MEMS高温压力传感器耐高温引线结构优化

绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器可在高温(高于125 ℃)下工作。通常情况下构成惠斯通电桥的电阻单独处于压力敏感区,以提高其灵敏度,但在其工作期间压力传感器器件区电阻重掺区与金属引线连接处存在一定高度差,在加压加电高温环境下此处热应力变大,金属引线因过热而出现金属引线断裂或失效,无法满足高温需求。在此基础上研究了一种硅引线技术,使其与压敏电阻处于同一高度层,金属引线平铺在硅引线上端,经退火后形成良好的欧姆接触。实验测试表明,该方案能使压力传感器在300 ℃高温环境下正常工作,金属引线与电阻区连接完好,传感器敏感区应力降低接近50%,且优化后传感器灵敏度符合设计要求。     

一种SOI高温压力传感器敏感芯片

从传感器的受力结构、能量转化结构和金属引线三个方面对SOI压阻式压力传感器芯片进行高温设计,计算出每个因素所造成的影响并与外部气压对传感器造成的影响进行对比,并给出了压阻的工艺尺寸和掺杂浓度。通过工艺制备和封装,研制出耐高温压力传感器芯片,常温压力测试结果表明传感器敏感芯片在常温下灵敏度较高,非线性误差在0.1%以下,迟滞性小于0.5%。高温下的性能测试结果表明,传感器可以用于350℃恶劣环境条件下的压力测量,为压阻式高温压力芯片的研制提供了参考。     

基于SOI岛膜结构的高温压力传感器北大核心

针对绝缘体上硅（SOI）压力传感器平模结构下压敏电阻所在区域应力跨度过大而导致的线性度降低问题,采用了岛膜结构改善敏感膜片表面的应力分布,使压敏电阻能够完全布置在应力集中区,从而提高传感器的灵敏度和线性度。使用有限元分析软件对岛膜结构进行力学性能分析,根据敏感膜片表面应力分布情况确定压敏电阻最优的位置分布,并完成敏感芯片的制备。对完成的敏感芯片进行封装并进行温度-压力的复合测试,测试结果表明在19~200℃、量程2 MPa范围内,该传感器有较高的灵敏度（0.055 mV/kPa）和线性度（0.995）。     

SOI高温压阻式压力传感器的设计与制备北大核心

设计并制备了一种基于绝缘体上硅（SOI）材料、量程为5Pa～1．8MPa的压阻式压力传感器。在设计方面,通过有限元分析软件和经典理论相结合分析敏感膜片的力学性能和电学性能,得到敏感膜片的尺寸和表面电势的分布;在工艺方面,设计了基于标准微电子机械系统（MEMS）工艺的制作流程;在芯片的封装方面,为保证敏感芯片与外界的电气互连,采用了引线键合工艺,同时装配温度补偿电路和信号调理电路降低了传感器的温漂,保证传感器的输出。制备后的压力传感器在温度压力复合平台进行标定和温度测试,结果显示传感器在设计量程范围内具有较好的精度并且可在-50-205℃内稳定工作。     

方形扁平无引线QFN封装的研究及展望

方形扁平无引线(QFN)封装是方形扁平封装(QFP)和球栅阵列(BGA)封装相结合发展起来的先进封装形式,是SMT技术中产品体积进一步小型化的换代产品.讨论了QFN技术的改进及工艺自动化发展进程,指出其必将成为半导体器件高端主流封装形式之一.     

改造无引线插座CSP封装

无引线插座封装（LLP） LLP是一种“无引线插座封装”,这种封装的表面并无凸出的管脚,其焊盘不加掩蔽,并与封装底部对齐,因此可以令封装体积更为小巧。只要将连接管芯的无掩蔽焊盘焊接到电路板上,便可为芯片提供一条导热管道,让热能可以由封装传导至印刷电路板,确保封装可以发挥卓越的散热性能。     

无引线片状固体钽电容器的封装技术

本文根据无引线片状固体电解质钽电容器的研制,提出了封装材料选择依据,并进行了理论概述。介绍了适宜大生产的封装工艺和工艺原理,指出了该工艺的特点和封装技术的发展方向。     

