学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

汽车用扩散硅压力传感器的设计与封装研究

作　者: 付兴铭
导　师: 刘胜
学　校: 华中科技大学
专　业: 精微制造工程
关键词: 汽车电子扩散硅压力传感器隔离式封装有限元分析温度补偿
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 357次
引　用: 1次
阅　读: 论文下载

内容摘要

扩散硅压力传感器发展到现在已经有30年的历史了,在此期间,人们对它的理论研究越来越深入,应用领域也越来越广泛,其中最重要的领域之一就是汽车电子。但是,国外的压力传感器尤其隔离封装的压力传感器以其低成本和高可靠性等优势占据了国内的大部分市场。考虑到技术难度大、投资大、市场竞争激烈和风险较大等各种因素,国内很少有研究机构涉足于此。本文的研究工作就是得到了国家863计划的支持下开展的。本论文在充分研究了芯片的工作原理和制作工艺的前提下,通过理论计算、有限元分析与实验等方法,对传感器的封装结构和封装工艺进行了深入研究,并对封装后压力传感器的温度特性进行了分析和补偿,实验证明了这种补偿方法可以起到比较明显的效果。本文主要从三个方面展开了研究:首先,在压力传感器的设计方面:对压力传感器的工作原理进行了深入研究,包括小挠度和大挠度理论、惠斯通电桥理论;此外,对于常见的两种芯片结构的制作工艺流程进行了研究,并对压力芯片的灵敏度进行了有限元计算。其次,在压力传感器的封装方面:采用工艺力学的部分理论,对封装过程中的贴片、引线键合、结构设计和优化进行了有限元计算和实验验证;然后测试出了封装后压力传感器的静态参数;最后对压力传感器的可靠性进行了比较详细的研究。最后,在压力传感器的温度补偿方面:分析了压力传感器的输出随温度变化的原因;采用了桥臂串、并联恒定电阻的方法,对压力传感器的零点温度补偿和灵敏度温度补偿进行了详细地推导;这种补偿方法通过实验得到验证,最终得到了符合技术指标的压力传感器。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 概述  9-10
  1.2 国内外研究概况  10-12
    1.2.1 国外研究概况  10-11
    1.2.2 国内研究概况  11-12
  1.3 市场应用前景  12-14
  1.4 课题来源、研究内容和论文安排  14-16
    1.4.1 课题来源  14
    1.4.2 研究内容和论文安排  14-16
2 压力传感器的设计  16-29
  2.1 压力传感器的工作原理  16-21
    2.1.1 硅的压阻效应  16
    2.1.2 压阻系数  16-18
    2.1.3 压力传感器的输出计算  18-19
    2.1.4 压力传感器受力分析  19-21
  2.2 压力传感器芯片的结构和工艺  21-26
    2.2.1 传感器的版图  22-23
    2.2.2 典型的压力传感器制造工艺  23-26
  2.3 压力传感器灵敏度的有限元分析  26-28
  2.4 本章小结  28-29
3 压力传感器的封装  29-54
  3.1 MEMS 封装概述  29
  3.2 压力传感器的隔离式封装  29-32
  3.3 隔离式封装的结构设计  32-37
    3.3.1 隔离膜片的设计  32-35
    3.3.2 金属外壳与充油腔体的设计  35-36
    3.3.3 陶瓷基座的设计  36-37
  3.4 隔离式封装的工艺设计  37-46
    3.4.1 玻璃基底的研究  38-40
    3.4.2 贴片胶的选择  40-44
    3.4.3 硅油的选择和处理  44-46
  3.5 封装后的静态参数  46-49
  3.6 主要失效模式  49-53
    3.6.1 压力传感器芯片的失效  49-51
    3.6.2 压力传感器封装的失效  51-53
  3.7 本章小结  53-54
4 压力传感器的温度补偿  54-65
  4.1 温度特性产生的原因  55
  4.2 热零点漂移的补偿  55-59
  4.3 热灵敏度漂移的补偿  59-63
  4.4 本章小结  63-65
5 总结与展望  65-67
  5.1 全文总结  65
  5.2 对后续工作的展望  65-67
致谢  67-68
参考文献  68-71
附录 1 攻读硕士学位期间发表的论文目录  71

汽车用扩散硅压力传感器的设计与封装研究

内容摘要

全文目录

相似论文