国内暖通制冷领域的领导者盾安

MEMS传感器——“简单好用+便宜”

相对于压力传感器而言，MEMS压力传感器是一个比较新的技术分支，其拥有多种性能优势，包括无机械疲劳或老化、输出信号稳定、灵敏度高、体积小、适合批量大规模生产等。就体积而言，其封装可以做到1mm x 1mm，甚至更小。另外，低压应用封装结构灵活，可实现晶圆级封装，可与ASIC单片/系统集成，这些优点也使得其得以迅速崛起，到现在已经基本成熟起来。

但是在生产和应用过程中，MEMS压力传感器的缺点也表现地较为突出。例如MEMS晶圆芯体生产工艺相对复杂;在不锈钢充油和倒装焊技术中，中高压封装成本较高等。

主流压力传感器按照检测原理和器件结构基本可以划分为：不锈钢微熔传感器、陶瓷/电容式传感器、压阻式传感器及电容式传感器。而MEMS技术主要用来替代传统的压阻式和电容式传感器。由于压阻式压力传感器具有核心简单、信号处理简单、可靠性高等优点，“简单好用+便宜”使得压阻式占据了大部分的市场份额，电容式仅有很小的一部分。主流压力传感器的市场状况如图1所示。

图1 主流压力传感器市场划分(根据检测原理及结构)

虽然MEMS传感器在替代传统的传感器器件，但是不锈钢和传统的陶瓷类技术仍然占有较大的市场份额。其主要原因是MEMS的封装技术至今仍无法突破，这对MEMS传感器进一步推广和应用形成了很大的阻碍。MEMS传感器芯片需要针对封装进行特殊优化

可以说，一个好的芯片只有拥有好的封装才算拥有“不死之身”。就作用而言，封装主要解决以下几个问题：

（1）腐蚀和导电性介质的兼容问题;

（2）高温介质;

（3）振动，包括尖峰压力/爆破压力、大电压冲击、封装(热)应力等。

目前，针对MEMS传感器主要有三种主流的封装方案，即MEMS+硅凝胶、扩散硅-不锈钢充油和倒装焊，三种封装示意图如图2所示。

图2 三种主流封装方案

MEMS芯片设计都需要考虑封装，甚至针对封装进行特殊优化。图3给出了几个较好的针对封装进行特殊优化设计的MEMS芯片方案。其中，上面采用了玻璃仓加硅模的方案，特点是电阻处于真空中，抗环境干扰能力强，稳定性好;下面是三家主流厂商TSV和TGV倒装焊结构，其特点是没有Wire bond、抗振动冲击，同时，有些技术方案中应用了SiO2介质隔离，从而能够适应高温环境。另外，据盾安传感科技公司技术总监段飞表示，盾安传感科技自主研发设计的一款MEMS芯片中也针对封装进行了特殊优化。

图3 针对封装对MEMS芯片进行特殊优化实例盾安填补国内暖通制冷领域空白盾安环境作为空调配件及智能配件领域龙头企业，其部分阀件产品在世界市场占有率高达50%~60%。盾安传感科技(以下简称盾安)作为盾安环境与美国Microlux于2014年共同成立的以传感技术为核心业务的中美合资企业，在2017 Sensor China展会上，其主要展出独特的恶劣介质兼容的MEMS压力传感器，主要应用于空调暖风制冷、汽车、工业等领域。

恶劣介质兼容恶劣介质兼容作为盾安此次展出的MEMS压力传感器主要特征，其兼容的恶劣介质主要包括：（1）制冷剂。像商用空调中常用的410A制冷剂，汽车空调上常用的R134A制冷剂，甚至包括二氧化碳的，这是一个媒介，你要能适应这些我们的制冷剂。（2）极限温度。像热泵的从-40℃到135℃环境，你的传感器要能够适应。（3）强压力。普通MEMS传感器的扩展压力和爆破压力一般是两倍到三倍。盾安在其中央空调上需要能够承受五倍到九倍的指标，包括机械过载压力，温度冲击(从-40℃到130℃高低温的循环)，还有像湿热的环境。（4）电导。比如说你的静电的指标，你的绝缘耐压的指标，这一套指标以前是日本企业为导向来制定的，它的要求非常高的，可以这么说，远远超过阀件(空调其他配件)的标准。产品结构空调配件+特种空调盾安主要产品方向之一是针对空调领域，包括空调配件(家用和商用)及整机业务，其中征集业务主要针对特种空调，例如核电站空调、轨道空调等。燃油汽车+特种汽车另外，针对汽车方面，盾安也有两款产品，分别针对燃油车和纯电动汽车。尤其是在纯电动汽车应用中，不仅需要考虑空调问题，还需要考虑电池的热管理，而针对电动汽车的管理，盾安可以提供一个温度和压力集成的产品。在电动汽车方面，盾安如今在与国内最大的电动汽车厂商合作。其中，空调暖风制冷领域(Heating Ventilation Air Conditioning，HVAC)是盾安的主要发展领域之一，其包括家用领域和商用领域。目前，由于商用领域对传感器的要求较高，因而已经大量应用，例如中央空调。作为公共安全设施，因其高标准，该领域的大部分市场被美国和日本公司占据长期以来，如今，盾安传感科技在这一领域填补了国内的空白。自主技术产权+突破性技术谈及盾安的在市场中竞争优势时，段飞总监表示，盾安在同行业内主要有两个竞争优势：（1）我们是完全具备了自主产权的核心技术。例如我们有完全自主创新的MEMS晶圆技术、芯片封装技术。（2）我们的技术是突破性的，这会使得使用我们技术的产品有更好的性价比，会重新打破这个行业，继续行业的一个革新，这样也使我们在市场上保持一个非常充分的竞争能力。未来发展规划如前所述，盾安在封装方面拥有自己独特的产线;其产品，无论是空调系统，还是配件除了要满足自主配套之外，都是进行对外销售的。未来几年之内，像物联网、智能汽车，这些都将是热门话题，而传感器是物联网的终端，必将一直是一个技术热点，盾安目前主要是在MEMS压力传感器方面，其在未来将持续为行业带来突破性产品和行业解决方案。