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提到MEMS傳感器，大家最容易想到的就是以汽車安全氣囊應用為代表的汽車應用和其他一些工業(yè)應用，而現(xiàn)在隨著MEMS傳感器越做越小，價格越來越低，能效越來越高，其設計和應用空間也不斷擴大，在越來越多的消費類產(chǎn)品中，我們都已經(jīng)可以看到它的身影。ST模擬、功率與微電機系統(tǒng)部大中華區(qū)市場部經(jīng)理吳衛(wèi)東先生日前在深圳舉行的ST研討會上表示：MEMS技術(shù)出現(xiàn)得很早，因為價格原因一直難以進入消費領域，是ST將MEMS的價格變得平易，將MEMS推入到了消費領域。 吳先生表示：“兩年前，三軸加速度計的價格還要兩塊多美金，而現(xiàn)在十塊錢人民幣，客戶已經(jīng)可以在自己的玩具設計中加入三軸加速度計，ST在2008年銷售的MEMS傳感器更將達到1.5億片。 六百塊的非品牌手機里也有加速度計 MEMS傳感器在消費產(chǎn)品中的應用越來越廣泛，通過簡單的加入MEMS傳感器，設計師為消費類產(chǎn)品加入了很多特色和人性化的功能，這其中以手機應用最為突出。而且隨著MEMS傳感器價格的下降，吳衛(wèi)東先生表示：“現(xiàn)在很多600多元人民幣的非品牌手機里也都應用了加速度傳感器實現(xiàn)特色功能�！庇纱丝磥�，非品牌手機之所以能夠以如此低廉價格具備如此豐富的功能也實在不是MTK一家之功。 a.手機里的MEMS傳感器 手機中的MEMS加速計使人機界面變得更簡單、更直觀，通過手的動作就可以操作界面功能，全面增強了用戶的使用體驗。根據(jù)終端設備的指向，MEMS傳感器可以把圖像、視頻和網(wǎng)頁進行旋轉(zhuǎn)。通過上下左右傾斜手機，還可以查看手機菜單；只要輕輕擊打手機機身，就可以在屏幕上選中不同的圖標，所有這些智能功能離不開新一代MEMS器件內(nèi)嵌的先進數(shù)字技術(shù)。 圖1：MEMS傳感器在移動電話和PDA中的應用 b.圖像縮放和翻頁應用 有了MEMS加速計，只要把設備向某一方向傾斜，就能在小屏幕上詳細查看地圖，顯示放大的圖像。MEMS還能檢測到用戶抖動手機和MP3播放器的動作，這個簡單的手勢可以讓播放器跳到下一首歌或返回到上一首歌。 c.手機節(jié)能應用 低功耗的MEMS運動傳感器還可用作先進的節(jié)能技術(shù)，當手機沒有關閉放在飯桌上時，MEMS傳感器將會把耗電大的模塊(如顯示器背光板和GPS模塊)全部關閉，以降低手機和便攜導航儀的能耗。只要碰觸一下機身，又可以打開全部功能。 d.手機喚醒和手勢輸入應用 同樣地，無論何時，把手機正面向下反放在桌子上，手機設置就會切換到靜音模式；只要碰觸一下機身，就可以關閉靜音功能。我們甚至可以設想，未來的手機在進行輸入時，不再需要借助于按鍵，甚至連觸摸技術(shù)需要的手指和顯示屏的親密接觸也不需要，用戶只要在空中書寫數(shù)字和字母，MEMS傳感器就能識別這些動作，而手機軟件將這些動作還原成數(shù)字和字母；軟件還可以把用戶預定的動作變成特殊的自定義功能。這和諾基亞看好的手勢輸入有異曲同工之妙。 圖2：Iphone3G中的STMEMS傳感器 MEMS傳感器的其它應用 a.硬盤驅(qū)動器保護功能 硬盤驅(qū)動器墜落保護功能是MEMS運動傳感器在消費電子市場的具有重要歷史意義的代表性應用之一。 在手提電腦內(nèi)的三軸加速度傳感計可以監(jiān)測加速度，當X、Y、Z三個軸上的加速度矢量和為零時，則認為手提電腦進入了自由落體狀態(tài)，從而能夠檢測到硬盤驅(qū)動器的意外摔落事故，并及時鎖死硬盤驅(qū)動器，以防電腦最終摔落在地板上時損壞讀寫頭。 