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。     

静压桩贯入试验硅压阻式传感器的研制及应用

根据静压桩贯入过程中桩端阻力、桩土界面土压力和孔隙水压力测试对传感器的要求,介绍了硅压阻式压力传感器的压阻效应和工作原理。针对尝试采用的模型桩硅压阻式传感器安装工艺,研制了两种出现方式的传感器,并对贯入过程中桩端阻力、桩土界面土压力和孔隙水压力进行了测试。试验结果表明,硅压阻式压力传感器成活率高达100%,模型桩硅压阻式传感器安装工艺可行,测试结果准确、可靠。硅压阻式传感器可以应用到静压桩贯入模型试验中。     

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SOI高温压力传感器

SOI高温压力传感器是一种新型的高性能,高品质的压力传感器。本文提出了一种SOI高温压力传感器的结构,并从掺杂浓度和功率等关键因素进行了高温分析。设计了敏感芯片 的工艺流程以及关键工艺参数。通过在室温和高温下的测量,结果表明非线性误差小于0.1%,迟滞性小于0.5%,敏感芯片可以在350℃高温下工作。本文为高温压力传感器的研究提供了参考。     

新型硅压阻式压力传感器的设计、 制作与性能补偿研究

为兼顾高灵敏度与低非线性误差,针对性地设计和研究了一种量程为105ｋＰａ的新型MEMS硅压阻式压力传感器,该传感器通过部分刻蚀 SOI硅膜引入了凸起的压敏电阻和L形半岛结构。首先利用ANSYS有限元模拟仿真分析了传感器的特性、确定了其参数,然后通过MEMS工艺制作了压力传感器芯片并对其进行了封装与测试,实验结果表明,常温下MEMS硅压阻式压力传感器的灵敏度为 0.056ｍＶ/(Ｖ·ｋＰａ),非线性误差为±1.12％, 最后采用最小二乘函数校正法对传感器进行了非线性校正和迟滞误差补偿,性能补偿后MEMS硅压阻式压力传感器在全量程范围内的整体误差小于±0.24％ＦＳ。     

基于SIMOX的耐高温压力传感器芯片制作

针对石油化工等领域中高温下较高压力测量的要求,设计了压阻式压力传感器敏感芯片,采用SIMOX技术的SOI晶片,在微加工平台上通过低压化学气相淀积法(LPCVD)均相外延硅测量层、浓硼离子注入、热氧化、光刻、电感耦合等离子体(ICP)深刻蚀、多层合金化等工艺流程制作了该芯片,将其封装后,研制出了高精度稳定性佳的耐高温压阻式压力传感器.封装工艺进一步改善后,该芯片工作温区有望拓宽到300～350℃.     

基于SIMOX的耐高温压力传感器芯片制作

针对石油化工等领域中高温下较高压力测量的要求，设计了压阻式压力传感器敏感芯片，采用SIMOX技术的SOI晶片，在微加工平台上通过低压化学气相淀积法(LPCVD)均相外延硅测量层、浓硼离子注入、热氧化、光刻、电感耦合等离子体（ICP）深刻蚀、多层合金化等工艺流程制作了该芯片，将其封装后，研制出了高精度稳定性佳的耐高温压阻式压力传感器．封装工艺进一步改善后，该芯片工作温区有望拓宽到300～350℃．     

SOI压阻式面内加速度传感器的交叉灵敏度

设计了一种基于绝缘衬底上硅(SOI)片的面内振动压阻式加速度传感器,并针对其交叉灵敏度性能进行了研究,分析得出传感器的灵敏度与压阻微梁的轴向应力呈正比关系,并通过仿真说明该结构形式的加速度传感器具有非常低的交叉灵敏度,对检测方向的输出干扰非常小。进行了工艺加工和实验测试,实验结果表明,该面内振动的压阻式加速度传感器在20℃下,工作方向上的灵敏度为0.67 mV/g,而另外两个非工作方向(x轴和z轴)上的交叉灵敏度分别为7.3×10-4%和6.6×10-4%,对工作方向的加速度检测影响非常小,此结构的设计方法对于高性能的加速度传感器的研究具有重要的参考意义。     

基于MEMS技术的颅压监测传感器的设计与制备

颅内压力的监测对颅内疾病的诊断和治疗有重要的作用,基于硅的压阻效应,设计了一种可用于人体颅内压力监测的植入式压力传感器。根据压阻效应原理和薄板变形理论,完成了颅压传感器力学结构和电学性能的设计,然后采用微电子机械系统(MEMS)加工工艺完成了敏感芯片的制备,并提出了一种具有生物兼容性的绝缘封装结构。同时搭建了绝缘性测试平台和性能测试平台,通过测试证明封装后的传感器具有良好的绝缘性和抗渗透能力,且其灵敏度可达到1.608 mV/kPa,可对颅压的变化做出响应,为颅压传感器的批量化生产奠定了研究基础。     

微型压阻式压力传感器的研制

用微机械加工技术开发出一种微型方杯压阻式压力传感器。文中介绍了微型压力传感器的设计思想和研制工艺中的关键技术，并给出了该传感器的参数。测试结果表明该传感器的主要性能已达到国内先进水平。     

微型压阻式压力传感器的研制

用微机械加工技术开发出一种微型主杯压阻式压力传感器，文中介绍了微型压力传感器的设计思想和研制工艺中的关键技术，并给出了该传感器的参数。测试结果表明该传感器的主要性能已达到国内先进水平。     

