分類/型態：元件

物主/業主：意法半導體

物品編號：ILPS28QSW

發表日期：2023.01

圖一 : 意法半導體「防水壓力感測器－ILPS28QSW」

本次要介紹的產品，也是一款十分特別的產品，它是目前業界首款防水的壓力感測器、它就是意法半導體（ST）產品型號為「ILPS28QSW」的MEMS防水／防液絕對壓力感測器。

先從基本原理談起，什麼是壓力感測器？

顧名思義，壓力感測器就是將氣體或液體等流體的壓力，轉換為電子數位訊號的元件。以類型大致分為三種：表壓－以大氣壓力為基準的壓力、絕壓－以絕對真空為基準的壓力、差壓－相對於某一任意基準的壓力。

那壓力感測器之所以能量測到壓力，很重要的就是用到了「壓阻效應」，它的原理是感測膜片受到壓力而變形，因而產生電阻變化，其後的感測晶片再將之轉換為電子訊號，從而判定壓力的數值。

至於ST的「ILPS28QSW」MEMS防水壓力感測器，則是採用矽薄膜的半導體微機電製程（Si-MEMS），整合了薄膜結構和壓阻感測IC。它透過一個低雜訊放大器，轉換電阻變化值，並使用類比數位轉換器，將MEMS感測器（壓力和溫度）轉換為類比電壓。壓力和溫度資料可以透過 I²C、MIPI I3C^SM介面，直接與微控制器連接。

圖二 : ILPS28QSW壓力感測器的結構示意說明圖。（source：ST）

再進一步看這個感測器的結構。首先，整個感測器的外蓋是採用高階手術用鋼材質，所以能提供很強悍的抗環境能力；再者，它使用圓柱形的表面黏著封裝，非常符合流體環境需求。而為了達成防水的性能，此元件採用了車用的封膠和防滲透的陶瓷基板，並搭配O形密封和環氧樹脂黏著劑固定。

至於內部晶片的部分，MEMS感測元件則是堆疊於上方，其下是一個ASIC晶片，具備類比前端、ADC類比數位轉換、數位邏輯與IO介面的控制。

也因為妥善的封裝設計，因此「ILPS28QSW」MEMS防水壓力感測器具有IP58的防水等級，可在水下1公尺運行，同時也達成IEC 60529和ISO 20653的規範。另外也有10Bar過壓的性能。

這是進一步的電路區塊示意圖，前面是MEMS感測元件，後面就接MUX（multiplexer），訊號輸入包含了溫度感測和Qvar（ST獨有的靜電荷感測通道，配合壓力訊號可以監測液位），接著就是類比前端、ADC、數位邏輯，然後是IO輸出，這邊支援的介面就是I²C和MIPI I3C^SM。

接著也看看此元件具體的產品規格。包含它是一顆採用防水封裝的絕對壓力感知器，具有兩個模式（模式1：260 ~ 1260 hPa（百帕）；模式2：260 ~ 4060 hPa）。另也內建了類比Hub：處理類比數據輸入、以及ST的Qvar技術，可偵測電荷變化。

此感應器的電流消耗低於1.7μA、絕對壓力精度為0.5 hPa、低電壓感測雜訊為0.32 Pa，並具有溫度補償、擴展溫度範圍為-40 至 +105 °C。採用24位壓力資料輸出，ODR從1 Hz到200 Hz，數位輸出為I²C或MIPI I3C^SM介面。此外，也內建FIFO記憶體（先進先出），電源電壓為1.7至3.6 V，並符合ECOPACK無鉛標準。

至於應用的部分則十分廣泛，包含工業應用、瓦斯和水表、氣象站設備、戶外高度計和氣壓計、智慧型過濾器、呼吸器及CPAP設備和倒地檢測。

CTIMES 五項評比人文科技指標：★★★★

名稱：意法半導體「防水壓力感測器－ILPS28QSW」

評比：

1.創新指標：5

2.精進品質：4

3.環保意識：4

4.人文關懷：3

5.服務評價：4

編輯評語

壓力感測器是一個相當成熟且運用廣泛的元件，但ST為它帶來了全新的應用風貌。且其所用的方式也不是極端特別的技術突破，而是更佳的使用考量、更妥善的製程設計，以及更全面的電子電路思考，而這三點，就足以讓壓力感測器脫胎換骨，前進到完全不同的運用場景，更重要的，是同時也讓開發者有了創新的機會，用戶有更好的體驗。