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CH201距离传感器拆解与分析

中科院半导体所 来源:芯学知 2024-12-19 10:01 次阅读

CH201是一款微型、超低功率、远程超声飞行时间(TOF)距离传感器。CH201基于Chirps专利MEMS威廉希尔官方网站 ,是一款集成了PMUT(压电微机械超声波起重机)和超低功率Soc(片上系统)的封装系统,可回流封装Soc运行Chirp先进的超声波DSP算法,包括一个集成的微控制器,通过I2C数字接口输出。

具有以下特征:

•3.5mm x 3.5mm x 1.26mm,8引脚LGA封装

•工作范围从20厘米到5米可编程模式

•视场(Fov)高达180多目标检测可在任何照明条件下工作

•单个传感器用于接收和发送

•最大5m功耗低至13.5μA

•使用频率85kHz

X-RAY无损分析可知,内部包含2颗芯片,芯片1为MEMS芯片,芯片2为SOC芯片。MEMS芯片正对封装正面开孔,以便发射或接受超声波信号,由2根金线与正面基板形成电连接,SOC芯片与底部基板粘连并通过13根金线形成电连接。MEMS芯片与SOC芯片通过四周的封装通孔形成电连接。

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图 CH201前透视图

通过物理方式将芯片开封,得到2部分,上部的基板包含MEMS芯片和下部的基板包含SOC芯片,两颗芯片各自与上下极板通过胶进行物理键合,通过绑线进行电气键合。在基板四周显示了上下极板进行电连接的通孔。

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图 CH201开封

将两颗芯片去胶,取芯。CH201中的压电MEMS超声波换能器芯片由意法半导体(STMicroelectronics)生产制造,版图为2018版本。意法半导体开发了氮化铝(AlN)制造平台,以增加其MEMS组合威廉希尔官方网站 。SOC芯片为典型的IC芯片。

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图 CH201MEMS芯片

为探析这款MEMS芯片的膜层结构,将芯片进行45°大剖面切割,从大剖面图可以看出MEMS芯片中心圆形区域悬膜结构,即振动膜结构。这款压电MEMS超声波ToF传感器的成功秘诀不仅在于压电材料,还包括硅薄膜的设计与制造。因为硅薄膜的物理尺寸、质量和刚度决定了其谐振频率。该芯片的所有结构设计都是为了获得良好的谐振频率。

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图 CH201大剖面图

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原文标题:MEMS超声波ToF传感器拆解与分析:TDK CH201

文章出处:【微信号:bdtdsj,微信公众号:中科院半导体所】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

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