【专利解密】苏州敏芯MEMS气体测量芯片为气体检测带来福音

【嘉德点评】苏州敏芯的MEMS传感器芯片专利，实现了通过单颗芯片完成流量以及多种环境参数的测量，降低了气体流量仪表的生产成本、体积以及功耗，避免了多种器件之间的干扰会影响仪表的测量精度和可靠性的问题，解决现有技术中气体流量仪表不能实现对于气体，尤其是可燃性气体以及有毒气体的气体环境参数实时监控的技术问题。

集微网消息，今年8月中旬苏州敏芯以MEMS第一股的身份登陆科创板，苏州敏芯作为国内MEMS的先驱之一，不仅出货量突破十亿大关，而且其在压力传感器、加速度传感器等多个领域有所突破。

随着物联网技术的飞速发展，气体的测量和监控进入到一个新的发展阶段。流量仪表正趋向于自动化、智能化、远程化和集成化。而流量检测芯片是实现智能燃气流量仪表的核心部件。

目前市面上的气体流量仪表的功能过于单一，大部分仪表只有气体流量测量功能，但如果用户需要实现气体环境参数比如：管道气压、气体温度、气体湿度等实时监控，需要在流量仪表上加装各种探测仪表或将多种分离的传感器贴在基板上。这种方式不仅成本高、体积大、功耗高，而且多种器件之间的干扰会影响仪表的测量精度和可靠性。

为此，苏州敏芯在今年3月24日申请了一项名为“MEMS气体流量检测芯片以及智能气体流量仪表”的发明专利（申请号：202010213410.X），申请人为苏州敏芯微电子技术股份有限公司。

图1 MEMS气体流量检测芯片的结构示意图

参见图1，该MEMS气体流量检测芯片包括：基底10、流量传感器20以及集成在基底10正面的多个环境参数传感器30。其中，流量传感器20和湿度传感器33分别用于气体流量以及湿度检测，气体温度检测以及其他环境参数传感器的温度补偿则是通过第一温度传感器31来完成。

而压力传感器32、气体浓度传感器34和加速度传感器35分别用于气体管道压力、气体浓度以及环境地震检测，如果这三个传感器对应的参数发生异常时，与之电连接的系统均可以及时自动切断气阀，避免意外发生。

图2 MEMS气体流量检测芯片截面图

图2是MEMS气体流量检测芯片的截面图，可以采用硅微加工技术，通过薄膜沉积、光刻、扩散等工艺形成图2中的MEMS气体流量检测芯片。

其中，第一凹槽101与悬空结构40构成硅腔体，悬空结构40包括悬臂结构或者桥式结构，在气体流向的方向上，气体通过第一凹槽101未被悬空结构40覆盖的第一部分A1，进入第一凹槽101，从第一凹槽101未被悬空结构40覆盖的第二部分A2穿出。它可以对流量传感器20、湿度传感器33和气体浓度传感器34起热隔离作用，同时，还可以作为湿度传感器和加速度传感器的压敏薄膜。

综上，苏州敏芯的MEMS传感器芯片专利，将流量传感器和多个环境参数传感器集成在基底正面，形成一个MEMS气体流量检测芯片，实现了通过单颗芯片完成流量以及多种环境参数的测量，降低了气体流量仪表的生产成本、体积以及功耗，避免了多种器件之间的干扰会影响仪表的测量精度和可靠性的问题，解决现有技术中气体流量仪表不能实现对于气体，尤其是可燃性气体以及有毒气体的气体环境参数实时监控的技术问题。

苏州敏芯是国内最早成立的MEMS研发的公司之一，随着物联网应用的兴起，使得以MEMS技术为核心竞争力的敏芯电子获得了前所未有的机遇。希望在不久将来苏州敏芯能够冲出全国，走向世界。

（校对/holly）