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多晶硅高温压力传感器 被引量：3
1
作者 刘晓为 张国威 +5 位作者 刘振茂 郭青 高家昌 范茂军 段治安 崔光浩 《传感器技术》 CSCD 1990年第5期34-34,35,共2页
一、前言 现代航空、汽车发动机以及石油化工领域常常需要对200℃以上高温范围的压力进行检测。200℃以上温度工作的高温压力传感器一般可采用SOS或绝缘衬底上多晶硅结构制作,因为多晶硅薄膜压阻元件可淀积在各种低成本衬底上。
关键词 多晶硅 高温 压力传感器
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多晶硅高温压力传感器的温度特性 被引量：1
2
作者 张为 姚素英 +3 位作者 张生才 曲宏伟 刘艳艳 张维新 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期142-145,共4页
讨论了改善多晶硅高温压力传感器温度特性的 3种措施 :用四甲基氢氧化铵溶液代替氢氧化钾溶液作硅杯各向异性腐蚀剂 ;优化多晶硅压敏电阻的掺杂浓度 ,实现传感器灵敏度温度漂移自补偿 ;在传感器芯片上加做温敏电阻 ,通过调节激励源的温... 讨论了改善多晶硅高温压力传感器温度特性的 3种措施 :用四甲基氢氧化铵溶液代替氢氧化钾溶液作硅杯各向异性腐蚀剂 ;优化多晶硅压敏电阻的掺杂浓度 ,实现传感器灵敏度温度漂移自补偿 ;在传感器芯片上加做温敏电阻 ,通过调节激励源的温度特性 ,进一步减小传感器灵敏度温度系数 .采用以上措施 ,使多晶硅压力传感器有良好的高温稳定性 ,灵敏度温度系数绝对值小于 2× 10 -4/℃ . 展开更多
关键词 多晶硅 压力传感器 温度特性 灵敏度温度漂移补偿
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多晶硅高温压力传感器的芯片内温度补偿
3
作者 庞科 张生才 +1 位作者 姚素英 张为 《传感技术学报》 CAS CSCD 2004年第1期118-121,共4页
提出了一种新的改善传感器温度特性的方法。通过在压力传感器芯片上集成多晶硅电阻网络与温度传感器 ,借助传感器信号处理单元 ,可以方便地实现对灵敏度系数的补偿。经过补偿 ,传感器的零点温漂达到 1×10 - 4/℃ ,灵敏度温漂低于 -... 提出了一种新的改善传感器温度特性的方法。通过在压力传感器芯片上集成多晶硅电阻网络与温度传感器 ,借助传感器信号处理单元 ,可以方便地实现对灵敏度系数的补偿。经过补偿 ,传感器的零点温漂达到 1×10 - 4/℃ ,灵敏度温漂低于 - 2× 10 - 4/℃。这种方法补偿的温区宽 ,具有很强的通用性 ,使高温压力传感器十分有效的温度补偿方法。 展开更多
关键词 多晶硅 压力传感器 灵敏度 温度补偿 掺杂浓度
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倒装式碳化硅高温动态压力传感器封装仿真研究
4
作者 李永伟 郭晋秦 +6 位作者 乔俊福 史建伟 张宇 张鑫 戴丽莉 芦婧 赵志诚 《传感技术学报》 北大核心 2025年第1期62-67,共6页
面向航空发动机高温测试环境中动态压力测试需求,利用有限元仿真分析软件从碳化硅高温压力传感器封装结构、高温密封方法设计及封装结构尺寸优化方面对碳化硅高温压力传感器封装进行了研究。封装设计层面,建立了倒装式传感器结构模型;... 面向航空发动机高温测试环境中动态压力测试需求,利用有限元仿真分析软件从碳化硅高温压力传感器封装结构、高温密封方法设计及封装结构尺寸优化方面对碳化硅高温压力传感器封装进行了研究。封装设计层面,建立了倒装式传感器结构模型;为降低封装热应力的影响,采用厚度为0.3 mm的玻璃密封层实现高温气密性,厚度为0.2 mm,直径为6 mm的无机胶粘合层实现芯片固定。性能指标层面,频响为1.78 kHz,固有频率为55.31 kHz,具有动态响应频率高特点,为进一步进行碳化硅高温压力传感器工艺制备提供了理论支撑。 展开更多
关键词 碳化硅 高温压力传感器 仿真分析 封装设计 倒装式
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MEMS高温压力传感器复合金属层可靠性研究
5
作者 杜康乐 雷程 +3 位作者 梁庭 肖楚译 王旦旦 罗后明 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第2期22-27,共6页
为解决MEMS压力传感器因复合金属层形貌翘曲导致高温失效分析后出现失效的问题,文中提出了3种制备复合金属层的工艺方法,经过逐步模拟键合过程,观察每增加一步工艺对应复合金属层的形貌,通过场发射扫描电子显微镜观察复合金属层的形貌,... 为解决MEMS压力传感器因复合金属层形貌翘曲导致高温失效分析后出现失效的问题,文中提出了3种制备复合金属层的工艺方法,经过逐步模拟键合过程,观察每增加一步工艺对应复合金属层的形貌,通过场发射扫描电子显微镜观察复合金属层的形貌,最后在300℃、保持100 h高温条件下验证传感器的可靠性。采用常温溅射—光刻图形—IBE刻蚀制备出的复合金属层形貌完整且分层明显,模拟键合实验后复合金属层依然未出现翘曲现象,经300℃高温考核后,传感器零位输出稳定在4.5 mV左右,零点漂移为0.906%,时漂约为7.76μV/h,验证了该方案在高温失效分析下的可行性。 展开更多
