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當(dāng)前汽車傳感器應(yīng)用的關(guān)注焦點(diǎn)(1)

http://www.henanjusheng.com 2008-05-27 11:05 來源:中國自動化網(wǎng)

  許多年來,用于測量壓力、溫度和加速度等量值的傳感器一直是汽車電子的主角。但大量需要具備此類功能的系統(tǒng),諸如燃油噴射控制、燃油經(jīng)濟(jì)性和安全系統(tǒng)(包括“智能”氣囊和胎壓監(jiān)測),已經(jīng)超越在需要的地方安放一個傳感器并將感應(yīng)信號送回控制單元這樣一種水平。

  各種數(shù)字總線系統(tǒng)的出現(xiàn),能夠方便地實(shí)現(xiàn)集中化處理及簡化的線束連接,并且使得充分利用集成在負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集的傳感器內(nèi)部的處理智能的優(yōu)勢成為可能。但這樣一種架構(gòu)也帶來了可靠性方面的隱憂;此外,典型汽車應(yīng)用在不斷降低成本方面也面臨著不少挑戰(zhàn)。

  類似控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(CAN)以及更強(qiáng)大的FlexRay總線等高速總線,傳統(tǒng)上用在類似引擎和底盤控制等需要密集計算、快速處理的場合。而低成本、單線連接的本地互連網(wǎng)絡(luò)(LIN)是為諸如座椅定位和溫度控制等對速度要求不苛刻、但著重于簡單性和低成本的車身電子應(yīng)用開發(fā)的。單線式(single-wire)LIN還意味著更輕的重量,從而能夠帶來更佳的燃油經(jīng)濟(jì)性。

  德州儀器(TI)的全球先進(jìn)嵌入式控制營銷經(jīng)理Matthias Poppel表示,能將控制IC與傳感器放在被監(jiān)控的機(jī)械部分上,能夠節(jié)省空間及簡化系統(tǒng)中央處理器的處理工作。但他接著說,這種將機(jī)械和電子整合在一起的機(jī)電一體化傳感器的可靠性是個問題。“其靈活性也不夠(對設(shè)計工程師來說),因?yàn)檫@種集成傳感器也許只有一個供應(yīng)商,而由分立器件組合起來的部件一般有數(shù)家供應(yīng)商,”他補(bǔ)充道。

  按Poppel的觀點(diǎn),“向32位MCU的轉(zhuǎn)變以及接至機(jī)械部分的附屬(satellite)處理器/傳感器構(gòu)造還有待進(jìn)考驗(yàn)?!彼e例說,裝配有附接至一個測量器件的機(jī)電傳感器(mechatronic sensor)的PCB必須進(jìn)行測試和驗(yàn)證,以確保在任何可預(yù)期的動作、負(fù)載、溫度和振動條件下的穩(wěn)定和可靠性。

  飛思卡爾半導(dǎo)體傳感器業(yè)務(wù)部的可編程控制器功率高級行銷經(jīng)理Steve Henry也提到了對傳感器可靠性的關(guān)注及封裝對其的影響?!袄?,對傳感器-加速計的挑戰(zhàn)是用戶希望整合在一起的傳感器和控制器IC能有更小的封裝。”

  Henry表示,飛思卡爾提供了一款6mm×6mm QFN表面貼裝的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件,但裸片必須堆疊起來,以滿足更小的總體封裝要求,以便能貼裝在越來越緊湊的空間內(nèi)。

  在將加速計(能對質(zhì)量和共振進(jìn)行監(jiān)測)堆疊在處理器芯片上時,需要留意來自負(fù)載和震動等外部環(huán)境對應(yīng)力敏感性的影響,Henry說?!坝霉枘z、RTV或其它材料封裹該加速計,將使其與封裝絕緣,”他指出。但之后需要開發(fā)一種不同的裸片粘接技術(shù),因“它可能試圖采用線邦定技術(shù)與一個枕墊連在一起,” Henry介紹。另外,此舉也會影響可靠性。

  由于你無法將全部功能都集成在一塊硅片上,所以需要對裸片進(jìn)行堆疊,以便優(yōu)化工藝,” 飛思卡爾傳感器產(chǎn)品部的營銷、應(yīng)用和系統(tǒng)經(jīng)理Mark Shaw表示。你能利用很高的芯片邏輯密度和(傳感器處理器)高耐壓的優(yōu)勢且不被MEMS工藝所限制,他說。而Henry認(rèn)為,應(yīng)從封裝的角度審視傳感器。這樣做得出的結(jié)論是:不將其放在一塊硅片上,而是分放在處理器和傳感器兩個芯片上。

  Shaw指出,尺寸較大的MCU芯片本身的裸片尺寸也較大?!癕EMS的故障率較高,而良率較低,”他指出,將處理器和MEMS傳感器放在一塊芯片上將付出更大代價。如果傳感器區(qū)域的MENS發(fā)生故障,再好的處理器部分也會跟著報廢。

  雖然也認(rèn)同必須提升傳感器的良率,但混合信號芯片供應(yīng)商ZMD美國公司的總裁Frank Cooper卻認(rèn)為,轉(zhuǎn)向他稱之為“單硅片方案”提供的簡化封裝將具有優(yōu)勢。與將ASIC線邦定至傳感器和連接器進(jìn)行線綁定起來進(jìn)而再封裝在一起的方法相比,這種方法更有優(yōu)勢。

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