壓力傳感器的設計與封裝技術研究.pdf

1、現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，使得各類傳感器的應用變得十分廣泛。壓力傳感器作為其中最具代表性的一類，為我們的日常生活和生產(chǎn)提供了極大的幫助。
　　壓阻式傳感器以硅為原材料，結(jié)合MEMS技術及集成電路制造工藝，利用光刻、掩膜、腐蝕、離子注入等方式制成彈性薄膜及壓敏電阻，并附以外圍補償及輸出電路，以達到測量各類壓力的目的。目前壓阻式壓力傳感器擁有微型化、集成化、多功能化及智能化的特點，在水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工

2、、石化、油井、電力、船舶、機床、管道、醫(yī)療等多個領域中都有非常廣闊的應用空間。
　　本論文以壓阻式壓力傳感器為研究對象，在分析傳感器理論及原理的基礎上，對傳感器芯片的關鍵性參數(shù)及其封裝進行了創(chuàng)新性及探索性的研究。論文包括器件結(jié)構(gòu)設計與封裝實驗在內(nèi)的壓力傳感器一體化設計研究，在國內(nèi)尚處于起步階段。本論文的主要內(nèi)容及所做工作包括:
　　1)簡述了硅材料的壓阻效應及壓阻系數(shù)，分析了傳感器原理與電路結(jié)構(gòu)，討論了其溫度補償和靈敏度問題

3、；
　　2)介紹了硅-玻靜電鍵合對壓力傳感器封裝的作用，簡述了靜電鍵合相關理論，并分析了傳感器芯片封裝對其性能的影響；
　　3)借助ANSYS有限元軟件對傳感器彈性薄膜的應力的仿真，設計了壓阻式壓力傳感器的尺寸及厚度，電阻擺放位置，設計了電阻的阻值及形狀。估算了芯片的相關性能；設計了靈敏度溫度漂移的補償電路。
　　4)使用ANSYS有限元軟件，分析了幾種材料與硅片鍵合的應力問題，選取硼磷硅玻璃為最佳鍵合材料，通過理論分