MEMS高温压力传感器详解（二）：代表性企业及产品

从YOLE报告可知，压力传感器销售额前五的企业分别是博世，泰科，英飞凌，森萨塔和恩智浦，其中工业领域销售额前五的企业分别是泰科、松下、霍尼韦尔、TDK和森萨塔，航天航空及国防领域销售额前五的企业分别是霍尼韦尔、科莱特、森萨塔、Merit Sensor和MEMSCAP。下面我们依次介绍科莱特、安费诺、泰科、松下、霍尼韦尔、TDK、森萨塔、Merit Sensor和MEMSCAP的相关高温压力传感器产品和技术。

图 MEMS压力传感器企业市场份额（来源：Yole）

Kulite（科莱特）

科莱特是商用和军用飞机应用传感器的主要供货商、设计者和制造商，其主要产品为工业级和航空级压力传感器，公司总部位于美国新泽西州。它拥有400多项专利技术，研制出了高性能、技术非常先进的定制和货架产品，包括用于极端和恶劣环境条件的传感器，这些传感器遍布全球诸多领域和行业。

科莱特的传感器采用的是SOI技术制作压力传感器，SOI的三层结构为器件层、埋氧层和衬底层。器件层是N型硅，压阻为P型掺杂硅，埋氧层是PN结隔离层。硅压力传感器与电路部分连接是通过金引线实现的，而引线和其焊点在高振动或者快速压力循环条件下很容易疲劳断裂，但这种传统技术仍然被其它硅压力传感器制造商继续使用。

在科莱特“无引线”传感器中，传感元件被粘合到一个玻璃层形成一个密封的固态机械结构。金针脚直接嵌入在封装模块内，插进带有导电浆料的玻璃中，从而在针脚与传感器芯片间建立了电气连接。然后，通过特殊材料和工艺，将传感器结构固定并密封到封装模块内，形成一个密封的、坚固的机械结构模块。传统的电气连接是直接连到传感器头部结构的后端，可以安装在传感器的各种不同形状外壳里，这可使传感器适应各种不同应用场合。甚至基于这种技术的超小型压力传感器，都能被用于测量各种流体，包括导电流体，只要这种流体介质能与硅或者玻璃兼容。它们还可被用于高达932°F (500°C)高温测试环境。

图 传统的压力传感器和科莱特无引线传感器

安费诺（Nova Sensor）

美国安费诺集团创立于1932年，总部位于美国康涅狄格州。安费诺是全球最大的研发、生产及销售电气、电子、光纤连接器,互联系统、天线、传感器及基于传感器的模块，同轴及特种高速数据电缆等产品的公司之一。2013年，安费诺整体收购GE传感器部门，大举跨界传感器领域。2002年，GE公司收购Nova Sensor。中间几经易手，现在安费诺（Amphenol）销售的高温压力传感器是NovaSensor的产品线。

NovaSensor配备了最先进的设计工具和尖端的实验室，是微机电系统（MEMS）压力传感器设计、建模和制造的领导者。其压力传感器产品线包括最先进、高性能和高性价比的传感器解决方案，以其准确性、可靠性和尺寸而闻名。NovaSensor创始人于1985年提出一种没有特定市场的高温压力传感器，后来它甚至进入了航天飞机的轮胎。采用了一种使用MEMS工艺将电阻与基板隔离的方法，被认为这个压力传感器是全球第一款绝缘体上硅（SOI）MEMS器件，后来这种技术才开始逐渐普及。

NovaSensor目前有高温压力传感器的裸芯和传感器销售，其中裸芯型号P883，P1300和P111等高温压力传感器覆盖中低高压量程范围，工作温度为-40~125°C。借助NovaSensor的SenStable工艺，其高温压力传感器将提供长期稳定性和出色的可重复性。据了解，NovaSensor目前的高温压力系列产品采用的是单晶硅方案，其采用了一些特殊工艺和结构设计，使温度可以使用到125°C。

图 P111中压压力传感器示意图

泰科TE（FirstSensor）

FirstSensor是中国石化领域差压变送器的关键传感器供应商，2019年被连接器公司TE收购，TE的压力传感器产品线主要来自于FirstSensor。

First Sensor技术公司于1999年从德国柏林科技大学的核心研究部门分离出来的。由于雄厚的技术力量，勇于创新的精神，对客户需求的精确把握和对属下员工的高度负责，现在已经成为压力传感技术市场的企业领袖。该公司集中致力于压力传感器的研究，年生产百万片压力传感器芯片，具有10万级到万级超净车间。First Sensor压力传感器芯片采用“先进电阻传感器技术”（STARe）。STARe包含标准系列、工业系列和高稳定度系列，其中前2个系列将工作温度提升至150°C，后一系列为125°C。这一技术基于适配材料、布局和电屏蔽工程技术的发展，从而拥有最高的精确度和稳定性。据了解，以上三个系列的压力传感器芯片采用的是单晶硅衬底。同时，First Sensor采用自有的压力传感器芯片形成不同应用的模组，如具有优异介质兼容性的压力传感器、腐蚀性液体和气体压力传感器等。

图 STARe工业系列压力传感器芯片

松下

松下由松下幸之助于 1918 年创立，Panasonic Industry Europe GmbH 是全球松下工业组织的一部分，该组织是松下控股公司的五大运营公司之一。广泛而多样化的产品组合涵盖关键的电子元件领域，包括机电和无源元件、电池和其他能源产品、传感器和无线连接模块、热管理材料和定制解决方案，以及自动化设备和解决方案。

