智能传感器采用了系统级封装技术,该技术实现了将传感器和专用接口电路集成在了同一封装体中。该系统可能只有一颗芯片,通常智能的温度传感器、图像传感器和磁传感器是这种情况。而某些情况下,传感器与其接口电路无法通过同一制备技术实现时,将采用双芯片方案予以解决。双芯片方案的另外一个好处是,通过分别加工传感器和电路芯片,可以提高加工良率,使双芯片方案更具成

本优势,这也就是为什么有时候即使能够实现单芯片集成也会采用双芯片方案。双芯片传感器的例子大多为力学传感器,例如MEMS加速度计、陀螺仪和送话器。这些传感器通常采用体硅微加工技术制各。

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   由于硅基芯片特别是芯片与外部的连接处较为脆弱,智能传感器必须采用某些特定的封装加以保护。合适的封装结构设计极具挑战性,因为其必须满足两个 互相矛盾的要求:一方面要保证传感器与外界环境能够交互作用,另一方面还要保护传感器(包括接口电路)免受外部环境的破坏。对于温度和磁性传感器,我们可以采用近似典型集成电路封装的结构。典型封装结构也可以用于惯性传感器器件,这时候需要利用采用盖帽(cap∮吧)芯片或保护膜层来保护该器件中可移动的结构。然而通常来说,大部分传感器都需要采用定制化的封装结构,这就显著增加了其制造成本,并且经常要在传感器性能和稳健性之间采取折中的方案。

    正如前文所提到的,硅基传感器未必是最优性能的方案,但是,可以通过协同集成的接口电路提高整体系统的性能,或者使传感器在最佳模态下工作,或者能够在某些非理想状态下进行补偿:要实现这个目标需要对传感器特性有较深的理解。例如,电子电路可以与MEMS惯性传感器结合在一起形成电-机反馈回路,通常来说,这样的系统回路会提升系统线性度及带宽[5]。此系统实例将会出现在本书第5章中,在该章中将主要阐述利用反馈和补偿电路来增强MEMS

陀螺仪的性能c对于补偿处理,例如环境温度与封装体应力之间的交叉敏感干扰等问题,深入理解传感器特性是必要的。因此,智能传感器设计包括对整个系统的优化,以及考虑系统级设计的实际应用。