自20世紀(jì)70年代出現(xiàn)以來至今，安全氣囊系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，目前乘客/前排安全氣囊已經(jīng)在全球范圍內(nèi)成為新生產(chǎn)汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。根據(jù)市場報告，在一些新產(chǎn)品特性的推動下，如保護頭部的、胸部及膝蓋側(cè)面氣囊以及智能乘客檢測系統(tǒng)等，到2010年，全球總的安全氣囊應(yīng)用數(shù)量將達(dá)到1。8億個。為了達(dá)到政府或碰撞試驗機構(gòu)（如EuroNCAP）的最高安全性要求，當(dāng)前高端汽車上用于探測碰撞的加速度傳感器的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到6個，并且仍有增加趨勢。而加速度傳感器的設(shè)計者們也正在采用新材料及新技術(shù)來保持整個安全氣囊系統(tǒng)的市場競爭力。

　　基于MEMS（微機電系統(tǒng)）的傳感器技術(shù)近幾年已取得顯著進步。用來探測加速度的最常用方法之一就是測量可移動震動體的位移，然后再將該值轉(zhuǎn)換為可變電容來測量。飛思卡爾的所有加速計均由多個基于表面微加工的電容檢測單元和1個用于信號調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)換、放大和過濾）的控制芯片組成。通過把MEMS傳感器與控制芯片分開，并將其置于同一個塑料封裝內(nèi)，使得這兩種在工藝技術(shù)和開發(fā)周期方面大不相同的技術(shù)能夠結(jié)合使用�，F(xiàn)在的大多數(shù)產(chǎn)品都采用了3?m高的多晶硅傳感單元和傳統(tǒng)的1。2?mCMOS工藝的ASIC芯片。

　　傳感器技術(shù)

　　在安全應(yīng)用中，加速計的快速反應(yīng)非常重要。安全氣囊應(yīng)在什么時候彈出要迅速確定，所以加速計必須在瞬間做出反應(yīng)。通過采用可迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)而不是振動不止的傳感器設(shè)計可以縮短器件的反應(yīng)時間。而且，根據(jù)定義，慣性傳感器對任何初始點的加速非常敏感，而氣囊運算法則需要從傳感器在事故中發(fā)出的數(shù)據(jù)中辨認(rèn)出正確的碰撞信號。這就是傳感器的輸出信號往往都通過電子低通濾波（400Hz）消除寄生高頻的原因�？芍苯釉趥鞲性�件中消除多余的高頻加速內(nèi)容的傳感器能帶來額外的優(yōu)點。

　　目前已開發(fā)出一種新的傳感器技術(shù)，它著重通過增加結(jié)構(gòu)層的厚度來提高上面提到的各項性能。由于可移動結(jié)構(gòu)的高度遠(yuǎn)大于間隔和寬度，所以該技術(shù)稱為高深寬比微機電系統(tǒng)（HARMEMS），其中的比率為氣隙和槽深之比。該技術(shù)可通過深反應(yīng)離子蝕刻（DRIE）規(guī)定的厚度大于20?m的SOI層和厚度小于1。5?m的窄槽實現(xiàn)很高的深寬比。

　　該技術(shù)的高深寬比加上高于真空的氣密封性可實現(xiàn)過阻尼機械響應(yīng)。圖1中對比了HARMEMS的機械響應(yīng)和3?m的欠阻尼多晶硅MEMS（Poly-MEMS）設(shè)備的機械響應(yīng)。多晶硅MEMS設(shè)備受到激發(fā)產(chǎn)生共振（在此設(shè)計中，頻率高于10kHz）；相反，HARMEMS設(shè)備并沒表現(xiàn)出共振，但是其截止頻率低于1kHz。

　　使用該技術(shù)還可帶來其它方面的優(yōu)勢。HARMEMS工藝流程中單位面積的傳感器電容更大，從而使相對加速度的電容變化增強。這樣就可以提高傳感器的信噪比性能，進而降低傳感器系統(tǒng)中的傳感器信號增益，減少由傳感器和ASIC帶來的誤差，同時減少產(chǎn)品系統(tǒng)的總誤差。

