智能傳感器采用了系統(tǒng)級封裝技術(shù),該技術(shù)實現(xiàn)了將傳感器和專用接口電路集成在了同一封裝體中。該系統(tǒng)可能只有一顆芯片,通常智能的溫度傳感器、圖像傳感器和磁傳感器是這種情況。而某些情況下,傳感器與其接口電路無法通過同一制備技術(shù)實現(xiàn)時,將采用雙芯片方案予以解決。雙芯片方案的另外一個好處是,通過分別加工傳感器和電路芯片,可以提高加工良率,使雙芯片方案更具成

本優(yōu)勢,這也就是為什么有時候即使能夠?qū)崿F(xiàn)單芯片集成也會采用雙芯片方案。雙芯片傳感器的例子大多為力學(xué)傳感器,例如MEMS加速度計、陀螺儀和送話器。這些傳感器通常采用體硅微加工技術(shù)制各。

GM7230-5.0

   由于硅基芯片特別是芯片與外部的連接處較為脆弱,智能傳感器必須采用某些特定的封裝加以保護。合適的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計極具挑戰(zhàn)性,因為其必須滿足兩個 互相矛盾的要求:一方面要保證傳感器與外界環(huán)境能夠交互作用,另一方面還要保護傳感器(包括接口電路)免受外部環(huán)境的破壞。對于溫度和磁性傳感器,我們可以采用近似典型集成電路封裝的結(jié)構(gòu)。典型封裝結(jié)構(gòu)也可以用于慣性傳感器器件,這時候需要利用采用蓋帽(cap∮吧)芯片或保護膜層來保護該器件中可移動的結(jié)構(gòu)。然而通常來說,大部分傳感器都需要采用定制化的封裝結(jié)構(gòu),這就顯著增加了其制造成本,并且經(jīng)常要在傳感器性能和穩(wěn)健性之間采取折中的方案。

    正如前文所提到的,硅基傳感器未必是最優(yōu)性能的方案,但是,可以通過協(xié)同集成的接口電路提高整體系統(tǒng)的性能,或者使傳感器在最佳模態(tài)下工作,或者能夠在某些非理想狀態(tài)下進行補償:要實現(xiàn)這個目標需要對傳感器特性有較深的理解。例如,電子電路可以與MEMS慣性傳感器結(jié)合在一起形成電-機反饋回路,通常來說,這樣的系統(tǒng)回路會提升系統(tǒng)線性度及帶寬[5]。此系統(tǒng)實例將會出現(xiàn)在本書第5章中,在該章中將主要闡述利用反饋和補償電路來增強MEMS

陀螺儀的性能c對于補償處理,例如環(huán)境溫度與封裝體應(yīng)力之間的交叉敏感干擾等問題,深入理解傳感器特性是必要的。因此,智能傳感器設(shè)計包括對整個系統(tǒng)的優(yōu)化,以及考慮系統(tǒng)級設(shè)計的實際應(yīng)用。