高温SOI技术的发展现状和前景

高温绝缘层上硅（SOI）技术突破了体硅半导体器件的高温困境,已被广泛应用于石油天然气钻探、航空航天和国防装备等尖端领域。近年来,第三代宽禁带半导体功率器件已日趋成熟和普及,其中SiC器件以其先天的耐高压、耐高温等特性,与高温SOI器件是非常理想的搭配,适用于原本体硅半导体功率器件难以实现或根本不能想象的应用场景,为系统应用设计者提供了全新的拓展空间。在简述体硅半导体器件高温困境的基础上,综述了高温SOI技术的发展现况,并探讨了其未来的发展方向和应用前景。     

压力传感器的芯片封装技术

对压力传感器芯片的各种封装技术作了比较和讨论，指出它们的优缺点和适用场合。还对各种封接键合材料的特性作了概括。     

智能剥离SOI高温压力传感器

采用改进的 RCA清洗工艺提高了硅片的低温键合质量 ,提出了一种积聚式缓慢退火剥离方法用于制备智能剥离 SOI (Silicon On Insulator)材料 ,并用该材料成功地研制了双岛 -梁 -膜结构的 SOI高温压力传感器 .对 SOI压力传感器的测量结果表明 ,当温度增加到 15 0℃左右时 ,输出电压没有明显的变化 ,其工作温度高于一般的体硅压力传感器 (其工作温度一般在 12 0℃以下 ) .测得所制备 SOI压力传感器的灵敏度为 6 3m V/ (MPa· 5 V) ,比用相同版图设计和工艺参数制备的多晶硅压力传感器高约 7倍多     

智能剥离SOI高温压力传感器

采用改进的RCA清洗工艺提高了硅片的低温键合质量,提出了一种积聚式缓慢退火剥离方法用于制备智能剥离SOI(Silicon On Insulator)材料,并用该材料成功地研制了双岛-梁-膜结构的SOI高温压力传感器.对SOI压力传感器的测量结果表明,当温度增加到150℃左右时,输出电压没有明显的变化,其工作温度高于一般的体硅压力传感器(其工作温度一般在120℃以下).测得所制备SOI压力传感器的灵敏度为63mV/(MPa*5V),比用相同版图设计和工艺参数制备的多晶硅压力传感器高约7倍多.     

基于SOI的MEMS高温压阻式压力传感器

基于高温环境下压力实时监测的广泛需求,设计并制备了一种最大量程为1.5 MPa的绝缘体上硅(SOI)压阻式压力传感器.根据压阻效应原理和薄板变形理论,完成了传感器力学结构和电学性能的设计,采用微电子机械系统(MEMS)加工工艺完成了敏感芯片的制备,并使用了一种可耐300℃高温的封装技术.实验中采用了常温压力测试平台和压...     

一种基于微熔技术的MEMS大量程压力传感器北大核心

基于半导体硅的压阻效应,研制了一种MEMS大量程压力传感器。为了实现大量程压力测量,采用了不锈钢材质制作了压力敏感膜片。利用有限元分析软件对传感器敏感芯体进行了结构建模仿真分析和优化设计。采用玻璃微熔技术将敏感电阻粘结固定在不锈钢敏感膜片上。利用成熟的微电子机械系统（MEMS）加工工艺,完成了可以在高温下工作的绝缘体上硅（SOI）敏感电阻的制作。采用激光焊接方法将敏感芯体焊接到传感器基座上,提高了结构的机械强度。信号调理采用了压力信号专用集成电路（ASIC）,具有高精度的放大和温度补偿功能。完成了整体封装和调试后,对压力传感器的主要性能指标进行了测试,结果表明压力传感器的工作温度为-55～150℃,压力量程0～42MPa,精度〈0．5％。     

40PC压力传感器二级封装设计考虑

气孔设计美国Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ（霍尼韦尔）公司的４０ＰＣ标准件是一个压力传感器，用于测量介质压力与大气之间的压差。为了得到大气的压力，需要一个通向露天的自由通道。这就意味着４０ＰＣ在二级封装中要设计一个通道，在４０ＰＣ封装内部与大气之间开一个孔，在该孔上装一个滤膜，阻止湿气进入传感器内部。如果湿气进入传感器，就会使传感器加速腐蚀，短路及材料老化，从而降低传感器的性能。作为一个例子，可以用聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）作为过滤膜。ＰＴＦＥ呈现出化学惰性，宽工作温区及疏水性。该膜层能阻挡水气，但能让气体通过…     

