《MEMS热式气体质量流量传感器产品对比分析-2023版》
2023-05-14 10:25:26   来源：麦姆斯咨询   评论：0   点击：

MEMS Thermal Gas Mass Flow Sensors Comparison 2023

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据麦姆斯咨询介绍，流量传感器（Flow Sensors），或被称为流量计，通常用于测量单位时间内流经模块预设横截面处的气体或液体的质量或体积。流量传感器适用于呼吸设备、喷雾器、制氧机、吸入和麻醉设备、暖通空调、燃料电池、气体分析仪、过程控制、汽车发动机等诸多应用领域，根据MarketsandMarkets市场调研报告显示，2021年全球流量传感器市场规模为77亿美元，预计2026年将达到103亿美元，复合年增长率约为6%。

MEMS热式气体质量流量传感器利用气体流过外部热源加热的流路管道时产生的温度场变化来测量气体质量流量，核心MEMS芯片集成一个热源（加热元件）和一对测温元件（分别置于热源的两边）。当MEMS芯片表面接触的气体静止时，热源所建立的热量分布图是以加热元件为中心的对称分布，两个测温元件的输出相等；当气体在MEMS芯片表面流动时，气体分子带走的热量使热源所建立的热量分布图发生偏移，两个测温元件之间的输出差是气体质量流量的函数。总之，气体质量流量的变化直接影响热扩散的程度，进而影响两个测温元件之间的温度差，而温度差信号经转换和放大电路变成标准压电信号输出。

MEMS热式气体质量流量传感器工作原理

本报告针对全球领先厂商的三款MEMS热式气体质量流量传感器：AWM3300V（霍尼韦尔，Honeywell）、CAFS3000（康森斯克，Consensic）和D6F-P（欧姆龙，Omron）进行物理分析，包括器件拆解、芯片剖析及材料分析等，并依此推测出MEMS芯片制造工艺，还从器件封装、性能、PCB及芯片等方面进行对比分析。最后，我们还检索并分析了上述产品的专利情况。

霍尼韦尔AWM3300V是一款基于MEMS技术的惠斯通双电桥控制气体质量流量传感器。AWM3000系列具有放大功能，因此能用于提升增益和将电压偏移引入传感器输出。其加热器控制电路和传感桥供电电路位于封装电路板上，测量流量可至1.0 SLPM，能承受最大共膜压力25 psi，可应用于加热、通风和空调系统的风门控制气体分析仪、低真空控制、医用呼吸机、肺活量仪和制氧机等。

霍尼韦尔质量流量传感器：AWM3300V

康森斯克CAFS3000系列气体质量流量传感器主要由MEMS热式流量传感芯片、运算放大器、微控制器（MCU）等组成，集成的Sigma-Delta A/D转换器和具有内部校准功能的逻辑电路及MCU共同保证了传感信号实时有效的采集，并在内部进行相应的补偿算法处理以获得精确的流量信号，独特的封装技术使得产品满足不同范围的气体流量测量（流量范围：0 – 2000 sccm），可应用于制氧机、防毒面罩和呼吸器、喷雾器、持续气道正压通气（CPAP）设备、麻醉分娩等。

康森斯克质量流量传感器：CAFS3000

欧姆龙D6F-P系列是一种小型、大量程、耐环境性能好的MEMS流量传感器，最高支持测量流量为1升/分钟（L/min）；通过以旁通方式设置，则可进行大流量测量，最高可达200升/分钟。D6F-P系列集成欧姆龙研发的创新MEMS元件，具有高精度、高响应速度等优异的传感性能，对微风也能进行检测。其主要应用包括燃烧设备、测量设备、空调设备、堵塞检测等。

欧姆龙质量流量传感器：D6F-P

《MEMS热式气体质量流量传感器产品对比分析-2023版》报告主要包括以下内容：

（1）首先对AWM3300V、CAFS3000、D6F-P进行封装拍照及分析，然后将三款产品进行机械拆解和化学去胶，接着取出芯片进行结构剖析和材料分析，包括MEMS表面和剖面膜层结构及成分信息等。根据分析可知温度测量方式：第一款采用热电阻，后两款采用热电堆，本报告提供加热区域、温度测量区域等局部特写及关键尺寸。

霍尼韦尔质量流量传感器AWM3300V打开封装的细节视图

康森斯克质量流量传感器CAFS3000的MEMS芯片大剖面局部SEM照片

（2）通过对上述三款产品MEMS芯片的结构剖析和材料分析，可知这三款芯片均采用硅晶圆正面湿法刻蚀方法形成硅槽，并进一步绘制出MEMS芯片结构示意图，推测出MEMS制造工艺流程。

欧姆龙质量流量传感器D6F-P的MEMS芯片制造工艺（部分示意）

（3）将上述三款产品进行全方位的对比分析，包括器件封装、性能、PCB和MEMS芯片等。三款产品均采用3-pin塑料卡扣封装，但是封装基板有差异：AWM3300V采用单面陶瓷基板，CAFS3000和D6F-P采用双面玻璃纤维增强热固性树脂基板。

三款质量流量传感器产品对比分析：AWM3300V vs. CAFS3000 vs. D6F-P（部分展示）

（4）针对上述三款产品进行专利检索与分析，并提供从专利到产品的映射关系，有助于其他厂商理解技术要点及专利保护范围，并进行侵权关联性分析，从而可以有效避免侵权纠纷的发生。

霍尼韦尔质量流量传感器AWM3300V专利到产品的映射：桥结构

报告目录：

1. 报告综述
- 报告摘要
- 分析流程及方法

2. 公司介绍
- 霍尼韦尔（Honeywell）
  * 公司介绍
  * MEMS流量传感器（AWM3300V）介绍
- 康森斯克（Consensic）
  * 公司介绍
  * MEMS流量传感器（CAFS3000）介绍
- 欧姆龙（Omron）
  * 公司介绍
  * MEMS流量传感器（D6F-P）介绍

3. 物理分析
- 物理分析方法
- 器件工作原理
- Honeywell：AWM3300V
  * 物理分析概述
  * 器件封装视图
  * 器件开封视图
  * 芯片结构及成分分析
- Consensic：CAFS3000
  * 物理分析概述
  * 器件封装视图
  * 器件开封视图
  * 芯片结构及成分分析
- Omron：D6F-P
  * 物理分析概述
  * 器件封装视图
  * 器件开封视图
  * 芯片结构及成分分析

4. MEMS芯片制造工艺流程
- AWM3300V MEMS芯片制造工艺流程
- CAFS3000 MEMS芯片制造工艺流程
- D6F-P MEMS芯片制造工艺流程

5. 对比分析：AWM3300V vs. CAFS3000 vs. D6F-P
- 综合对比分析
- 性能对比分析
- PCB对比分析
- 芯片对比分析

6. 专利到产品的映射分析
- 分析流程及方法
- 公司专利概况
- 专利到产品的映射

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