MEMS傳感器應用 src="/21ic_image/21icimage/zb-images/108/20131120_1.4_murata-1.jpg"> 展會直擊：村田頑童換“新家”
往年都是單純的展示村田“頑童、婉童”上的智能傳感器技術，今年的村田展臺結合了智能家居的應用，展示了村田在物聯網領域的無線傳輸（Zigbee）和傳感器技術。
這里展示的是醫(yī)療領域的BCG心臟檢測設備，這個設備里面采用了一種加速度傳感器，在集成MCU里搭載可處理加速度傳感器信號的FE、十進制計算方式。
心臟在跳動的過程中，血液會往下流動，產生一個往下的壓力和往上的反作用力。這個加速度傳感器可以感受這兩種力對皮膚帶來的機械振動，通過對機械信號的軟件分析，可以看到用戶心跳、泵血方面的狀況。
這種產品取代了傳統(tǒng)的需要許多連線的設備，通過身體間接碰觸（皮膚振動）就可以做心臟沖擊掃描。具體應用比如說在一些養(yǎng)老院的老人，通過這個設備可以隨時檢測這些老人的睡眠狀態(tài)，不需要再做復雜的檢測。
在現場演示中，一位參展觀眾將手放到搭載MEMS模塊的椅背上，旁邊屏幕上的曲線顯示她的心臟振動頻率。
村田技術市場部高級市場工程師何申靖表示，這種產品目前還不太適合做可穿戴設備。一個原因是這種MEMS模塊采用的是單軸的傳感器，而可穿戴設備大多采用九軸傳感器。九軸傳感器由于算法問題往往達不到這個精度（千分之一精度）。另一個原因是這種MEMS模塊的尺寸太大，對于信號處理的要求也較高，因此目前主要還是應用于醫(yī)療、保健領域。
這里進行的是針對汽車領域的加速度傳感器演示DEMO。用戶站在地上的圓盤上，可以檢測用戶微小的身體變化。何申靖表示，這種產品結合1軸陀螺儀和3軸加速度傳感器，主要應用包括在汽車的ROV（翻滾檢測傳感器）、ARC（防傾翻控制系統(tǒng)）、ESC（防滑制動控制系統(tǒng)）等多個領域。
何申靖介紹，汽車級的傳感器與消費電子應用的傳感器有很多區(qū)別，比如汽車產品需要通過汽車類的認證，對平衡度、穩(wěn)定性都有要求。他同時表示，目前做汽車ESC傳感器這一塊，最大的兩家公司就是村田和博世，幾乎大部分的中高端汽車都會用到村田的產品。他同時表示，汽車電子傳感器目前比較穩(wěn)定，本身的技術發(fā)展已經非常成熟了，一個項目做出來可以管5年、10年，所以未來產品變化不會特別大。
這里展示的村田RFID標簽模塊MAGIC STRAP，同時也是世界最小的UHF頻帶RFID標簽。3.2*1.6*0.5mm的電子標簽，它可以直接焊在PCB板上。現在工廠對于PCB板的追蹤和管理比較困難，通常的做法是采用二維碼和紙質標簽，用電子標簽、二維碼標簽可以人手貼，用普通的二維碼機器可能也要花錢，讀寫也不夠方便。采用RFID可以迅速的讀取和追蹤，通過讀寫器就可以不斷的讀取數據。所以這種RFID標簽非常適合工廠及產品追蹤，可以把整個PCB板作為標簽。
MAGIC STRAP的特點在于生產制造方面沒有任何新的要求，客戶采用普通的SMT機器可以在PCB板上直接將電子標簽當成電子元器件打上去，不需要增加制造成本。村田工作人員介紹，村田的客戶思科下屬的一家EMS公司公告，用了MAGIC STRAP電子標簽后，其生產線效率提升了80%。所以這個在生產線追蹤、流程方面全部實現了自動化。除了思科，包括施耐德電氣也采用了該產品，這個產品價格大概在2~3元（RMB），其目標市場主要是針對一些高端市場對于成本不太敏感。
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除了PCB板，村田還提供一種技術可以把RFID標簽直接打入金屬中，具體應用比如手術刀這種產品，可以直接通過RFID來讀取，并且防水防油。（不過金屬讀寫距離會近一點，同時帶軟件加密）
村田是做電容器起家的，這里展示的是薄膜型高頻貼片電容、電感、磁珠。除了傳統(tǒng)的0603、0201、01005尺寸外，村田還展示了一款008004尺寸的電容（0.25*0.125mm），這個尺寸是目前全球最小的電容，同時也是村田向EIA國際行業(yè)標準申請的一種叫法。008004由于其微型化，未來將廣泛應用在芯片、攝像模塊、可穿戴設備、醫(yī)療終端中，目前已提供樣品，將在2014年初提供量產。
村田電容器產品技術部主管黃國發(fā)介紹，未來電容產品除了尺寸越來越小型化外，還需要提供一整套的解決方案（整體基板的小型化）。以前的產品可能要用100顆電容，但村田提供的解決方案就可以用50顆電容來代替。在整體基板小型化的過程中，如何保持產品的可靠性呢？黃國發(fā)表示，主要是在技術上進行升級，比如以前采用微米的技術，現在則采用納米的技術。想象一下小杯子里有多少顆電容?
