ROHM的智能手机、可衣着式设备用 气压传感器／地磁传感器／MEMS技术

更新时间：2015-10-21 | 宣布人：

图1：气压传感器截面图
图1：气压传感器截面图

压阻效应与因应力爆发的极化现象--压电效应差别，是因施加于电阻的应力使电导率即电阻率变革的现象。这种现象是晶格因所施加的应力爆发畸变，使半导体中的载流子数量和迁移率爆发变革而引起的。膜片受到压力而弯曲时，各Gauge电阻爆发与膜片的弯曲量相应的应力。Gauge电阻（压阻）的电阻率与该应力成正比变革，将由此爆发的电阻变革作为电压变革来检测出气压。可是，由于该电阻的变革极其微小，因此，利用4个电阻的惠斯通电桥电路实现高灵敏度。
此次，ROHM面向市场日益扩大的智能手机、可衣着式设备和运动追踪器等领域，开发出可检测气压信息、用于高度和崎岖差检测的气压传感器"BM1383GLV"，并已于2015年4月开始投入量产。该产品融入了ROHM多年积累的传感器开发技术诀窍，并搭载高精度的检测用MEMS和低功耗高精度的A/D转换器，实现了业界最高级别的相对高度精度±20cm（相对气压精度±0.024hPa）。（图2）另外，古板气压传感器保存着低温时的检测精度很难提高的课题，而ROHM利用独创的校正算法，在IC内部进行温度校正，实现了低温下的高精度气压检测。（图3）同时，无需再给外部的微控制器搭载温度校正功效，这很是有助于减轻设计担负，乐成实现了传感模块和运算模块的小型化。从而作为内置温度校正功效的气压传感器实现了业界最小级别（2.5mm×2.5mm×0.95mm）的封装尺寸。

图2：气压检测结果例 图2：气压检测结果例

图3：温度依存气压检测结果例图3：温度依存气压检测结果例

随着气压传感器的用途越来越广泛，对更高精度的气压检测和高度检测功效的需求越来越大 ；同时，随着智能手机和可衣着式设备的小型化、高性能化生长，对传感器的小型化要求也越来越强烈。为满足这些需求，ROHM预计于2016年4月份开始量产"BM1385GLV"。该产品继续了已经开始量产的BM1383GLV的特点，并通过优化气压检测用MEMS和控制电路，使面积比ROHM以往产品再缩减36%，是世界最小封装（2.0mm×2.0mm×1.0mm）的气压传感器。（图4）(截至2015年7月14日ROHM视察数据)

図4：图4：PKG尺寸示意图
图4：PKG尺寸示意图

接纳MI元件的地磁传感器

以往，检测方位的地磁传感器多接纳霍尔元件，但这种地磁传感器保存精度低的课题，一直阻碍着室内导航的普及。另外，也有接纳具有精度优势的MR（Magneto-Resistive）元件的，但保存移动设备的耗电问题。针对这些课题，ROHM于2013年开始与爱知制钢株式会社开展业务相助，联合开发出在精度、耗电等方面领先现有技术的接纳MI元件的地磁传感器。MI元件是指给特殊的非晶丝施加脉冲电流，通过非晶丝周边形成的拾波线圈（Pickup Coil）检测此时的Magneto-Impedance变革的元件。ROHM的BM14××系列（chip size 2.0×2.0×1.0mm）是将这种MI元件通过X轴、Y轴、Z轴三轴和控制用ASIC一体化封装的IC芯片。
这种地磁传感器（MI传感器）具有以下两个特点。第一个特点是检测精度误差在世界任何地方均可达±0.3度以下。（图5）

与搭载了高灵敏度MI元件和超强抗噪的高精度A/D转换器的模拟前端电路相结合，乐成将σ噪音的影响降低到0.06μT，仅为普通产品的1/7。由此，实现了业界最高的方位检测精度误差±0.3度以下，有助于推动IoT和传感器网络的立异速度，实现以室内导航为首的崭新的传感器应用。第二个特点是很是适合移动设备的超低功耗。（图6）

图5：方位误差实测比较图5：方位误差实测比较

图6：功耗比较图6：功耗比较

普通的地磁传感器为提高精度，需要增加感测（运算）次数，求出平均值，但高灵敏度的MI传感器纵然减少感测次数也可实现高精度，因此，可大幅降低运算处理所需的电量。本产品实现了业界最小的耗电量0.15mA（100Hz时），仅为普通产品的1/20，很是有助于智能手机和可衣着式设备的长时间使用。作为拥有这些优势的MI传感器的未来应用，就包括增强现实（Augmented reality）效劳。这是将眼前的现实显示在智能手机或平板电脑上，从其画面中锁定并识别物体的位置信息、方位信息，将该物体的信息从网上检索到并在画面上叠加显示的效劳。另外，如果与地图效劳并用，还可实现识别眼前的建筑物并自动会见该建筑物的网页等效劳。这些只有方位检测精度很是高的MI传感器才可能实现。

今后，ROHM将继续推进传感器网络不可或缺的小型高精度传感器产品的开发，通过不绝满足市场需求为世界孝敬力量。