《Merit Sensor压力传感器(TR系列)及MEMS芯片(HM系列)产品分析》
2022-03-18 10:52:43 来源:麦姆斯咨询 评论:0 点击:
Product Analysis of Merit Sensor’s Pressure Sensor (TR Series) and MEMS Chip (HM Series)
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Merit Sensor是压阻式压力传感器和传感器解决方案的领先制造商,为Merit Medical子公司,总部位于美国犹他州南约旦。1991年,Merit Medical董事长创立了Sentir Semiconductor。1999年,Sentir Semiconductor与Merit Medical垂直整合,2002年,Sentir Semiconductor更名为Merit Sensor。2004年,Merit Medical园区开始建造4英寸MEMS晶圆制造厂。
Merit Sensor压力传感器MEMS晶圆
Merit Sensor的MEMS晶圆厂占地40,000平方英尺,实际使用面积15,000平方英尺,基于成熟的MEMS制造工艺平台,有助于其压力传感器的大批量生产,尤其是苛刻环境下应用的压力传感器。公司内部的MEMS晶圆厂使其能够密切监控生产过程,确保生产出高质量的MEMS芯片,所有的产品都符合RoHS、REACH、AEC-Q100标准。此外,他们还通过了ISO9001:2015(质量管理体系)和ISO14001:2015(环境管理体系)认证。
据麦姆斯咨询介绍,Merit Sensor的TR系列压力传感器是一种坚固耐用的直接介质压力监测解决方案,专为当今最严苛的压力传感环境而设计。TR系列压力传感器采用基于Senstium®技术的HM系列MEMS芯片,利用ASIC芯片进行信号管理,包括补偿、放大输出等,可应用于工业(HVAC系统、工业自动化、过程监控、水位和压力监测等)、汽车(变速箱油压、燃油系统压力等)、医疗(诊断和分析设备)等领域。
TR系列压力传感器主要特点:
- 专为空气、液体和严苛气体环境而设计
- 宽温度范围(-40℃~150℃),总输出误差小于2.5%
- 最高检测压力500 psi(34.5 bar)
- 集成先进的ASIC芯片,实现完全补偿
本报告分析的TR系列压力传感器产品型号
Merit Sensor的HM系列MEMS芯片专为从低压到中压的严苛环境应用而设计。该系列MEMS芯片结构为压阻式惠斯通电桥设计,采用Senstium®技术,提供宽温度范围内(-40℃至150℃)的高性能和稳定信号输出。
HM系列MEMS芯片主要特点:
- 专为空气、液体和严苛气体环境而设计
- 压力范围:15~500 psi(1 to 34.5 bar; 103 to 3,447 KPa)
- 闭环惠斯通电桥,配置温度二极管
- 优秀的线性度和零点漂移
- AEC-Q100认证
本报告分析的HM系列MEMS芯片产品型号
Merit Sensor的TR系列压力传感器的敏感元件是HM系列MEMS芯片,其工作原理是基于半导体材料(硅)的压阻效应。HM系列MEMS芯片核心敏感区域是在硅膜的特定方向上掺杂形成4个等值的半导体电阻,并连接成惠斯通电桥。当硅膜受到外界压力作用时,半导体电阻会产生变化,造成电桥失去平衡,便可得到与被测压力成一定函数关系(通常为正比)的输出电压,从而达到测量压力的目的。
由于压阻式MEMS芯片信号输出具有零点漂移的问题,因此采用ASIC芯片对输出信号进行补偿、放大和校准等,能够覆盖较宽的温度范围,并确保压力信号的准确性。TR系列压力传感器利用系统级封装(SiP)技术将MEMS芯片和ASIC芯片集成。
本报告对Merit Sensor压力传感器(TR系列)及MEMS芯片(HM系列)进行物理分析,涉及器件拆解、芯片剖析及材料分析等,并推测MEMS芯片制造工艺、晶圆级封装工艺和器件级封装工艺。此外,本报告还概述了Merit Sensor专有技术平台Sentium®,对其不同系列MEMS芯片和器件进行对比分析。最后,我们还根据HM系列MEMS芯片制造工艺,选择合适的中国MEMS代工制造平台,并进行流片成本分析。具体内容如下:
1. 对TR系列压力传感器进行开盖及板级分析,包括电路分析、材料分析和无源器件分析等,由此可知该传感器主要包括MEMS芯片、ASIC芯片、电容、电阻、陶瓷PCB、塑封盖、金属套管。对ASIC芯片电路部分的膜层结构和工艺节点进行分析。
TR系列压力传感器外观及尺寸
TR系列压力传感器开盖
2. 对HM系列MEMS芯片进行物理分析,该MEMS芯片为“玻璃-硅-玻璃”三层结构,MEMS结构部分位于中间硅层,上下玻璃为晶圆级封装结构。重点对MEMS结构部分进行物理分析,包括膜层结构和材料分析,以及惠斯通电桥结构和其它特殊膜层结构分析等。
HM系列MEMS芯片分析
3. 对HM系列MEMS芯片制造工艺和晶圆级封装工艺进行分析与推测,其离子注入分为重掺和轻掺两次,硅槽采用湿法各向异性腐蚀,晶圆级封装采用两次阳极键合工艺。对TR系列压力传感器封装工艺进行分析与推测,其采用PCB外围线路方法,将各独立组件焊接至陶瓷PCB。
TR系列压力传感器封装工艺展示(部分)
4. 对Merit Sensor专有技术平台Sentium®及压力传感器相关产品进行概述。对中国MEMS代工制造平台进行选择,分析MEMS芯片制造成本和售价,并与Merit Sensor提供的售价进行对比。
Merit Sensor不同系列芯片对比
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
- Merit Sensor
- 公司专利概况
- 分析产品介绍
- 其他同类公司
3. 物理分析
- 物理分析概述
- 物理分析方法
- 器件工作原理
- 器件结构
* 整体视图
* 开盖视图
* PCB框图
- 电容(Capacitor)
- 电阻(Resistor)
- 电路(ASIC)芯片
- 陶瓷PCB
- 传感(MEMS)芯片
* 芯片整体视图
* 芯片开盖视图
* 芯片剖面
* 敏感膜结构和成分
* 绝缘层结构和成分
* 金属互连结构和成分
* 惠斯通电桥:结构、轻掺区(压阻条)、重掺区、版图
* 温度传感PN结
* 硅槽结构
* 表面特殊膜层
* 晶圆级键合(玻璃-硅-玻璃)
4. 制造工艺
- MEMS芯片工艺流程
- 晶圆级封装工艺流程
- 器件级封装工艺流程
5. 专有技术平台:Sentium®
- Sentium概述
- 不同系列芯片对比
- 不同系列器件对比
6. MEMS代工评估
- 中国MEMS代工制造平台选择
- MEMS芯片成本预估
- MEMS芯片售价预估
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