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℃。     

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。     

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％。     

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。     

SOI微型电场传感器的设计与测试

该文研制了一种新型的基于SOI (Silicon-On-Insulator)微机械加工技术的高性能电场传感器敏感结构。为提高传感器的灵敏度和信噪比,该器件采用侧面屏蔽感应电极的独特设计方案,降低了传感器屏蔽电极的边缘效应;并基于有限元仿真,进一步优化了传感器敏感结构参数。在室温和室内大气压条件下,测试表明,测试量程0～50 kV/m,传感器总不确定度优于2%,分辨率为50 V/m。     

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...     

MEMS压力传感器及其应用

简述MEMs压力传感器的结构与工作原理,并探讨了其应用、压力传感器Die的设计及生产成本分析,覆盖了从系统应用到销售链。     

用于ESD防护的PDSOI NMOS器件高温特性

研究了基于0.18μm部分耗尽型绝缘体上硅(PDSOI)工艺的静电放电(ESD)防护NMOS器件的高温特性。借助传输线脉冲(TLP)测试系统对该ESD防护器件在30~195℃内的ESD防护特性进行了测试。讨论了温度对ESD特征参数的影响,发现随着温度升高,该ESD防护器件的一次击穿电压和维持电压均降低约11%,失效电流也降低近9.1%,并通过对器件体电阻、源-体结开启电压、沟道电流、寄生双极结型晶体管(BJT)的增益以及电流热效应的分析,解释了ESD特征参数发生上述变化的原因。研究结果为应用于高温电路的ESD防护器件的设计与开发提供了有效参考。     

热电式MEMS微波功率传感器的优化设计

为了提高热电式微波功率传感器的传热效率,改善传感器的性能,对热电式微波功率传感器的衬底结构进行了优化设计,得到了最优的衬底结构尺寸。首先研究衬底厚度对热电式微波功率传感器的影响,然后根据得到的最优衬底厚度,研究基底膜位置及尺寸对热电式微波功率传感器性能的影响,最后对所得最优衬底结构传感器的微波特性以及电磁场分布进行研究。结果表明,当传感器衬底的结构尺寸最优时,传感器的最高温度达到352.76 K,S参数小于-20.62 dB。该结构不仅减少了热量在衬底的堆积,提高了负载电阻到热电堆的热传输效率,而且具有良好的微波特性。     

MEMS传感器的真空密封技术

文章介绍了MEMS传感器的几种真空密封方法，提出了一种真空密封方法的设想。     

Two-Wavelength Grating Interferometry for MEMS Sensors

Diffraction gratings integrated with micro-electro-mechanical-systems (MEMS) offer shot noise limited sub-nanometer displacement detection sensitivities but are limited in detection range for mechanical transducers. A two-wavelength readout method is developed that maintains high sensitivity while increasing the detection range, which is demonstrated using a MEMS spectrometer with integrated diffraction grating. The two-laser illumination extended the detection range from 105 nm to 1.7mum assuming the readout sensitivity is maintained at >50% of the maximum sensitivity.     

MEMS惯性传感器在汽车中的应用

虽然大多数人都知道当今的汽车使用微电子机械系统(MEMS)加速度计检测安速度衰减,进而决定是否启用安全气囊,但是可能还不知道MEMS惯性传感器在汽车中有许多其它安全性和方便性系统的应用.本文讨论MEMS惯性传感器的一些新兴的汽车应用,以及改进当今汽车和卡车的安全性、方便性和可靠性的那些MEMS惯性传感器的性能指标.     

MEMS惯性传感器可靠性试验方法研究

MEMS惯性传感器在军事与商业应用中的一个主要问题便是可靠性试验方法尚未标准化,因而目前绝大多数MEMS惯性传感器器件的可靠性试验依据的是傲电子的试验标准。但是,这些标准对于这类器件的适用性却受到许多机构的质疑,国外关于该问题的研究也已起步。汇总了MEMS惯性传感器器件的结构和工作原理等信息,重点总结了该类器件的典型环境失效机理,并将典型的环境载荷情况与失效机理进行了对比分析：从现有的微电子可靠性试验标准中选取了针对不同环境失效机理的试验方法。并对其适用性问题进行了讨论。     

用于MEMS传感器的三阶∑-△调制器设计

提出一种基于CIFB结构的新型三阶2-1级联∑-△调制器,设计了各级参数和数字校正电路,分析了积分器运算放大器的压摆率对信号带宽的影响;利用Matlab Simulink,对该调制器进行行为级仿真.在过采样率为128、输入信号带宽为50 kHz时,可达到93.8 dB的信噪比和15.30住的精度.该结构具有输入信号低失真的优点,可用于MEMS传感器的数据处理电路.     

耐高温SOI结构压力敏感芯片的研制

如何制作与生产适宜高温环境下应用的压力传感器，一直备受关注。在SIMOX技术SOI晶圆的基础上，设计了压力敏感芯片结构，并基于MEMS工艺制作了芯片。电桥采用1mA恒流源供电，在300℃下，满量程输出≥180mV，灵敏度为30-40mV/（mA.MPa），非线性≤1‰FS，重复性≤1‰FS。与常温测试结果相比，300℃高温下，敏感芯片的静态性能没有明显差异。     

耐高温SOI结构压力敏感芯片的研制

如何制作与生产适宜高温环境下应用的压力传感器,一直备受关注。在SIMOX技术SOI晶圆的基础上,设计了压力敏感芯片结构,并基于MEMS工艺制作了芯片。电桥采用1mA恒流源供电,在300℃下,满量程输出≥180mV,灵敏度为30~40mV/(mA.MPa),非线性≤1‰FS,重复性≤1‰FS。与常温测试结果相比,300℃高温下,敏感芯片的静态性能没有明显差异。     

主动脉根部病变的外科治疗

对PZT厚膜驱动的微变形镜(DM)进行了结构优化设计.基于有限元方法(FEM),分析了结构中各个参数对变形镜性能的影响.优化结果表明,单元边长1.75 mm的驱动器,在最优参数下冲程可达2～5 μm@100 V,且加载镜面后驱动器的位移损失小于12%,带镜面负载能力强.根据优化结果制备了压电厚膜微驱动器阵列,驱动器的冲程可达4.5 μm@100 V,并与有限元方法的结果进行了分析比较.     

MEMS压电式矢量水听器仿真与结构优化

针对微机电系统(MEMS)矢量水听器灵敏度低的问题,该文主要采用有限元频域分析法对一种新型结构的MEMS压电式矢量水听器进行了仿真与结构优化。对于一种新型具有U形槽悬臂梁结构的加速度灵敏度随压电层厚度或频率的变化进行了研究,优化了结构参数,提高了灵敏度。结果表明,当硅梁厚为16 μm,压电层厚为硅梁的51%时,可使结构的加速度灵敏度达最大。与单臂悬臂梁结构相比,双U形槽结构的加速度灵敏度及相应的矢量水听器灵敏度提高了11 dB。