在移動終端區(qū)，現場展示了最適于新一代智能手機、平板電腦的輸入設備、射頻元件以及電容產品。其中最值得一提的是使用了村田的表面貼裝型超聲波傳感器的平板電腦。在這個區(qū)域，村田的技術工程師為參觀者講解了SMD超聲波傳感器，在不用接觸面板，可辨識多種3D手勢動作。該技術利用了多枚超聲波傳感器，實現非接觸式操作，可并且以檢測到各個方位手勢指令。與其他產品相比、利用了超聲波傳感器的手機或者平板電腦更見長于3D動作的檢測，不僅能辨識與面板平行的動作，更能檢測到與面板垂直方向的動作，將為智能手機和平板電腦等設備帶來更加不同的嶄新操作體驗。
該區(qū)域的另一大亮點是村田的NFC antenna,利用了村田獨有的NFC技術，成功解決金屬外殼磁場耦合難題，實現小型化同時能夠應用于金屬外殼的村田NFC天線。
相關鏈接：村田MEMS傳感器的幾大方向
今年村田展示的重點仍然是MEMS傳感器，在醫(yī)療、汽車、工業(yè)、農業(yè)等細分領域都可以應用到。筆者簡單總結了今年村田在“第八屆國際被動元件技術與市場發(fā)展論壇上”介紹的幾大方向。
汽車主動安全
在國內汽車領域里，“汽車主動安全”是一個全新的概念。通常來說，汽車中內置的安全防護系統(tǒng)主要在事故發(fā)生之后才會發(fā)生反應，最典型的莫過于“安全氣囊”，這也就是“汽車被動安全”。而主動安全則是在事故發(fā)生之前，提前對可能引起安全隱患的問題給出預警或者預防措施。以村田應用于汽車自動啟停系統(tǒng)中的高性能 “傾角傳感器”舉例，自動啟停系統(tǒng)要求必須能夠智能識別車輛何時停止，并在道路傾斜時能控制制動力從而使車靜止不滑動，此應用程序的關鍵在于偏移量的穩(wěn)定性和溫度的依賴性。尤其是偏移量的穩(wěn)定性是至關重要的。如果偏移量在某個時間點發(fā)生了變化，系統(tǒng)就不能準確地檢測道路的角度，也就無法通過過度制動來補償，這會導致制動系統(tǒng)的過早磨損。村田的高性能傳感器對溫度和時間變化有著極小的偏置特性，它可以檢測到2度的傾斜角，不論是溫度發(fā)生了變化還是車輛的壽命發(fā)生了變化，都可以確保測定的精準。除此以外，村田在汽車主動安全領域還有在車輛行駛中保證車輛安全的加速度傳感器、防止翻車的陀螺儀傳感器，以及它們的組合傳感器，據村田介紹，日后還會加入壓力傳感器，它可應用在胎壓的檢測上。村田想通過這種主動的方式去感知環(huán)境，從而達到保護駕駛員生命安全的目的。
MEMS傳感器在汽車領域的應用
精準工業(yè)和農業(yè)
MEMS傳感器向來被認為具有著小型化、高精度，高可靠性的特點，它可通過采集μm級的變化來確定加速度、傾角或各種數據環(huán)境的變化。這個特性也保證了MEMS傳感器在精準工業(yè)和農業(yè)領域的發(fā)展中占據了一席之地。
在工業(yè)領域，MEMS傳感器的運用不僅體現在建筑工具及系統(tǒng)、重型機械和天線穩(wěn)定等方面，由于具有杰出的抗震性能，能夠抵抗高達20000G的重力，因此在地震預測，橋梁倒塌等事故的預測中，村田的MEMS傳感器一樣可以發(fā)揮至關重要的作用。例如鐵塔底下放置傳感器后，即可得知在某個支撐點范圍下鐵塔是安全的，超過這個范圍就會產生安全隱患。又例如MEMS傳感器在煤礦的運用，可利用地下支撐腳的控制，來減小塌方的可能性。
