SOI高温压力传感器设计及制备技术研究

摘要

在高温恶劣环境下,气体压力参数的敏感测试由于敏感头的机械结构功能退化、连接引线高温失效等问题,是无法进行实时动态测量的。因此,要对压力传感器进行高温设计,从敏感头材料到连接线材料,及至封装管壳的选取,都要使用在高温下性能仍然稳定的材料,而且要从整个传感器设计上,采用耐高温的设计,以确保压力传感器能够在高温下稳定正常工作。
　　本文采用SOI材料作用敏感头材料,使敏感头在高温下避免了本征半导体被激发,而导致的PN结反向导通的问题;采用MEMS工艺加工的方法,确保了SOI压力传感器敏感头机械性能的稳定和机械结构的可靠性;以耐高温金属材料作为金属引线材料,使压力传感器在封装上能够耐得住高温恶劣环境的影响;使用与传感器热膨胀系数似的陶瓷管壳作为封装管壳,降低了压力传感器在高温下热应力,提高了压力传感器在高温恶劣环境下稳定性与灵敏度。
　　根据上述高温压力传感器的设计思路,在高温压力传感器的设计过程中,采用理论与仿真并行的方法,将传感器按结构进行分部分研究,得到了传感器的各个部分适合高温恶劣环境下工作的设计方案。经过MEMS工艺制备和封装,得到高温压力传感器的样机,根据测试结果,得到了本文提出的SOI高温压力传感器的性能参数和最高稳定工作温度点,为后续制作耐更高温度的压力传感器提供了理论和参考依据。

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1 绪论

1.1 课题的研究目的及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的主要研究内容

2 SOI压阻式压力传感器的设计及仿真

2.1 SOI压阻式压力传感器及其工作原理

2.2 弹性膜片设计

2.3 压敏电阻设计及计算

2.4 传感器总体设计及仿真

2.5 本章小节

3 传感器的耐高温设计

3.1 弹性膜片

3.2 金属引线

3.3 压阻的高温设计

3.4 本章小节

4 SOI高温压力传感器关键工艺技术研究

4.1 工艺流程设计

4.2 关键工艺技术研究

4.3 本章小节

5 高温压力传感器的封装与测试

5.1 封装

5.2 传感器测试

5.3 本章小节

参考文献

攻读硕士期间发表论文情况

致谢