机械系统或MEMS,有多种尺寸和配置;从小型化的机电芯片向下纳米技术这个意义上说,测量,发送,和控制几乎每一个感测模态的最独特的形式。这允许在十年前仅梦寐以求的微传感器和微致动器的感知和控制能力开发增强设备。

MEMS传感器

一个MEMS公司是SMART Microsystems Ltd.,专门从事微电子组件,增加了环境寿命测试和失效分析的功能。

SMART Microsystems董事总经理Matt Apanius说:“我们从事的产品范围很广,其中大多数是传感器,包括MEMS。当公司需要为新产品定制组装时,我们通常会与他们合作。”他补充称:“我们的客户公司不一定是《财富》500强,但它们往往是这些公司的供应商。”

使用这些类型的客户,智能微系统必须保持在微电子产品创新中发生的事情的前沿。“我们喜欢与客户密切合作,以确保传入的材料要求和我们开发的流程实现设计意图和成本目标。”

另一家MEMS传感器公司是DunAn Sensing LLC,该公司生产MEMS压力传感设备。DunAn制作了压模,然后将它们放入不同的包装中,根据销售和市场副总裁Gary Winzeler的说法,

“我们直接销售给HVAC设备的大制造商;制冷剂设备,冷冻柜,任何使用制冷循环的东西,“Winzler说。“即使是电动汽车制造商也使用制冷剂来冷却他们的电池。这是一个很大的市场,而且正在增长。“

Roger Grace Associates的总裁Roger H. Grace跟踪MEMS市场的增长已经超过35年了。Grace的公司为MEMS和其他先进封装领域的客户提供各种营销和咨询服务,对传感器和电子行业,特别是设备开发和制造领域有着客观的了解。

“我们行为的研究有助于我们的客户更好地了解需要规避需要成功进入任何新技术和产品开发区的潜在地雷;从产品计划推出的所有内容都在滚动和之间,“格蕾丝说。“我们帮助客户确定他们的产品需要做些什么,将其投入到允许它做那些事情,如果适用,即使它应该是什么样的。要制作产品,首先需要将所有电子功能放在一起,并为作业定义最佳传感器。“

技术挑战

“包装,测试和制造方法都是由MEMS设备的应用程序的高度决定,”Smart Microsystems的Matt Apanius说。“解决方案越好,转化为一个大的互连。由于许多原因,具有大的像素化阵列的骰子是挑战。常见的包装问题,如机械应力和热隔离,变得更加难以管理。此外,模具本身的成本将很高,这使得装配产生更为重要。“

“从一开始,晶圆两面的处理就是MEMS技术的一部分。在过去十年左右的时间里,集成电路行业采用了通过硅通过技术来支持密集互连。尽管有了这些重大的发展,我们的客户所依赖的互连选择是线粘接——几乎我们做的所有事情都涉及线粘接。”

邓纳的加里·威利尔表示,敦南最初决定首先追求制冷压力,热泵,空洞系统,以及使用HVAC系统和设备的任何行业。

“如果你观察一个标准的MEMS设备,为了在高腐蚀和苛刻介质区域的接口,他们目前使用不锈钢膜片保护MEMS,然后在两者之间插入一个注油器。这既昂贵又耗时。你会有额外的加工零件,而且加油也很昂贵,这实际上会降低MEMS本身的准确性和可重复性。”“我们退后一步,想出了一种方法,将芯片安装到陶瓷上,并通过不需要其他保护的封装连接起来。下一步是我们刚刚发布的产品,我们去掉了o形环,使其更加坚固。”

在开始针对市场的同时,邓纳传感也在寻找一系列应用:泵制造商,阀门制造商,压缩机制造商和气体压缩机。Winzeler说,可以从本产品中受益了一系列的全部内容。

Industry Consultant Grace提醒所有开发人员和最终用户,有几种可能的平台,其中可以创建传感器,包括硅,纸,塑料和功能性织物。必须对每个应用程序权衡每个应用程序的功能,规格,功能和结果的优点。对Myriad类型的传感器及其技术的了解需要在每个电子工程师的心理设计工具箱中。

“当前和未来的成功产品拥抱包装和整合的概念。这种包装概念必须在产品开发周期开始时进入。它是解决方案的系统方法(图1),“恩典说。“所涉及的每个人都必须在此过程中一起聚在一起,并在第一次会议中创建一个具有所有设计问题的系统和问题。Great designs can be developed in a CAD system, but when it comes to the reality of manufacturing, they find it can’t be done, and it’s back to the drawing board—which is why so many new devices are so expensive and some never even make it,” he adds. “The device must be able to survive the environment in which it is immersed, do its job, be inexpensive, and still make a profit. To me that’s the real challenge of all of this—to interconnect, test, and package it.”

图1:设计人员必须考虑选择传感器时的系统设计方法,尤其是通常由应用特定集成电路实现的接口电路。(图片来源:Roger Grace Associates)

SMART Microsystems公司的Apanius相信,基于微电子组装的小型化解决方案将继续推动市场。这就是SMART Microsystems的策略。我们后院的系统集成商和制造商,如派克汉尼汾、伊顿、罗克韦尔自动化、雀巢等,都在想同样的事情:我怎样才能让我的钱花得更值?他们正在寻找依赖传感器和电子设备的基于数据的系统解决方案。“这就是我们的切入点。我们为所有主要行业提供定制服务。我们现在看到了一些特殊的增长,一些新项目已经很成熟,我们对此非常兴奋!”

邓纳的Winzeler表示,敦南推出了一种新的产品系列,这些产品使用革命性的方式将MEMS与媒体相互作用。“我们正在做它以获得一个非常低成本的包装方法,同时仍然保持所有高可靠性,以及负担能力。我们还提出了一种设备,该装置将温度传感器与相同的MEMS包装中的压力传感器相结合,“Winzeler说。“在HVAC区域,特别是在制冷区域,它们通常希望测量压力以及制冷剂的温度。然后,它们计算用于控制系统内各种风扇,压缩机和控制的使用的超热量。“

Winzler补充道,“为了获得今天所需的效率,它真的很重要,它们控制所有参数,他们希望在相同的测量点处完成这一切。因此,我们组合了所有技术所需的技术,并给出了一个双输出设备,使它们能够测量所有参数。在我们的O形圈的MEMS包中(图2),我们将成为银行业务,带有硬带,并将包装成包装成单个设备将非常强大,也具有出色的环境界面。它将能够浸入水中,承受严重的湿度和振动。它现在将具有比其他任何其他设备更具结构性和环境保护。“

图2:用于环保的模压包装。(图片来源:DunAn Sensing)

最好的建议Winzeler为任何公司开发任何技术的公司都是为了出去与客户交谈。“你必须找到真实生活问题,然后回来开发解决方案。许多公司越来越大,他们倾向于与客户失去那一对一。如果公司可以解决客户的问题,公司是多大或多小的。他们花了时间让解决客户的问题。在压力和温度传感领域的情况下,在腐蚀性介质或包装变化中,它肯定在变化和生长。Winzeler说,这一切都是专注于客户需求。

格蕾丝相信未来位于可以测量心理学化学/生物现象的传感器市场,包括血液,汗水和泪水。这些和其他心理现象的测量可用于确定身体状况的重要变化,例如运动员或老年人的脱水。鉴于这些要求,硅MEMS等技术正在成熟,最终会下降,而印刷/灵活技术正在上升(图3)。

图3:根据四个创新波浪,硅MEMS等技术正在成熟,最终会下降,而印刷/灵活技术正在上升。(图片来源:Roger Grace Associates)


了下:产品设计,传感器(压力)


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