而在精準農業(yè)的定義之下，高尖端的MEMS技術需要解決耕地面積逐漸減少，產量需求卻逐步增大的難題。村田的農業(yè)解決方案提供高達10厘米精度和自動化控制的優(yōu)勢，最大限度地降低養(yǎng)殖成本，并最大限度地提高產量。未來的農業(yè)也會是個不同的景象：在插秧的設備上搭載MEMS傳感器，它可以做到同角度高準確的種植，在同樣的投入下收獲更高的產量。 [!--empirenews.page--]
MEMS在工業(yè)領域的應用
智能醫(yī)療及主動預防新概念
如果說在工業(yè)和農業(yè)領域，MEMS傳感器體現的是任何條件下，對于精、準的高要求。那到了智能醫(yī)療領域，村田堅實的MEMS設計和制造技術，造就了體積小，功耗低的性能，這使村田在內置式醫(yī)療領域占有絕對的世界領先地位。
事實上，MEMS在醫(yī)療電子方面的應用十分有吸引力，可用于微流體系統(tǒng)、微型胰島素泵、動脈瘤壓力傳感器、等微型器件的設計制造，同樣，當全球人口老齡化趨勢日趨明顯的今天，MEMS技術已為糖尿病、心血管等疾病保健問題，提供十分有效的解決方案。毋庸置疑的是，醫(yī)療領域對于MEMS傳感器而言，是一個巨大的新興應用市場，但是同時也是極具挑戰(zhàn)的領域，主要體現在性能，功耗，可靠性，品質以及成本等方面。因此，村田把醫(yī)療作為主要的應用市場進行市場推廣，并通過在功耗方面不斷的精益求精，研發(fā)出如心臟起搏器領域應用的加速度傳感器元件，功耗僅為納安級。
“主動安全檢測”是村田在醫(yī)療領域不得不提的一個主張。突發(fā)性疾病，如心臟病，往往給治療帶來了被動性，即使是在病房里，從病情發(fā)生到處理，這之間的滯后性也可能隨時為生命安全直接造成威脅。因此，在臨床上，我們更需要提前對各種突發(fā)性的疾病進行早起預防。例如借助心臟沖擊掃描：村田高精度的MEMS加速度傳感器，可通過感知人體的心跳引起的機械振動為醫(yī)生快速精確地提供患者的心率,每博輸出量,呼吸率,心率變異性等指標。這針對心臟瓣膜病,冠心病等的早期檢測，能提供重要的參考數據。再比如高風險的植入式心臟起搏器的應用，通過村田獨有的3D傳感器技術，實現了對于患者人體運動狀態(tài)的檢測并動態(tài)調整搏動輸出量。換言之，傳統(tǒng)的心臟起搏器，通過每分鐘固定輸出一個搏動量來支持心臟病患者的心臟搏動需求。但通過村田的MEMS加速度傳感器，可以感知患者的不同運動狀態(tài)諸如奔跑，上下樓梯，睡眠，下蹲等，進而根據這些運動狀態(tài)所需要的心臟搏動能力，動態(tài)調整每分鐘的輸出量。此外，村田還有能夠在手術以及治療過程中更靈活方便地調節(jié)角度變化以及捕捉動態(tài)影像的傾角傳感器，以及用于眼壓監(jiān)測、腦壓監(jiān)測等領域的元器件。
電子展，重點推介MEMS傳感器應用 src="/21ic_image/21icimage/zb-images/108/20131120_1.4_murata-16.jpg">
手術臺位置調整
從村田成立到今天，經歷了多達六十余年的發(fā)展，不僅在以陶瓷為材料的被動元器件領域取得了卓越的成績，如今村田所研發(fā)的以微機單晶硅為主要構成的MEMS傳感器也被應用于汽車、工業(yè)、農業(yè)，醫(yī)療等各行各業(yè)中。同時，隨著全球信息數據獲取需求愈加旺盛，MEMS傳感器本身應用的領域也變得幾乎無所不在。中國有著世界上最大的人口基數和新興的受教育人群，相信未來無論是對于汽車安全還是醫(yī)療保健，亦或是通訊及物聯網領域，其需求必定是日益高漲的。
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