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(nèi)流經(jīng)模塊預(yù)設(shè)橫截面處的氣體或液體的質(zhì)量或體積。流量傳感器適用于呼吸設(shè)備、噴霧器、制氧機、吸入和麻醉設(shè)備、暖通空調(diào)、燃料電池、氣體分析儀、過程控制、汽車發(fā)動機等諸多應(yīng)用領(lǐng)域，根據(jù)MarketsandMarkets市場調(diào)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(yù)計2026年將達到103億美元，復(fù)合年增長率約為6%。

MEMS熱式氣體質(zhì)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(chǎn)生的溫度場變化來測量氣體質(zhì)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(dāng)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(dāng)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(zhì)量流量的函數(shù)?？傊?，氣體質(zhì)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(jīng)轉(zhuǎn)換和放大電路變成標(biāo)準(zhǔn)壓電信號輸出。

MEMS熱式氣體質(zhì)量流量傳感器工作原理

本報告針對全球領(lǐng)先廠商的三款MEMS熱式氣體質(zhì)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(chǎn)品的專利情況。

霍尼韋爾AWM3300V是一款基于MEMS技術(shù)的惠斯通雙電橋控制氣體質(zhì)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(yīng)用于加熱、通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng)的風(fēng)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(zhì)量流量傳感器：AWM3300V

康森斯克CAFS3000系列氣體質(zhì)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(zhuǎn)換器和具有內(nèi)部校準(zhǔn)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(nèi)部進行相應(yīng)的補償算法處理以獲得精確的流量信號，獨特的封裝技術(shù)使得產(chǎn)品滿足不同范圍的氣體流量測量（流量范圍：0 – 2000 sccm），可應(yīng)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(shè)備、麻醉分娩等。

康森斯克質(zhì)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(shè)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(yīng)速度等優(yōu)異的傳感性能，對微風(fēng)也能進行檢測。其主要應(yīng)用包括燃燒設(shè)備、測量設(shè)備、空調(diào)設(shè)備、堵塞檢測等。

歐姆龍質(zhì)量流量傳感器：D6F-P

《MEMS熱式氣體質(zhì)量流量傳感器產(chǎn)品對比分析-2023版》報告主要包括以下內(nèi)容：

（1）首先對AWM3300V、CAFS3000、D6F-P進行封裝拍照及分析，然后將三款產(chǎn)品進行機械拆解和化學(xué)去膠，接著取出芯片進行結(jié)構(gòu)剖析和材料分析，包括MEMS表面和剖面膜層結(jié)構(gòu)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(guān)鍵尺寸。

霍尼韋爾質(zhì)量流量傳感器AWM3300V打開封裝的細節(jié)視圖

康森斯克質(zhì)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(chǎn)品MEMS芯片的結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖，推測出MEMS制造工藝流程。

歐姆龍質(zhì)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(chǎn)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(chǎn)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(zhì)量流量傳感器產(chǎn)品對比分析：AWM3300V vs. CAFS3000 vs. D6F-P（部分展示）

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

霍尼韋爾質(zhì)量流量傳感器AWM3300V專利到產(chǎn)品的映射：橋結(jié)構(gòu)

審核編輯 ：李倩