2023年3月，松下工业旗下的3款压力传感器PS-A，PS和PF系列均以宣布停产，三者均采用DIP封装。PS-A工作温度最高为60°C，后2款工作温度最高为100°C，工业用在压力开关，空压设备，压缩空气压测量等。今后，松下工业是否有新的压力传感器推出，拭目以待。

霍尼韦尔

霍尼韦尔国际公司是一家在技术和制造业方面居世界领先地位的多元化跨国公司，在全球，其业务涉及众多领域。Mircro Switch（微型开关公司）创立于1935，后加入霍尼韦尔成为霍尼韦尔传感与控制战略部。全球首先研制出STC3000型智能压力传感器，技术领先。目前共有20多个系列近六万种产品，在全世界拥有三十万用户。近半个世纪以来，霍尼韦尔公司的传感与控制分部以其优秀的产品质量和可靠性，以及不断的技术创新，在全世界赢得了很高的声誉。

霍尼韦尔旗下的压力传感器包括扩散硅压力传感器、变送器，陶瓷电容式压力变送器，扩散硅和陶瓷电容式液位变送器，数字式压力表，压力校验仪等。值得注意，霍尼韦尔没有压力芯片对外销售，其中工业用压力传感器，工作温度最高为125°C。

图 霍尼韦尔工业压力传感器产品

TDK

TDK Electronics AG   (TDK电子欧洲总部)，专业从事开发、制造并销售电子元件和系统，产品品牌包括TDK、爱普科斯(EPCOS)、Tronics。公司始终专注于快速发展的前沿技术市场的需求，包括汽车电子、工业电子和消费电子以及信息和通信技术领域。

TDK针对工业4.0传感器网络应用，开发压力传感器为建筑物的气候管理提供了基于压力传感器的测量和控制技术，有助于更有效地操作和控制系统。此外，给液压或气动操作的机器提供高度精确的压力传感器来实现诊断功能。压力芯片系列C32、C33、C35、C38、C39、C43、C44，具有高TCR的压力传感器模具和压力传感器模具的金胶垫布局，将最高使用温度提高到150°C。

图 TDK压力传感器产品

森萨塔

森萨塔科技是一家全球工业技术公司，致力于创造一个更清洁、高效的电气化互联世界。公司生产 制造的传感器和电保护器产品工艺先进，被应用在汽车、暖通及空调设备、家用电器、航空设备和工业设备等诸多领域。

森萨塔科技每年生产数百万个经过严密的工程设计和验证的压力传感器。其产品涵盖一系列压力范围、配置和外形规格：低压传感器，提供一系列压力封装配置，从板装传感器到坚固的工业封装应有尽有。中压传感器可以感应 0至750 PSI 的压力。高压传感器采用微熔硅应变计传感技术可以感应0至8700PSI的压力，采用爆破压力强度高的坚固密封式压力端口设计。其中采用MEMS压力传感技术的中低压压力传感器最高使用温度可达125°C。

图 森萨塔压力传感器产品

Merit Sensor

Merit Sensor是压阻式压力传感器和传感器解决方案的领先制造商，为Merit Medical子公司，总部位于美国犹他州南约旦。 1991年，Merit Medical董事长创立了Sentir Semiconductor。1999年，Sentir Semiconductor与Merit Medical垂直整合，2002年，Sentir Semiconductor更名为Merit Sensor。2004年，Merit Medical园区开始建造4英寸MEMS晶圆制造厂。

Merit公司是压阻式压力传感器领域里的领军者，Sentium是Merit Sensor开发的一套专有的MEMS压阻工艺技术，使得MEMS芯片及压力传感器可以在更宽的温度范围（-40至150°C）和更严苛的环境条件下正常工作。严苛的环境包括各种液体和气体，例如汽油、机油、废气、废水等。

MEMSCAP

MEMSCAP@是高附加值MEMS的领导者，提供基于微机电系统的创新产品和解决方案。该公司致力于使活跃在高增长、高附加值市场的客户能够将战略性MEMS技术纳入其系统，以应对关键的性能、技术、可靠性和成本挑战。MEMSCAP@主要涉及三个细分市场：航空航天/国防、医疗和生物医学以及光通信。MEMSCAP压力传感器和模块能够满足最苛刻应用的严格要求。其产品能够承受恶劣环境的高环境压力，并提供最先进的精度、长期稳定性和可靠性。MEMSCAP®为关键的航空航天/国防应用提供广泛的压力传感器。产品系列包括SP和TP系列，其中SP是压力传感器，TP是压力模组，能够承受恶劣环境（温度、冲击、振动等）的高环境应力，并提供出色的精度、长期稳定性和可靠性。由于没有得到相关产品的规格书，无法获知其最高的工作温度。

图 MEMSCAP压力传感器产品

除了以上9家国外公司，国内也有不少单位和公司从事MEMS高温压力传感器的研制，如中电科48所、49所，中航旗下公司，沈阳仪表院，美泰，西安交通大学等等。从已市场化的高温压力传感器来讲，大部分采用的还是单晶硅、多晶硅和SOI技术。相较于多晶硅和SOI方案，单晶硅长期应用在125°C下需要特殊的设计和稳定的工艺来实现，但成本更低。从下表可以获知，TE、安费诺、TDK和Merit Sensor有单独的压力芯片裸芯出售，其余均是传感器和模组系列。