高灵敏度网状石墨烯微弱压力传感器的研究北大核心

为了改善微弱压力传感器的灵敏度，利用微结构来产生压阻效应的方法，制备出一种性能优异的压力传感器。研究了三种不同结构的石墨烯压力传感器，并设计和研究了石墨烯压力传感器的版图结构、工艺制备流程和材料表征。最后，对三种不同结构的石墨烯压力传感器进行了灵敏度测试。实验结果表明，网状结构的石墨烯压力传感器具有较高的灵敏度，在低压强下(0～200 Pa)的灵敏度可达到0.303 kPa-1,最低可检测到24.5 Pa的压强。该网状结构的石墨烯压力传感器是一种可以感知微弱压力变化的高性能压力传感器。     

无引线封装高温压力传感器

研究的压力敏感芯片利用单晶硅的压阻效应原理制成;采用绝缘层上硅(SOI)材料取消了敏感电阻之间的pn结,有效减小了漏电,提高了传感器的稳定性;用多层复合电极替代传统的铝电极,并应用高掺杂点电极技术,提高了传感器使用温度。封装时,将硅敏感芯片的正面与硼硅玻璃进行对准气密静电键合;在硼硅玻璃的相应位置加工引线孔,将芯片电极和管壳管脚用烧结的方法实现电连接,形成无引线封装结构。采用无油封装方法,避免了含油封装中硅油耐温能力差的问题。对高温压力敏感芯体结构进行了热应力分析,并对无引线封装方法进行了研究。对研制的无引线封装高温压力传感器进行了性能测试,测试结果与设计相符,其中传感器的测量范围为0~0.7 MPa,非线性优于0.2%FS,工作温度上限可达450℃。     

无线无源蓝宝石高温压力传感器的设计与性能测试

针对高温恶劣环境下对压力参数的测试需求,以单晶蓝宝石为原材料,对无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了设计、工艺加工及性能测试,以压力膜片敏感原理为主要根据,结合不同的信号传输与提取方式。首先对 LC谐振式的无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了设计,然后通过蓝宝石刻蚀、蓝宝石减薄、直接键合等3个关键工艺实现了蓝宝石密封压力腔的制备,利用丝网印刷工艺实现了电容极板、电感线圈与基底的金属化集成,最后通过搭建的高温－压力复合测试系统对制备的无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了高温环境下的性能测试。测试结果表明:制备的高温压力传感器能够实现600℃高 温环境下20ｋＰａ~600ｋＰａ范围内的压力测试,600℃ 下传感器的灵敏度与零点温度漂移系数可做到10.36ｋＨｚ/ｋＰａ和0.0276ＭＨｚ/ ℃。     

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。     

用硅压阻应力传感器研究倒装芯片封装应力

电子封装是集成电路产品制造过程中的重要环节,而电子封装所产生的应力则可能会对芯片的性能及可靠性产生影响,因而受到业界的广泛关注。利用半导体压阻效应制造硅压阻应力传感器阵列芯片,将其倒装键合至印刷电路板,填充不同类型的下填料进行固化。通过测量应力传感器芯片上的力敏电阻变化,计算倒装键合和下填料固化等封装工艺引入的应力,并讨论了下填料的性能参数对芯片应力大小的影响。此外,在标定力敏电阻及压阻系数温度效应的基础上,对下填料固化过程的应力变化进行了实时监测,分析了下填料固化工艺引起的应力。     

硅压力传感器芯片设计分析与优化设计

用弹性力学和板壳力学理论分析了半导体硅压阻式压力传感器方形膜片的受力分布,为力敏电阻在应变膜上的布置提供依据;利用有限元分析方法和借助ANSYS仿真软件,对微型硅压阻式高温压力传感器应变膜进行了一系列的分析和计算机模拟,探讨了传感器方形应变膜简化应力模型的合理性以及温度对应力差分布的影响,得到了直观可靠的结果。     

基于MEMS的硅微压阻式加速度传感器设计

硅微加速度传感器是MEMS器件中的一个重要分支,具有十分广阔的应用前景。由于硅微加速度传感器具有响应快、灵敏度高、精度高、易于小型化等优点,而且该种传感器在强辐射作用下能正常工作,因而在近年来发展迅速。文章首先对传感器结构及工作原理进行了简单介绍,给出了一种基于MEMS技术制作的压阻式硅微加速度传感器的结构和工艺,并对制作的加速度传感器样品进行了动态测试,测试结果表明与理论设计值基本吻合。     

阵列式无线压力传感器系统设计与迟滞补偿研究

为提高传统硅压阻式压力传感器的测量精度,针对性地设计与实现了一种带有迟滞误差校正功能的阵列式无线压力传感器系统。该系统采用了硅压阻式传感器阵列和高精度模数转换器AD7794,以STM32微处理器作为数据采集和信号处理的核心部件,并通过无线蓝牙传输模块将测量数据发送至手机接收端,以手机APP显示测量结果有利于用户对压力实现无线监测。针对硅压阻压力传感器的迟滞非线性,基于最小二乘法与函数校正法对压力传感器阵列的输出信号进行了非线性和迟滞误差补偿,结果表明：迟滞误差从原来的±0.152%降为±0.077%,,有效地提高了系统的测量精度。     

MEMS压阻加速度传感器阻尼特性研究

研究了空气阻尼对MEMS压阻加速度传感器性能的影响,建立了传感器动力学模型和空气阻尼模型,分析了空气间隙大小与传感器阻尼系数的相互关系,通过控制空气间隙可以达到控制加速度传感器阻尼的目的。根据分析结果设计了三明治结构封装的传感器,应用有限元仿真软件,对传感器的应力和应变进行了仿真计算,完成传感器结构参数设计;采用MEMS体硅加工工艺和圆片级封装工艺,制作了MEMS压阻加速度传感器。测试结果表明,采用三明治结构封装形式,可以控制压阻加速度传感器的阻尼特性,为提高传感器性能提供了途径。