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近年來,隨著智能手機和可穿戴式設備的普及,在室內也可像GPS一樣在移動過程中實時進行位置檢測,并可準確指向包括立體信息在內的目的地的3D室內導航應用解決方案已經越來越多。例如,可提供識別在幾樓的哪個位置等建筑物內的導航功能。為實現這種3D室內導航,就需要比以往精度更高的傳感器,ROHM新開發的通過用MEMS(微機電系統:MicroElectroMechanicalSystems)氣壓傳感器檢測高度,用地磁傳感器(MI)檢測方位的方式,可實現更高精度的導航。
壓阻式氣壓傳感器
氣壓傳感器分不同的檢測種類,ROHM的氣壓傳感器則是利用了壓阻效應。壓阻式氣壓傳感器利用了將形成的真空腔和硅基板通過蝕刻等在薄膜片(受壓部)上擴散和離子注入而形成的Gauge電阻(壓阻)的壓阻效應。
壓阻效應與因應力產生的極化現象--壓電效應不同,是因施加于電阻的應力使電導率即電阻率變化的現象。這種現象是晶格因所施加的應力產生畸變,使半導體中的載流子數量和遷移率發生變化而引起的。膜片受到壓力而彎曲時,各Gauge電阻產生與膜片的彎曲量相應的應力。Gauge電阻(壓阻)的電阻率與該應力成正比變化,將由此產生的電阻變化作為電壓變化來檢測出氣壓。但是,由于該電阻的變化極其微小,因此,利用4個電阻的惠斯通電橋電路實現高靈敏度。
此次,ROHM面向市場日益擴大的智能手機、可穿戴式設備和活動追蹤器等領域,開發出可檢測氣壓信息、用于高度和高低差檢測的氣壓傳感器“BM1383GLV”,并已于2015年4月開始投入量產。該產品融入了ROHM多年積累的傳感器開發技術訣竅,并搭載高精度的檢測用MEMS和低功耗高精度的A/D轉換器,實現了業界最高級別的相對高度精度±20cm(相對氣壓精度±0.024hPa)。(圖2)另外,傳統氣壓傳感器存在著低溫時的檢測精度很難提高的課題,而ROHM利用獨創的校正算法,在IC內部進行溫度校正,實現了低溫下的高精度氣壓檢測。(圖3)同時,無需再給外部的微控制器搭載溫度校正功能,這非常有助于減輕設計負擔,成功實現了傳感模塊和運算模塊的小型化。從而作為內置溫度校正功能的氣壓傳感器實現了業界最小級別(2.5mm×2.5mm×0.95mm)的封裝尺寸。
隨著氣壓傳感器的用途越來越廣泛,對更高精度的氣壓檢測和高度檢測功能的需求越來越大;同時,隨著智能手機和可穿戴式設備的小型化、高性能化發展,對傳感器的小型化要求也越來越強烈。為滿足這些需求,ROHM預計于2016年4月份開始量產“BM1385GLV”。該產品繼承了已經開始量產的BM1383GLV的特點,并通過優化氣壓檢測用MEMS和控制電路,使面積比ROHM以往產品再縮減36%,是世界最小封裝(2.0mm×2.0mm×1.0mm)的氣壓傳感器。(圖4)(截至2015年7月14日ROHM調查數據)