【導讀】近年來,使用了MEMS技術的半導體產(chǎn)品的需求和用途正在不斷擴大。除了汽車發(fā)動機控制、醫(yī)療器械、噴墨打印機這些常用用途外,數(shù)碼相機和智能手機這類隨身攜帶的電子產(chǎn)品里也使用了很多的MEMS產(chǎn)品。MEMS產(chǎn)品市場今后將持續(xù)每年增長10-15%,并預計在2017年時,將從現(xiàn)在的9200億日元增長到17000億日元。
MEMS是Micro Electro Mechanical Systems的縮寫,和內存、微處理器這樣的半導體產(chǎn)品一樣是對硅晶片進行微細加工而成的產(chǎn)品,只是MEMS的硅電路板上不僅有電路,還有由機械運動的可動結構體構成的三維結構。使用此結構將壓力、溫度、加速度這些物理量轉換成電氣信號的傳感器,還可實現(xiàn)執(zhí)行器的功能,提供電氣信號使可動結構體進行機械運動。
MEMS產(chǎn)品早在1980年就已經(jīng)存在了,與使用了CMOS工藝的一般半導體相比,因為晶圓制成非常復雜,包裝也很耗功夫,使得工程標準化和低成本變得十分困難,所以只應用于有限的用途。但是,最近確定了批量生產(chǎn)小型、高性能的MEMS產(chǎn)品的技術,除了汽車發(fā)動機控制、醫(yī)療器械、噴墨打印機這些常用用途外,數(shù)碼相機和智能手機這類隨身攜帶的電子產(chǎn)品里也使用了很多的MEMS產(chǎn)品。MEMS產(chǎn)品市場今后將持續(xù)每年增長10-15%,并預計在2017年時,將從現(xiàn)在的9200億日元增長到17000億日元。
村田制作所傳感器產(chǎn)品陣容的擴充
株式會社村田制作所于2012年1月收購了芬蘭的MEMS專業(yè)制造商VTI Technologies Oy(以下簡稱VTI公司),VTI公司改名為Murata Electronics Oy,并成為了村田的一員。Murata Electronics Oy向各類市場及用途提供了采用獨特的3D-MEMS(三維MEMS)技術的高性能及高可靠性的MEMS傳感器。3D-MEMS元件是由可動部件構成的硅晶片和上下包裹著硅晶片用來結合、密封的CAP晶圓構成的,CAP晶圓是用硅和玻璃形成電極(圖1)??蓜硬考蓮椈芍?,形成紡錘和梳型的電極,在受到外力時,通過檢測可動部件發(fā)生變形時的靜電容量的變化,實現(xiàn)加速度傳感器、陀螺儀傳感器、傾角傳感器的功能。3D-MEMS結構的可動部件是密封的釋放氣體,此外內部是對稱結構,利用相對的2個電容器來檢測外部受力。通過這樣的結構實現(xiàn)了高感度和低噪聲,即使在十分嚴峻的使用環(huán)境下都能穩(wěn)定運作,具備了良好的溫度特性和長期可靠性的傳感器。
收購了VTI之后,擴充了村田的傳感器產(chǎn)品陣容。由VTI公司研發(fā)的卓越的MEMS技術和產(chǎn)品與村田的研究開發(fā)力、銷售網(wǎng)絡相結合,推進了面向今后的市場和應用的傳感器產(chǎn)品的發(fā)展。
圖1:3D-MEMS元件的結構
[page]
汽車市場
汽車市場是最炙手可熱的市場之一,面向車載系統(tǒng)的加速度傳感器占有世界市場的最大比例。面向汽車的安全行駛和防止事故的車身穩(wěn)定系統(tǒng)系統(tǒng)(ESC)、防抱死系統(tǒng)(ABS)、輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)(TPMS)這樣的安全功能配備于新車中,以發(fā)達國家為中心這一做法已經(jīng)被法制化,而電動駐車制動器(EPB)和坡道起步輔助系統(tǒng)(HSA)這些新型功能也不斷誕生。正因為預計到MEMS傳感器作為實現(xiàn)這些應用的關鍵部件,汽車市場對其需求將越來越大,村田制作所也將強化組合陀螺儀傳感器(加速度傳感器&陀螺儀一體化的傳感器、圖2)等產(chǎn)品陣容。
圖2:組合陀螺儀傳感器
工業(yè)/醫(yī)療設備市場
MEMS傳感器的需求正向工業(yè)用的運輸設備、測量設備、建設設備和微創(chuàng)診斷設備以及內嵌型設備等用途延伸。采用了堅固的3D-MEMS結構的我公司的加速度傳感器和傾角傳感器(圖3)被廣泛用于要求具備自我診斷功能、高性能和高可靠性的用途。就連飛機等要求極高的精度和可靠性的應用中采用的事例也有很多,像用于起搏器這類內嵌式設備,也處于世界領先的水平,以豐富的經(jīng)驗和知識為基礎為客戶提供支持。
圖3:傾角傳感器
消費電子產(chǎn)品市場
面向消費電子產(chǎn)品的MEMS傳感器現(xiàn)在在MEMS市場中,也是需求急劇擴大的一部分。加速度傳感器、陀螺儀傳感器在智能手機上的搭載率急速增加以外,游戲機和遠程控制設備中的搭載率也在增加。我公司應用從汽車和工業(yè)傳感器中所獲得的MEMS技術和工藝,以降低成本為目的,于去年,成功商品化了業(yè)界最小的消費電子產(chǎn)品用3軸陀螺儀傳感器。今后加速度/陀螺儀/地磁傳感器的復合式產(chǎn)品等將根據(jù)市場的趨勢,推進復合式傳感器的商品化。
今后,MEMS不僅限于已有的產(chǎn)品及市場,還將成為應用于其他多種用途的高潛力技術。村田制作所將MEMS視為未來的核心技術之一,活用VTI公司的技術,繼續(xù)為市場提供最高端的MEMS商品,不斷強化開發(fā)體制和客戶支持系統(tǒng)。