什么是热气流式MEMS加速度传感器

加速度传感器是一种感应物体加速度的变化，并将其转换成电信号的器件。加速度传感器和其它传感器（陀螺仪等）以及相关算法相融合，可用于感测物体运动相关的情况，包括加速度、倾角、振动和运动模式识别等，广泛应用于消费电子、汽车和工业领域。

MEMS（微机电系统）加速度传感器是MEMS领域最早开始研究的传感器之一。经过多年的发展，MEMS加速度传感器的设计和加工技术已经日趋成熟。根据感测机理不同，MEMS加速度传感器可以分为压阻式、热气流式、谐振式和电容式等。

其中热气流式和电容式MEMS加速度传感器由于技术成熟、且环境适应性强，是目前应用最为广泛的MEMS加速度传感器。

电容式加速度传感器的原理可以简化为弹簧质量块系统，当质量块受加速度作用运动而改变质量块与固定电极之间的间隙进而使电容值产生变化。因此电容式加速度传感器依赖于一个有着往复运动部件的机械系统。

美新半导体（MEMSIC）设计和制造世界上独一无二的热气流式加速度传感器，其采用加热的气体作为“检测质量（proof mass）”，没有固态运动部件。因为没有固态的运动部件，所以避免了传统的机械运动系统固有的一些问题和风险，比如在冲击力或应力作用下的断裂、粘连、卡滞等。

对于热气流式加速度传感器的原理，很多人觉得不可思议。其实我们可以对系统做一个简化，想象成一个密闭空腔内有一个受热的“气泡”。这个热的“气泡”就是所谓的加速度的“检测质量”。

当物体以一定的加速度运动时，“气泡”在惯性作用下必然相对于空腔做反方向运动。此时，对称分布于空腔内部四周的热电偶就能感测到温度差值的变化，再利用惠斯登电桥就能将这种变化转化为电信号输出。

美新更利用独有的专利方法，使用标准CMOS IC工艺将前沿的传感器技术和混合信号处理电路集成到一个可靠的、高质量的单一芯片上。

相较于电容式加速度传感器的MEMS的Die和ASIC的Die必须分开设计、制造，并在后期做Bonding和封装，美新的热气流式加速度传感器实现了单芯片集成MEMS和ASIC，并采用晶圆级封装（WLP）。

美新的MXC4005XC作为在消费类电子市场主推多年的成熟产品，芯片尺寸只有1.18mm×1.70mm×0.85mm，是目前世界上体积最小的MEMS加速度传感器。

美新的热气流式加速度传感器具有非常独特的优势，在智能手机、智能穿戴设备、智能家居和众多智能IoT设备上得到了广泛的应用：

1、热气流式加速度计跌落测试通过率100%

传统电容式加速度计因为有持续运动的微质量块，在跌落测试中容易粘连、卡滞。而热气流式传感器内部是气体，没有这样的问题。

2、高频信号对于热气流式加速度计数据无影响

热气流式加速度计内部是气体，是自然的低通滤波器，对马达的高频振动，相较电容式加速度计而言不敏感，因此不容易被马达的振动干扰到。

3、热气流式加速度计对应力变化的容忍度较大

主要是因为热电偶冷热极分布较长（毫米级），而电容式的极板距离则是以微米计，因此对线路板弯曲的敏感度不同。x/y轴的offset在SMT前后变化不大，较电容式加速度计小。

4、热气流式加速度计零漂很小

经过美新工厂trim的零漂很小。因为对应力的容忍度较大，也不会因手机工厂SMT工序产生的应力而有过大变化。

热气流式加速度传感器无运动部件、单片集成的设计，总体上结构简单，易于制造，更有效的降低了成本。基于技术和成本上的优势，美新的加速度计在全球消费和工业类电子市场上一直占据较大份额，持续多年的年出货量超过1亿颗，并保持低于20ppm不良率。
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