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一、MEMS简介及应用

MEMS是微机电系统的英文简称,全称是 Micro-Electro-Mechanical-System,又叫微电子机械系统、微系统、微机械等,是指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。

微机电系统其内部结构一般在微米甚至纳米量级,是一个独立的智能系统。

微机电系统是在微电子技术(半导体制造技术)基础上发展起来的,融合了光刻、腐蚀、薄膜、LIGA、硅微加工、非硅微加工和精密机械加工等技术制作的高科技电子机械器件。

常见产品有:MEMS加速度计、MEMS麦克风、微马达、微泵、微振子、MEMS光学传感器、MEMS压力传感器、MEMS陀螺仪、MEMS湿度传感器、MEMS气体传感器、MEMS流量传感器等等,广泛应用于手机、汽车、可穿戴设备等方面。

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比如MEMS传感器在手机上有广泛应用,集成多达20个各类传感器:加速度计、陀螺仪、磁传感器、接近传感器、光线传感器、指纹传感器、人脸识别传感器、温度/湿度传感器、硅麦克风、MEMS镜头等。

二、MEMS传感器分类

MEMS传感器作为获取信息的关键器件,对各种传感装置的微型化起着巨大的推动作用,已在太空卫星、运载火箭、航空航天设备、飞机、各种车辆、生特医学及消费电子产品等领域中得到了广泛的应用。按照工作原理,它有以下分类:

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图 MEMS传感器分类,源自传感器技术

三、MEMS传感器在电子烟的应用

在电子烟领域,MEMS传感器主要是力学传感器,比如差压传感器、流量传感器等等。

1、合肥微纳

合肥微纳推出了几款可用于电子烟方面的空气流量传感器,基于 MEMS 制造技术,可用于检测气体质量流量。当待测气体通过流量传感器检测区域时,传感器的敏感电阻会发生相应变化,根据传感器敏感电阻的变化计算被测气体流量。

传感器同时集成温度传感器(PTC),其中温度传感器采用 Pt 材料,实时检测环境温度变化,用于流量数据的温度补偿(-40℃~125℃),利于用户集成与应用,整体具有小体积、低功耗、高灵敏度、高可靠性、高稳定性的特点。

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图片图 MEMS 流量芯片与 PCB 板安装建议以及推荐的气体流向如上图。

在今年8月29-31日的东莞厚街电子烟展上,合芯微展示了应用到合肥微纳空气流量传感器的一款小烟方案。

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图 装载了MEMS传感器的小烟方案,合芯微

2、歌尔股份

歌尔股份9月初展示的传感器新品——数字差压传感器,基于MEMS原理,可实现压力差值检测,可实现精准气流控制+电子开关的气流检测,可用于新兴的电子烟市场以及智能家电领域。

除了以上两个企业,关注及布局电子烟的MEMS传感器供应企业还有苏州敏芯微电子技术股份有限公司、上海矽睿科技有限公司等。

四、MEMS传感器替代咪头优势

MEMS传感器与传统咪头相比较,不仅能起到开关作用,还能对气流大小等信息进行实时检测、采集和分档,从而获得吸烟力度(空气流速)和吸气量(空气流量)等信息。同时在尺寸方面不输于传统咪头,甚至可以更小,以便于集成,减小电子烟外形尺寸。

在组装方面,MEMS传感器采用陶瓷贴片设计,可以用SMD工艺,生产效率大幅提升,并降低生产成本。

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作者 ab