據(jù)麥姆斯咨詢介紹，流量傳感器（Flow Sensors），或被稱為流量計，通常用于測量單位時間內流經模塊預設橫截面處的氣體或液體的質量或體積。流量傳感器適用于呼吸設備、噴霧器、制氧機、吸入和麻醉設備、暖通空調、燃料電池、氣體分析儀、過程控制、汽車發(fā)動機等諸多應用領域，根據(jù)MarketsandMarkets市場調研報告顯示，2021年全球流量傳感器市場規(guī)模為77億美元，預計2026年將達到103億美元，復合年增長率約為6%。

MEMS熱式氣體質量流量傳感器利用氣體流過外部熱源加熱的流路管道時產生的溫度場變化來測量氣體質量流量，核心MEMS芯片集成一個熱源（加熱元件）和一對測溫元件（分別置于熱源的兩邊）。當MEMS芯片表面接觸的氣體靜止時，熱源所建立的熱量分布圖是以加熱元件為中心的對稱分布，兩個測溫元件的輸出相等；當氣體在MEMS芯片表面流動時，氣體分子帶走的熱量使熱源所建立的熱量分布圖發(fā)生偏移，兩個測溫元件之間的輸出差是氣體質量流量的函數(shù)?？傊?，氣體質量流量的變化直接影響熱擴散的程度，進而影響兩個測溫元件之間的溫度差，而溫度差信號經轉換和放大電路變成標準壓電信號輸出。

MEMS熱式氣體質量流量傳感器工作原理

本報告針對全球領先廠商的三款MEMS熱式氣體質量流量傳感器：AWM3300V（霍尼韋爾，Honeywell）、CAFS3000（康森斯克，Consensic）和D6F-P（歐姆龍，Omron）進行物理分析，包括器件拆解、芯片剖析及材料分析等，并依此推測出MEMS芯片制造工藝，還從器件封裝、性能、PCB及芯片等方面進行對比分析。最后，我們還檢索并分析了上述產品的專利情況。

霍尼韋爾AWM3300V是一款基于MEMS技術的惠斯通雙電橋控制氣體質量流量傳感器。AWM3000系列具有放大功能，因此能用于提升增益和將電壓偏移引入傳感器輸出。其加熱器控制電路和傳感橋供電電路位于封裝電路板上，測量流量可至1.0 SLPM，能承受最大共膜壓力25 psi，可應用于加熱、通風和空調系統(tǒng)的風門控制氣體分析儀、低真空控制、醫(yī)用呼吸機、肺活量儀和制氧機等。

霍尼韋爾質量流量傳感器：AWM3300V

康森斯克CAFS3000系列氣體質量流量傳感器主要由MEMS熱式流量傳感芯片、運算放大器、微控制器（MCU）等組成，集成的Sigma-Delta A/D轉換器和具有內部校準功能的邏輯電路及MCU共同保證了傳感信號實時有效的采集，并在內部進行相應的補償算法處理以獲得精確的流量信號，獨特的封裝技術使得產品滿足不同范圍的氣體流量測量（流量范圍：0 – 2000 sccm），可應用于制氧機、防毒面罩和呼吸器、噴霧器、持續(xù)氣道正壓通氣（CPAP）設備、麻醉分娩等。

康森斯克質量流量傳感器：CAFS3000

歐姆龍D6F-P系列是一種小型、大量程、耐環(huán)境性能好的MEMS流量傳感器，最高支持測量流量為1升/分鐘（L/min）；通過以旁通方式設置，則可進行大流量測量，最高可達200升/分鐘。D6F-P系列集成歐姆龍研發(fā)的創(chuàng)新MEMS元件，具有高精度、高響應速度等優(yōu)異的傳感性能，對微風也能進行檢測。其主要應用包括燃燒設備、測量設備、空調設備、堵塞檢測等。

歐姆龍質量流量傳感器：D6F-P

《MEMS熱式氣體質量流量傳感器產品對比分析-2023版》報告主要包括以下內容：

（1）首先對AWM3300V、CAFS3000、D6F-P進行封裝拍照及分析，然后將三款產品進行機械拆解和化學去膠，接著取出芯片進行結構剖析和材料分析，包括MEMS表面和剖面膜層結構及成分信息等。根據(jù)分析可知溫度測量方式：第一款采用熱電阻，后兩款采用熱電堆，本報告提供加熱區(qū)域、溫度測量區(qū)域等局部特寫及關鍵尺寸。

霍尼韋爾質量流量傳感器AWM3300V打開封裝的細節(jié)視圖

康森斯克質量流量傳感器CAFS3000的MEMS芯片大剖面局部SEM照片

（2）通過對上述三款產品MEMS芯片的結構剖析和材料分析，可知這三款芯片均采用硅晶圓正面濕法刻蝕方法形成硅槽，并進一步繪制出MEMS芯片結構示意圖，推測出MEMS制造工藝流程。

歐姆龍質量流量傳感器D6F-P的MEMS芯片制造工藝（部分示意）

（3）將上述三款產品進行全方位的對比分析，包括器件封裝、性能、PCB和MEMS芯片等。三款產品均采用3-pin塑料卡扣封裝，但是封裝基板有差異：AWM3300V采用單面陶瓷基板，CAFS3000和D6F-P采用雙面玻璃纖維增強熱固性樹脂基板。

三款質量流量傳感器產品對比分析：AWM3300V vs. CAFS3000 vs. D6F-P（部分展示）

（4）針對上述三款產品進行專利檢索與分析，并提供從專利到產品的映射關系，有助于其他廠商理解技術要點及專利保護范圍，并進行侵權關聯(lián)性分析，從而可以有效避免侵權糾紛的發(fā)生。

霍尼韋爾質量流量傳感器AWM3300V專利到產品的映射：橋結構

審核編輯 ：李倩