基于SOI的E型膜结构耐高温压力芯片的设计与制造
2021-02-25赵立波王尊敬
仪表技术与传感器 2021年1期
李 闯,赵立波,王尊敬,张 磊,殷 振
(1.苏州长风航空电子有限公司传感器事业部,江苏苏州 215151;2.西安交通大学机械学院,陕西西安 710049;3.苏州科技大学机械工程学院,江苏苏州 215009)
0 引言
在航空发动机测试领域,压力传感器主要安装在发动机附件机匣、燃滑油管路、控制器及泵调节器上,用于发动机各截面、燃滑油、液压系统等环境下的压力测量,通过监测发动机主要部件的压力参数及其变化,将信号输送给控制系统,进而实现对发动机的健康评估、故障预测和诊断[1]。然而,随着大涵道比、大推力航空发动机研制任务的开展,对于400 ℃环境下的高温压力传感器探头提出了实际的需求,因此单晶硅的PN结隔离、薄膜隔离充油封装等传统工艺已无法满足目前航空发动机对于高温使用环境的要求[2-4]。
对于传统C型膜压力芯片而言,传感器灵敏度低和非线性误差大是影响传感器精确测量的2个最主要问题。其原因在于灵敏度正比于芯片的膜厚比,线性度反比于膜厚比的4次方[5]。单纯的增加可动膜片的长度或者减少厚度,很难同时提高传感器的灵敏度和线性度[6]。因此,通过设计E型可动膜片并优化其结构对于提高传感器的灵敏度和线性度具有很大帮助。
为了解决上述问题,本文研制了一种基于SOI的E型膜结构耐高温压力芯片,同时为减小传感器的体积和质量,设计了无引线倒封装的SOI压阻式压力传感器芯片,避免了金丝键合和充油封装带来的体积增大问题。……
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