　　自20世紀(jì)70年代出現(xiàn)以來至今，安全氣囊系統(tǒng)有了很大的發(fā)展，目前乘客/前排安全氣囊已經(jīng)在全球范圍內(nèi)成為新生產(chǎn)汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置。根據(jù)市場報告，在一些新產(chǎn)品特性的推動下，如保護頭部的、胸部及膝蓋側(cè)面氣囊以及智能乘客檢測系統(tǒng)等，到2010年，全球總的安全氣囊應(yīng)用數(shù)量將達(dá)到1。8億個。為了達(dá)到政府或碰撞試驗機構(gòu)（如EuroNCAP）的最高安全性要求，當(dāng)前高端汽車上用于探測碰撞的加速度傳感器的數(shù)量已經(jīng)達(dá)到6個，并且仍有增加趨勢。而加速度傳感器的設(shè)計者們也正在采用新材料及新技術(shù)來保持整個安全氣囊系統(tǒng)的市場競爭力。

　　基于MEMS（微機電系統(tǒng)）的傳感器技術(shù)近幾年已取得顯著進步。用來探測加速度的最常用方法之一就是測量可移動震動體的位移，然后再將該值轉(zhuǎn)換為可變電容來測量。飛思卡爾的所有加速計均由多個基于表面微加工的電容檢測單元和1個用于信號調(diào)節(jié)（轉(zhuǎn)換、放大和過濾）的控制芯片組成。通過把MEMS傳感器與控制芯片分開，并將其置于同一個塑料封裝內(nèi)，使得這兩種在工藝技術(shù)和開發(fā)周期方面大不相同的技術(shù)能夠結(jié)合使用�，F(xiàn)在的大多數(shù)產(chǎn)品都采用了3?m高的多晶硅傳感單元和傳統(tǒng)的1。2?mCMOS工藝的ASIC芯片。

　　傳感器技術(shù)

　　在安全應(yīng)用中，加速計的快速反應(yīng)非常重要。安全氣囊應(yīng)在什么時候彈出要迅速確定，所以加速計必須在瞬間做出反應(yīng)。通過采用可迅速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)而不是振動不止的傳感器設(shè)計可以縮短器件的反應(yīng)時間。而且，根據(jù)定義，慣性傳感器對任何初始點的加速非常敏感，而氣囊運算法則需要從傳感器在事故中發(fā)出的數(shù)據(jù)中辨認(rèn)出正確的碰撞信號。這就是傳感器的輸出信號往往都通過電子低通濾波（400Hz）消除寄生高頻的原因�？芍苯釉趥鞲性�件中消除多余的高頻加速內(nèi)容的傳感器能帶來額外的優(yōu)點。

　　目前已開發(fā)出一種新的傳感器技術(shù)，它著重通過增加結(jié)構(gòu)層的厚度來提高上面提到的各項性能。由于可移動結(jié)構(gòu)的高度遠(yuǎn)大于間隔和寬度，所以該技術(shù)稱為高深寬比微機電系統(tǒng)（HARMEMS），其中的比率為氣隙和槽深之比。該技術(shù)可通過深反應(yīng)離子蝕刻（DRIE）規(guī)定的厚度大于20?m的SOI層和厚度小于1。5?m的窄槽實現(xiàn)很高的深寬比。

　　該技術(shù)的高深寬比加上高于真空的氣密封性可實現(xiàn)過阻尼機械響應(yīng)。圖1中對比了HARMEMS的機械響應(yīng)和3?m的欠阻尼多晶硅MEMS（Poly-MEMS）設(shè)備的機械響應(yīng)。多晶硅MEMS設(shè)備受到激發(fā)產(chǎn)生共振（在此設(shè)計中，頻率高于10kHz）；相反，HARMEMS設(shè)備并沒表現(xiàn)出共振，但是其截止頻率低于1kHz。

　　使用該技術(shù)還可帶來其它方面的優(yōu)勢。HARMEMS工藝流程中單位面積的傳感器電容更大，從而使相對加速度的電容變化增強。這樣就可以提高傳感器的信噪比性能，進而降低傳感器系統(tǒng)中的傳感器信號增益，減少由傳感器和ASIC帶來的誤差，同時減少產(chǎn)品系統(tǒng)的總誤差。

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