SiC基無線高溫壓力傳感器設計與制備工藝研究.pdf

1、鑒于傳統(tǒng)硅基MEMS壓力傳感器在高溫、潮濕等復雜環(huán)境中的應用具有一定的局限性,本文設計了一種SiC基無線高溫壓力傳感器,能夠克服高溫環(huán)境中傳統(tǒng)壓力傳感器壓敏結構失穩(wěn)及電引線性能退化的問題。SiC材料作為一種新興的第三代寬帶隙半導體材料,其半導體器件能夠適應高溫、高頻、大功率等工作環(huán)境,隨著SiC材料MEMS加工工藝的不斷成熟,對其進行高溫壓力傳感器的制備研究具有重要的現實意義。
　　本文結合國內外研究現狀,詳細闡述了SiC基高溫壓

2、力傳感器的工作原理、結構設計與制備流程以及相關結構驗證等基本內容。根據互感耦合電磁感應原理,外界壓力可以改變可變電容所在傳感器回路的諧振頻率,繼而引起測試回路等效阻抗的顯著變化,通過觀察這一特征變化量來獲取外界壓力的有效信息。這種無線耦合的測量方式避免了器件間電引線互聯(lián),可以應用于高溫等惡劣環(huán)境。
　　本文分別對高溫壓力傳感器電容和電感結構建模,并給出具體的結構參數設計方法,同時為驗證電容結構設計的合理性,對敏感膜結構進行撓度和應

3、力的理論推導和ANSYS仿真分析,作出敏感膜撓度和應力在量程范圍內隨外界壓強變化的關系曲線。結合傳感器結構設計和現有的MEMS加工工藝,制定了傳感器工藝流程方案,并對其中涉及的關鍵工藝進行了詳細分析和工藝驗證。
　　本文最后對傳感器電容結構進行了結構驗證與分析,采用硅材料替代碳化硅材料制備電容壓敏結構,檢驗電容空腔的密封性能,并對密封存在問題的芯片進行測試分析。將壓敏電容與PCB電感線圈引線鍵合,串聯(lián)形成LC諧振回路即無線電容壓力