一种新型岛膜压力传感器的研究与设计北大核心

设计了一种量程为180 kPa的新型岛膜结构MEMS压阻式压力传感器,通过ANSYS仿真软件,得出了在岛宽为500μm、岛厚为40μm、梁宽为200μm、敏感薄膜厚为15μm的情况下,该结构具有较好的线性度及灵敏度。提出了一种基于两层SOI硅-硅直接键合的工艺加工方法,能够精确控制敏感薄膜及岛的厚度,并且全硅结构器件能够避免键合残余应力,大大提高器件性能。采用了双惠斯登电桥电路减小传感器输出的温漂效应,并设计了该电路的压敏电阻连接图。最后对该压力传感器进行了测试,结果表明,其非线性为0.64%,精度为0.74%,满足现代工业应用要求。     

基片集成波导式高温压力传感器的制备与测试北大核心

提出了一种新的无线无源高温压力传感器结构,该传感器的结构主要由含有内置空腔的基片集成圆波导（SICW）谐振器和集成于波导上金属面的缝隙天线两部分组成。共面波导天线（CPW）发出的频率电磁信号通过缝隙天线耦合到传感器内部,并经由缝隙天线反馈到共面波导天线。当外部压力作用于传感器的空腔上表面时,传感器的有效介电常数发生变化,从而导致传感器的谐振频率发生变化。传感器的试样通过高温共烧陶瓷（HTCC）微组装工艺与丝网印刷技术相结合进行制备。实验过程中,共面波导天线与网络分析仪进行连接,通过网络分析仪对天线的S11参数进行测试,进而可以从频率曲线中对传感器的谐振频率进行提取。通过对制备的传感器进行不同温度下的压力测试,发现提出的压力传感器在800℃高温下仍然可以正常工作,在800℃时传感器的测试灵敏度为0.124 5 MHz/kPa。     

高性能高温压力传感器

研究了决定多晶硅压力传感器性能的两项关键技术：各向异性腐蚀硅杯和温度自补偿。通过研 究四甲基氢氧化铵（ＴＭＡＨ）腐蚀液特性，及在不同腐蚀条件下硅杯表面状况，确定了制作高质量硅杯的工艺 条件。通过优化掺杂浓度，改善了传感器的温度特性，基本上实现自补偿。测试结果表明，多晶硅压力传感器 综合精度达０．ｌ％～０．２％ＦＳ，灵敏度温度系数绝对值小于３ × １０－４／℃，有广阔的应用前景。     

光纤光栅高压传感器封装技术实验研究

提出了一种基于弹性薄壁网筒的耐高压光纤光栅(FBG)压力传感器,推导了该传感器的波长与压力间的关系,得到了其压力响应灵敏度的解析式.分别对其用不锈钢和一种金属合金进行封装,并进行了对比实验研究,获得温度响应灵敏度分别为0.027 nm/℃和0.013 nm/℃,压力响应灵敏度分别为0.004 nm/MPa和0.013nm/MPa.本传感器的压力响应具有很好的线性,压力测量范围可达40 MPa以上,可应用于高压下物理量的传感测量.     

一种新型MEMS压阻式SiC高温压力传感器

提出采用SiC材料来构造特殊环境下使用的MEMS压阻式高温压力传感器。分析了国际上特种高温压力传感器发展的主流趋势和技术途径,根据该领域应用需求、SiC材料特点和成本的多方权衡,开发了压阻式SiC高温压力传感器。通过理论模型结合ANSYS软件进行敏感结构的仿真和设计,解决了SiC压力传感器加工工艺中材料刻蚀、耐高温金属化、敏感电阻制备等关键技术难点,最终加工形成SiC高温压力传感器芯片。经过高温带电测试,加工的SiC压力传感器能够在550℃的环境温度下、700 kPa压力范围内输出压力敏感信号,传感器非线性指标达到1.054%,芯片灵敏度为0.005 03 mV/kPa/V,证明了整套技术的有效性。