微機電系統(MEMS):把機械結構與電子電路做進同一片矽晶片的感測技術

MEMS 的定義是什麼？把機械結構與電子電路整合在矽晶片上的核心潛力在哪裡？

MEMS and Nanotechnology Exchange(MEMS Exchange)將微機電系統定義為以微加工技術製作的微型機械與機電元件CITE:E1。這項定義所指的,是以微加工技術做出的裝置與結構的總稱。MEMS Exchange 進一步指出,MEMS 真正的潛力,要等到這些微型化的感測器、致動器與結構,連同積體電路(微電子)一起整合到同一片矽基板上才會實現CITE:E2。換句話說,MEMS 的價值不只在於元件做得小,而在於能否把感測、驅動與運算電路一起做進同一塊矽晶片。

MEMS 元件的物理尺寸範圍是多少？

MEMS Exchange 指出,MEMS 元件的關鍵尺寸可從遠小於一微米到數毫米不等CITE:E3。此一定義涵蓋從次微米等級到毫米等級的元件,實際尺寸跨距取決於個別產品的設計需求。

MEMS 加速度計如何利用電容式感測原理來工作？

Bosch Sensortec 表示,加速度計運用電容式感測原理,量測線性運動的變化CITE:E4。也就是說,MEMS 加速度計偵測運動時所依據的物理機制是電容式感測(capacitive detection),用以捕捉物體在線性方向上的動態變化。

MEMS 感測器(如氣壓感測器)在現實中有哪些應用？

Bosch Sensortec 說明,BMP581 氣壓感測器適用於 GPS 模組、穿戴式、聽戴式等追蹤應用CITE:E6。除此之外,Bosch Sensortec 也將 BMP581 定位為適合智慧家庭與工業產品等高度追蹤場景的氣壓感測器CITE:E6。

MEMS 感測器的實際封裝尺寸有多微小？Bosch 產品實例對比

Bosch Sensortec 兩款產品的封裝尺寸數據,揭示 MEMS 微型化落地的具體幅度CITE:E5CITE:E7。Bosch Sensortec 表示,其新一代加速度計是「world's smallest accelerometer」,封裝尺寸為 1.2 x 0.8 x 0.55 mm³CITE:E5;BMP581 氣壓感測器則採用 2.0 x 2.0 x 0.75 mm³ 的金屬蓋 LGA 封裝CITE:E7。

這代表把 MEMS Exchange 對尺寸範圍的定義,對照 Bosch Sensortec 兩款商用感測器的實際封裝數據,可以看到「次微米至數毫米」的技術定義,已經落地為 1.2 x 0.8 x 0.55 mm³ 與 2.0 x 2.0 x 0.75 mm³ 等具體規格CITE:E3CITE:E5CITE:E7,呼應了感測器、致動器與積體電路整合於同一矽基板的技術路線CITE:E2。