MEMS傳感器進駐汽車發(fā)動機

　　近年來，從半導體集成電路(IC)技術發(fā)展而來的MEMS (微電子機械系統(tǒng))技術日漸成熟。利用這一技術可以制作各種性能敏感的力學量、磁學量、熱學量、化學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，易構成大規(guī)模和多功能陣列，這些特點使得它們非常適合于汽車方面的應用。

MEMS將成為汽車傳感器的主流技術

　　20世紀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用的微型傳感器。然而微型傳感器的大規(guī)模應用勢必將不限于發(fā)動機燃燒控制和安全氣囊，在未來5年～7年內(nèi)包括發(fā)動機運行管理、ABS、車輛動力學控制、自適應導航、車輛行駛安全系統(tǒng)在內(nèi)的應用將為MEMS技術提供廣闊的市場。據(jù)報道，到2005年汽車傳感器的市場達到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)動機的電子控制系統(tǒng)，一直被認為是MEMS技術在汽車中的主要應用領域之一。Delco、飛思卡爾和博世公司生產(chǎn)了數(shù)以百萬計的多路壓力傳感器。這些器件測量出的多路進氣壓力可以用來計算空氣/燃料比。除了多路壓力和質(zhì)量流量參數(shù)外，發(fā)動機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技術將在這些應用中發(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)動機油的監(jiān)測也為MEMS技術提供了一個重要的應用機會。這些系統(tǒng)應用的最大障礙是傳感器價格。這類微型壓力傳感器必須能夠在溫度很高的發(fā)動機油中正常工作，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用將繼續(xù)成為MEMS技術的一個重要市場。如今傳統(tǒng)的多路絕對壓力傳感器和氣囊加速度計幾乎已經(jīng)完全被微型化的傳感器所替代。在輪速測量、冷卻系統(tǒng)壓力、發(fā)動機油壓力和剎車壓力測量方面，人們正在考慮或已經(jīng)開始用基于MEMS技術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。價格、可靠性和體積等方面的優(yōu)勢將使微型傳感器成為汽車中各種參數(shù)測量的首選產(chǎn)品。目前這些優(yōu)勢已為實踐所證實。汽車用微型傳感器已受到科研機構及廠商的高度重視。

MEMS技術適應微型化、集成化趨勢

　　未來的汽車用傳感器技術，總的發(fā)展趨勢是微型化、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芯片上制作出能檢測2個或3個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，以達到整車的系統(tǒng)可靠性。集成化是指利用IC制造技術和精細加工技術制作IC傳感器。智能化是指傳感器與大規(guī)模集成電路相結合并帶有微處理器、自檢、自校、信號傳輸和放大電路等智能作用。隨著微電子技術的發(fā)展和電子控制系統(tǒng)在汽車上的應用迅速增加，汽車傳感器市場需求將保持高速增長，以MEMS技術為基礎制作的傳感器必將成為世界各國汽車用傳感器的主流。

MEMS技術與車用傳感器

　　絕大多數(shù)微型傳感器均采用半導體硅材料制作。眾所周知，半導體硅材料容易獲得很高的純度，具有良好的機械性能且重量較輕，本身具有光電效應、壓阻效應和霍爾效應等多種敏感特性，便于制作信號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械加工工藝，它來源于已經(jīng)成熟的半導體工藝，可以同時加工出大量且?guī)缀跬耆嗤臋C械結構(一致性好)。因此，除了具有體積小、重量輕、能耗低等優(yōu)點外，微型傳感器的可靠性較高，其供貨價格也可以遠遠低于采用傳統(tǒng)機電技術和普通半導體平面工藝制作的傳感器。所以，MEMS技術勢必將成為汽車傳感器的主流技術。