b.游戲機應用 游戲機是運動跟蹤和手勢識別應用的突出代表，以具有革命性的任天堂Wii游戲機為例，微型運動傳感器能夠捕捉到玩家任何細微的動作，并將其轉(zhuǎn)化成游戲動作。MEMS技術(shù)讓玩家動起來：玩家陶醉于真實的游戲體驗，通過不同的動作融入到游戲中，例如，模仿一場真實的網(wǎng)球賽、一場引人入勝高爾夫球賽、一場緊張的拳擊賽或輕松的釣魚比賽的動作。現(xiàn)場很多工程師都很有興趣的體驗了Wii所提供的運動游戲，而Wii的手柄中使用的正是ST的MEMS傳感器。 c.健身和健康監(jiān)測應用 健身和健康監(jiān)測是MEMS傳感器的另一類具有代表性的應用。 計步表或計步器是利用三軸MEMS傳感器實現(xiàn)健身和健康監(jiān)測功能的代表性應用，計步器的傳感器通過測定在步行和跑步過程中作用在系統(tǒng)上的加速度，通過處理加速度數(shù)據(jù)，計步器顯示用戶走過的步數(shù)和速度，以及在身體運動過程中所消耗掉的熱量，健身者無論是運動量不足和還是過量都可以得到及時的提醒。 d.GPS輔助定位應用 另外，將壓力傳感器與GPS導航儀配合可以得到用戶的更精確的位置信息。如果只借助GPS導航儀，我們可能只能判斷一輛汽車是行駛在一座立交橋所位于的位置坐標上，而無法判斷它是行駛在立交橋下還是立交橋上，這時就需要壓力傳感器的幫助。如果遇到緊急時刻，需要救助的話，施救者也可以通過壓力傳感器和GPS配合精確的知道被困者位于的大廈位置和樓層，從而更有效率的展開營救行動。 e.三維鼠標和遙控器應用 MEMS加速計與陀螺儀配合使用，可以把更先進的選擇功能變?yōu)楝F(xiàn)實，研討會現(xiàn)場就展示了能夠在空中操作的三維鼠標和遙控器。在這些設備中，傳感器檢測到用戶的手勢，將其轉(zhuǎn)換成PC屏幕上的光標移動或機頂盒和電視機的頻道和功能選擇。MEMS傳感器組、兩個陀螺儀和一個加速計檢測手腕或鼠標在空中的動作，同時微控制器執(zhí)行動作跟蹤和手勢識別功能。然后，重組的運動曲線通過無線連接發(fā)送到機頂盒或PC機，無線鏈路可以采用紅外或射頻，現(xiàn)場展示的三維鼠標采用了藍牙作為無線鏈路。 MEMS應用注意事項 要用好MEMS除了高質(zhì)量的硬件，還需要先進合理的算法的支持，另外在PCB布線和SMD焊接方面也都有較高的要求。ST的FAE也在演講中給工程們提出了建議。 其中，PCB設計要點如下： •Sensor下面的區(qū)域應當設為禁止布線區(qū).建議在Sensor下面及周圍1mm距離不要有其他走線或過孔。 •連接引腳的布線應盡可能勻稱對稱.這樣可以減少回流焊后因為收縮對器件的影響。 •為了減小溫度對Sensor的影響，建議不要在Sensor周圍2mm內(nèi)放置按鈕/屏蔽罩等大的接插件。 •第1腳的指示標記在內(nèi)部與第1腳有電器連接，在焊接中請將第1腳的指示標記懸空。 SMT中的注意要點： •錫膏的厚度和模板有助于Sensor的正確焊接 •建議上錫膏時使用鋼網(wǎng).λ •建議鋼網(wǎng)厚度為90~150um(3.5~6mil). •錫膏的厚度應該適當，以確保Sensor封裝和PCB之間的潔凈和焊接的可靠. •建議鋼網(wǎng)孔型為矩形，尺寸比PCB上的部分小25um(1mil). •對于信號焊盤，鋼網(wǎng)應占PCB焊盤的70%~90%. •鋼網(wǎng)必須和IC的引腳嚴格對齊，刷錫膏前鋼網(wǎng)和PCB也要嚴格對齊誤差小于25um(1mil)λ |
