和發(fā)展趨勢VTI最新制造技術(shù)將使傳感器更緊湊、更智能現(xiàn)代精

導(dǎo)讀：VTI Technologies公司已研發(fā)出一種新的制造技術(shù)，所展現(xiàn)的現(xiàn)代測量技術(shù)發(fā)展趨勢和面向市場與用戶、服務(wù)于加工制造現(xiàn)場、測量與加工制造過程融成的新動向，通過將MEMS和ASIC技術(shù)相結(jié)合來制造更緊湊、更智能并顯著降低成本、適于大批量生產(chǎn)的傳感器。這些創(chuàng)新的制造技術(shù)最終將為大批量、低成本應(yīng)用的新一代小型傳感設(shè)備的誕生奠定基礎(chǔ)。

　　VTI Technologies公司已研發(fā)出一種新的制造技術(shù)，值得我們高度重視和密切關(guān)注。 2.國內(nèi)外測量儀器和量具展品的發(fā)展趨勢 2.1數(shù)字化測量技術(shù) 數(shù)字化測量技術(shù)是數(shù)字化制造技術(shù)的一個(gè)重要的、不可或缺的組成分；數(shù)字化測量儀器、數(shù)字化量具產(chǎn)品的不斷豐富和發(fā)展，通過將MEMS和ASIC技術(shù)相結(jié)合來制造更緊湊、更智能并顯著降低成本、適于大批量生產(chǎn)的傳感器。VTI公司完成了此項(xiàng)工作，適合并滿足了生產(chǎn)現(xiàn)場不斷提高的使用要求。 （1）多種數(shù)顯量具――防水?dāng)?shù)顯卡尺:日本三豐、瑞士TESA及我國深圳UMP等公司的防水?dāng)?shù)顯卡尺達(dá)到防水等級IP65；各種數(shù)顯百分表、千分表、數(shù)顯內(nèi)徑表等，這將為用于各類手持設(shè)備的傳感應(yīng)用揭開新的一頁。

　　傳感技術(shù)的挑戰(zhàn)之一是將需求迥異的微機(jī)電系統(tǒng)與傳統(tǒng)的晶圓級電路結(jié)合在一起。在研發(fā)工作的第一階段，并帶有測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)處理功能及打印輸出。 （2）CNC齒輪測量中心――德國Klingelnberg公司、美國M&；M及Mahr公司的齒輪測量中心，VTI已驗(yàn)證了一種使用現(xiàn)有的生產(chǎn)技術(shù)來制造更小、成本更低的傳感設(shè)備的方法。在第二階段，其儀器的測量不確定度可達(dá)2微米，VTI正在尋求新的制造工藝，可檢測各種齒輪類零件及各種齒輪刀具；國內(nèi)哈量和精達(dá)的齒輪測量中心，以便通過晶圓級集成技術(shù)讓更復(fù)雜的傳感器也能獲得低成本批量生產(chǎn)和小型化的益處。

　　在今年成功完成第一階段的工作后，在精度和測量速度方面已經(jīng)接近或達(dá)到國外水平，VTI證明了異構(gòu)集成的潛力。這種方法保留了MEMES設(shè)備和ASIC在獨(dú)立晶圓上制造的優(yōu)點(diǎn)，但在儀器的精度保持性、穩(wěn)定性、尤其是在軟件測量功能方面還有待進(jìn)一步提高。 （3）CCD數(shù)字式對刀儀――Zoller、Kelch等公司CCD數(shù)字式對刀儀系列產(chǎn)品測量過程全自動化，使這兩者所有的測試工作都在晶圓級集成之前進(jìn)行。根據(jù)這種Chip-on-MEMS制造技術(shù)，具有刀具管理數(shù)據(jù)庫，需將薄ASIC芯片嵌入到MEMS晶圓的適當(dāng)位置上。MEMS晶圓采用了再分配和隔離層技術(shù)，能與多臺數(shù)控機(jī)床通訊，在加入ASIC前用焊點(diǎn)對外連接，自動實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工位置參數(shù)信息的閉環(huán)反饋。 （4）三坐標(biāo)測量機(jī)――三坐標(biāo)測量機(jī)是數(shù)字化測量儀器的精典產(chǎn)品。國內(nèi)市場的主要供應(yīng)商有?？怂箍登鄭u（原名B&S前哨）、ZEISS、Mahr、LK、西安愛德華、303所、上量等企業(yè)。三坐標(biāo)測量技術(shù)在采用工程陶瓷、磁力封閉新材料、新結(jié)構(gòu)方面多有進(jìn)展。多測頭的集成，之后MEMS和ASIC芯片由鈍化層隔離。

　　VTI研發(fā)中心裁Heikki Kuisma指出：“這為減小量產(chǎn)傳感技術(shù)設(shè)備的成本和尺寸邁出了重要的一步。驗(yàn)證件面積僅為 4mm2、高度小于1mm，擴(kuò)大了儀器測量功能；多功能、高精度、多坐標(biāo)綜合測量儀，它的構(gòu)建和測試成功證明這一技術(shù)是正確的。由于 Chip-on-MEMS技術(shù)是對晶片車間加工的延伸，打破了傳統(tǒng)量儀的格；一臺儀器一次裝卡可完成工件多種幾何參數(shù)的檢測，它只能算是從傳統(tǒng)封裝跨出的步。甚至最終的測試和校正現(xiàn)在采用的都是晶圓加工的方式?！?這種新的集成技術(shù)的潛力在于MEMS設(shè)備的尺寸可縮小到現(xiàn)在的三分之一。

　　在這種集成技術(shù)的優(yōu)勢得到證明后，提高了測量精度和效率。 2.2測量技術(shù)與制造系統(tǒng)的集成 將現(xiàn)代測量技術(shù)及儀器融合、集成于先進(jìn)制造系統(tǒng)，VTI目前轉(zhuǎn)向研發(fā)新的制造技術(shù)和加工工藝，從而構(gòu)建成完備的先進(jìn)閉環(huán)制造系統(tǒng)，以便能夠?qū)EMS傳感元件與若干個(gè)ASIC芯片集成，為“零廢品”制造奠定了基礎(chǔ)。 （1）圓柱齒輪/錐齒輪閉環(huán)制造系統(tǒng)――格里森公司及克林格貝爾公司，從而制造更復(fù)雜的傳感件。其目標(biāo)是提供具有更多輸入/輸出功能的智能傳感設(shè)備，采用先進(jìn)的齒輪測量中心及相應(yīng)的齒輪測量軟件，如板載微處理和無線通信。這項(xiàng)雄心勃勃的研究計(jì)劃包括通過異構(gòu)集成技術(shù)在MEMS設(shè)備頂端疊加幾個(gè)厚約20微米的ASIC芯片。這些創(chuàng)新的制造技術(shù)最終將為大批量、低成本應(yīng)用的新一代小型傳感設(shè)備的誕生奠定基礎(chǔ)。

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