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導語(yǔ)：

在生物醫療、無(wú)人機定位和可穿戴設備等領(lǐng)域，高精度壓力傳感器的需求日益增長(cháng)。北京大學(xué)集成電路學(xué)院高成臣教授團隊最新研發(fā)的MEMS電容式表壓壓力傳感器，以0.30%的超高精度和8%的非線(xiàn)性度以及低至0.09%的重復性誤差，為植入式醫療設備提供了革命性解決方案！

核心亮點(diǎn)：

創(chuàng )新結構設計：凸臺膜片大幅提升性能

傳統的電容式壓力傳感器因膜片形變非線(xiàn)性導致測量誤差較大。北京大學(xué)團隊通過(guò)設計帶凸臺的膜片結構，利用ANSYS仿真優(yōu)化，將非線(xiàn)性度從17%改善至7%，顯著(zhù)提升了MEMS壓力傳感器的線(xiàn)性響應能力。

帶凸臺的MEMS膜片

國產(chǎn)化工藝：TMAH濕法腐蝕技術(shù)

采用SOI晶圓與玻璃陽(yáng)極鍵合工藝，結合TMAH（四甲基氫氧化銨）各向異性腐蝕技術(shù)，以埋氧層作為停止層，確保MEMS器件一致性和可靠性。工藝簡(jiǎn)單、成本低，適合大規模生產(chǎn)。

工藝流程

醫療級性能指標

量程：0~40 kPa，精度：0.30%（覆蓋人體血壓、顱內壓等關(guān)鍵生理參數范圍）；

重復性誤差：僅0.09%，長(cháng)期穩定性極佳；

低功耗：電容式傳感器設計功耗遠低于壓阻式傳感器。

SOI晶圓版圖

玻璃襯底版圖

全自主技術(shù)鏈

從MEMS傳感器設計、工藝制備到封裝測試，團隊實(shí)現全流程國產(chǎn)化，核心芯片采用國產(chǎn)NSC9260電容讀出芯片，支持三階非線(xiàn)性校準。

MEMS電容式表壓壓力傳感器示意圖

MEMS電容式表壓壓力傳感器實(shí)物圖

MEMS電容式表壓壓力傳感器正面

MEMS電容式表壓壓力傳感器背面

應用前景

植入式醫療設備：實(shí)時(shí)監測顱內壓、眼壓等，助力精準診療；

可穿戴健康監測：集成于智能手環(huán)、貼片，實(shí)現無(wú)創(chuàng )血壓監測；

工業(yè)與消費電子：無(wú)人機高度定位、氣象監測等場(chǎng)景。

封裝后實(shí)物

PCB封裝

團隊與成果

該成果相關(guān)論文由北京大學(xué)蔣沛奇等青年研究人員在高成臣教授指導下完成，發(fā)表于《遙測遙控》2025年第3期“智能傳感器技術(shù)專(zhuān)欄”。北京大學(xué)團隊通過(guò)理論建模、仿真優(yōu)化到流片驗證的全鏈條創(chuàng )新，展現了我國在MEMS傳感器領(lǐng)域的前沿實(shí)力。

論文鏈接：

DOI：10.12347/j.ycyk.20250411001