据麦姆斯咨询报道，『第三十二届“微言大义”研讨会：压电MEMS和传感器』于日前圆满结束，芯片式氮化铝（AlN）超声波换能器供应商——茂丞科技，应麦姆斯咨询邀请出席会议，茂丞科技总经理邱奕翔，以“氮化铝（AlN）超声波ToF传感器及系统的商业化应用”为题进行演讲。演讲中，茂丞科技第一次发布了新款芯片式超声波换能器：JMS922，以及应用于电子烟油质量与液位检测的解决方案，为全球第一家发布此应用解决方案的企业。
目前，电子烟用户对于烟油剩余量及烟油质量无法进行实时确认，而当电子烟烟油快用尽时，会产生异味，影响使用体验。同时，消费者对于购买的烟油质量也无从得知。茂丞科技研发的基于芯片式超声波换能器JMS922的电子烟油质量与液位检测解决方案，为此提供了一种改善电子烟体验的创新思路。
这款芯片式超声波换能器JMS922尺寸为4 mm x 4 mm，超声波工作频率为10 MHz。如上图所示，将JMS922置于烟油容器最底部，与烟油之间隔着介质材料（介质材料厚度16 mm）。芯片朝上方发射超声波讯号，从上图示波器画面中可见。当烟油容器中无烟油时，在36 us处会产生第一超声回波讯号，第一超声回波讯号为容器介质材料与空气声阻差形成的回波，此时为容器无烟油状态。
随着烟油倒入，烟油液位增加，从示波器中可见第二超声回波讯号逐渐从第一超声回波讯号分离。第二超声回波讯号为烟油与空气界面声阻差形成的回波。第二超声回波讯号最远至52 us处，从超声波在烟油及介质材料中的声速即可计算出此时烟油液位为24 mm。同理，当烟油放置时间过长出现质量问题时，烟油材质发生变化，声阻改变，即可经由第二超声回波讯号时间变化得知烟油质量。
茂丞科技在芯片式超声波换能器设计与大规模制造领域已长期积累，在科技创新上拥有自主知识产权，至今已获授权三件中国大陆专利、九件中国台湾专利、二件美国发明专利。在电子烟油质量与液位超声波检测解决方案中，更是进一步采用茂丞科技核心专利技术——超声波晶圆级封装技术。
超声波晶圆级封装技术
在电子烟应用中，烟杆体积小，所以要求超声波换能器体积要小，同时要求芯片超声波换能器正面，需与电子烟烟弹结构紧密结合，所以传统封装打线工艺无法满足该条件。而茂丞科技取得的超声波晶圆级封装专利，于芯片式超声波换能器正面，形成能与电子烟烟弹结构紧密结合的PDMS（聚二甲基硅氧烷）层，同时将讯号线引至底部形成Solder ball（锡球），工艺流程如下所示。
（一）氮化铝超声波器件
（二）反应离子刻蚀设备(RIE)将AlN PMUT图形化
（三）离子体增强化学气相沉积（PECVD）在其上沉积SiO2
（四）沉积Al，将AlN PMUT上下电极引至芯片边缘
（五）沉积SiO2，释放AlN PMUT区域
（六）芯片正面贴上玻璃，为后续工艺提供保护
（七）对芯片硅进行切割至PAD边缘
（八）切槽边沉积Al，讯号引至芯片底部并长锡球，正面去掉临时玻璃后，填上聚二甲基硅氧烷，以便进行紧密贴合时保护AlN PMUT
上述关键专利的取得，使茂丞科技得以成为全球第一家提出电子烟油质量与液位超声波检测解决方案的企业。茂丞科技将持续关注电子烟应用市场，未来将进一步提供超声波检测用户年龄解决方案，避免未成年儿童使用电子烟，为电子烟使用安全提供更完整的解决方案。
茂丞科技氮化铝超声波换能器电子烟油质量与液位超声波检测解决方案与现行传统压电陶瓷超声波换能器方案相比具有诸多优势，如下表所示。
关于茂丞科技
茂丞科技为氮化铝芯片式超声波换能器领导创新企业，2017年茂丞科技针对AlN（氮化铝）压电微机械超声波换能器（pMUT, Piezoelectric Micro-machined Ultrasonic Transducer）展开前沿探索研究，在新结构器件关键技术开发方面取得重要进展，实现八吋硅圆片生产工艺的器件流片，取得较高的超声波机电转换效率以及成本竞争优势。
茂丞科技的阶段成果在多个国际学术会议上进行发表与交流，如ICEPT 2018、IEEE-NEMS 2019、ECTC 2019、ICEPT 2019等，并获2018年电子封装技术国际会议最佳论文奖、2019年国际电子元器件技术会议口头报告。茂丞科技为深圳市微米纳米技术学会会员单位，以微小化、节能、功能精细敏锐及便利使用为原则，致力于新一代芯片级超声波换能器技术研发及商品化，为客户提供创新应用的解决方案。
业务与技术交流：
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