BMP581是博世傳感技術有限公司（Bosch Sensortec）于2022年推出的新一代電容式MEMS氣壓傳感器。小尺寸、低功耗和高性能使這款氣壓傳感器有較為廣泛的應用，例如健身追蹤、跌倒檢測、室內定位和導航等應用。在1Hz輸出數據速率下，該傳感器典型電流消耗僅為1.3μA，能夠顯著延長電池續航時間；而在深度待機模式下，電流消耗更是低至0.5μA。該傳感器具有可編程低通濾波功能、可編程中斷功能，集成片上溫度補償、片上FIFO緩沖器（最多32個壓力采樣）。

博世氣壓傳感器BMP581及其功能框圖

博世氣壓傳感器BMP581 vs. 英飛凌氣壓傳感器DPS310

電容式MEMS氣壓傳感器具有低溫漂、高靈敏度、低噪聲和較大的動態范圍等顯著優點而被廣泛應用。電容式MEMS氣壓傳感器通常采用平行板電容器敏感單元，該電容器的基本結構由間隔對置的兩個極板，以及中間的電介質組成。氣壓傳感器BMP581的電容器敏感單元主要由可動極板（上極板）、固定極板（下極板）組成，通過電容器兩極板之間的距離變化實現氣壓敏感，即可動極板受到外界氣壓影響而發生形變，使得兩個極板之間的距離發生改變，從而造成電容值的變化，最后再經過數據解算得到氣壓值。

電容式MEMS氣壓傳感器工作原理示意圖

博世MEMS氣壓傳感器BMP581內部包括氣壓敏感的可變電容器和固定的參考電容器，其中參考電容器用于獲得可變電容器的靜態電容和寄生電容，以便從電容式MEMS氣壓傳感器測得的總電容中去除靜態電容和寄生電容，獲得能夠準確地反映所施加的壓力的凈電容。靜態電容指的是可變電容在整個測量范圍內均不改變的分量，而寄生電容指的是原本沒有設計成可變電容器的分量但卻總是無法避免的電容分量。寄生電容的示例包括結電容、金屬化布局和襯底之間的電容等。由于這些分量對信號沒有貢獻，因此在測量中包括這些信號將會導致不期望的信號處理電路的動態范圍降低。

本報告對博世氣壓傳感器BMP581進行物理分析，涉及器件拆解、芯片剖析及材料分析等，并推測出MEMS芯片制造工藝和器件封裝工藝。此外，本報告還根據推測的MEMS芯片制造工藝，繪制了相應的版圖。最后，我們檢索并分析了產品專利情況。具體如下：

1. 對BMP581進行開蓋并取出其中的MEMS芯片和ASIC芯片，這兩顆芯片通過硅膠粘接實現上下堆疊，ASIC芯片再通過有機膠與基板粘接，金屬蓋通過銀膠與基板粘接。MEMS芯片與ASIC芯片之間有6條引線，ASIC芯片與基板之間有9條引線。

博世氣壓傳感器BMP581封裝尺寸

博世氣壓傳感器BMP581整體視圖（X-Ray掃描圖）

2. 分別對ASIC芯片和MEMS芯片進行結構剖析和材料分析，包括ASIC芯片的膜層結構和成分，以及MEMS芯片的膜層結構和成分、電容器、釋放孔及犧牲層等。同時，通過電學測量和結構分析，推測出BMP581工作原理：通過2個氣壓敏感的可變電容器和2個固定的參考電容器的差動運算，輸出外界氣壓引起的凈電容變化。

博世氣壓傳感器BMP581電路（ASIC）芯片

博世氣壓傳感器BMP581傳感（MEMS）芯片

博世氣壓傳感器BMP581傳感（MEMS）芯片氣壓敏感區域剖面局部SEM照片

3. 根據上述結構剖析和材料分析，推測出MEMS芯片制造工藝：采用表面硅MEMS技術，利用兩層犧牲層工藝實現可變電容器和參考電容器結構；推測出器件封裝工藝：采用系統級封裝技術（PCB基板+開孔金屬蓋）。

博世氣壓傳感器BMP581傳感（MEMS）芯片工藝流程部分示例

4. 根據MEMS芯片制造工藝及物理分析的結果，對MEMS芯片進行版圖提取，并對每張光刻掩模版進行說明。

博世氣壓傳感器BMP581傳感（MEMS）芯片版圖

5. 對BMP581產品專利進行檢索與分析，并提供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，并進行侵權關聯性分析，從而可以有效避免侵權糾紛的發生。

博世氣壓傳感器BMP581專利到產品的映射示例

報告目錄：

1. 報告綜述
- 報告摘要
- 分析流程及方法

2. 公司介紹
- 博世傳感技術（Bosch Sensortec）
- 分析產品介紹
- 其他同類產品

3. 物理分析
- 物理分析概述
- 物理分析方法及設備
- 器件工作原理
- 器件封裝
* 整體視圖
* 剖面分析
* 剖面成分
* 開蓋視圖
* 芯片集成
- 電路（ASIC）芯片
* 芯片尺寸及材料
* 芯片電路層
- 傳感（MEMS）芯片
* 芯片尺寸
* 框架區域
* 氣壓敏感區域
* 懸膜層
* 膜層結構（電容器上極板層和下極板層）
* 膜層成分
* 釋放孔
* 氣壓敏感電容器
* 參考電容器
* 氣壓敏感等效電路原理圖
* 電學測試
* 金屬引線
* 焊盤
* 整體結構圖

4. 制造工藝
- MEMS芯片工藝流程
- 封裝工藝流程

5. 版圖
- MEMS芯片版圖

6. 專利到產品的映射分析
- 分析流程及方法
- 博世專利概況
- 專利到產品的映射

審核編輯 ：李倩