关键词 MEMS压力传感器 复合金属层 翘曲 高温考核 模拟键合过程 常温溅射
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SOI倒装式无引线高温压力传感器封装技术研究
6
作者 罗后明 王丙寅 +4 位作者 王志强 雷程 赵佳龙 刘雨桥 梁庭 《仪表技术与传感器》 北大核心 2025年第7期1-5,共5页
封装结构是限制高温压力传感器在高温恶劣环境下使用的重要因素,传统的正装式引线键合封装方法难以满足在高温恶劣环境下使用,文中对倒装式无引线高温压力传感器封装结构进行研究。通过ANSYS有限元仿真软件分别对敏感芯片和传感器封装... 封装结构是限制高温压力传感器在高温恶劣环境下使用的重要因素,传统的正装式引线键合封装方法难以满足在高温恶劣环境下使用,文中对倒装式无引线高温压力传感器封装结构进行研究。通过ANSYS有限元仿真软件分别对敏感芯片和传感器封装进行热力耦合仿真分析,表明该封装结构在235℃有较好的可靠性。封装完整的传感器样机在235℃环境下静态测试线性度为0.3982%,重复性为0.2363%,迟滞性为0.1382%,灵敏度为82.0747 mV/MPa,测试结果表明研制的高温压力传感器在235℃线性度、重复性、迟滞性相较于常温最大变化不超过0.0393%,说明该封装结构满足高温恶劣环境下的应用需求,验证了倒装式无引线高温压力传感器封装技术的可行性。 展开更多
关键词 高温压力传感器 无引线封装 有限元方法 热-力耦合仿真
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SOI全硅无引线MEMS高温压力传感器的设计
7
作者 吴思佳 陈士涛 +2 位作者 陈志亮 王鹏 王文婧 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第5期103-106,111,共5页
介绍了一种基于绝缘体上硅(SOI)材料的微机电系统(MEMS)压阻式高温压力传感器。传感器的压力敏感芯片采用E型膜结构,缓解灵敏度与线性度无法协调的矛盾;采用氧化的单晶硅(Si)而非硼硅(B-Si)玻璃与传感器芯片进行硅-硅(Si-Si)直接键合,... 介绍了一种基于绝缘体上硅(SOI)材料的微机电系统(MEMS)压阻式高温压力传感器。传感器的压力敏感芯片采用E型膜结构,缓解灵敏度与线性度无法协调的矛盾;采用氧化的单晶硅(Si)而非硼硅(B-Si)玻璃与传感器芯片进行硅-硅(Si-Si)直接键合,相同的热膨胀系数使得传感器工作时的热失配应力减小;采用无引线封装技术,与传统封装技术相比,其减小了器件尺寸。设计传感器的压力量程为0~35 kPa,且能够在-40~200℃的温度范围内正常工作,满量程输出高于90 mV。 展开更多
关键词 微机电系统 绝缘体上硅 全硅 无引线封装 高温压力传感器
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高灵敏度SiC动态高温压力传感器仿真研究 被引量：3
8
作者 李强 梁庭 +2 位作者 雷程 李永伟 周行健 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第1期62-64,68,共4页
为了提高碳化硅(SiC)动态高温压力传感器的灵敏度,采用p型SiC材料,同时对传感器的敏感单元的不同结构———方膜和圆膜,利用Ansys软件进行了静力学仿真与分析,并完成了敏感芯片的尺寸设计。仿真结果表明:优化后的传感器输出灵敏度为14.2... 为了提高碳化硅(SiC)动态高温压力传感器的灵敏度,采用p型SiC材料,同时对传感器的敏感单元的不同结构———方膜和圆膜,利用Ansys软件进行了静力学仿真与分析,并完成了敏感芯片的尺寸设计。仿真结果表明:优化后的传感器输出灵敏度为14.2μV/(V·kPa)。在100~600℃内非线性误差小于1.53%。动态仿真表明:传感器的固有频率为481kHz,传感器可以在160kHz高频环境中安全工作,该结果为进一步制备SiC高温压力传感器奠定了理论支撑。 展开更多
关键词 碳化硅 高温压力传感器 有限元分析 高灵敏度
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无引线封装的SOI高温压力传感器设计 被引量：2
9
作者 杨立军 陈梦豪 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第11期63-67,共5页
为解决高温环境下的压力监测问题,对无引线封装压力传感器进行了研究。首先,对高温压力敏感芯片进行设计,使用绝缘体上硅(SOI)材料提高了敏感芯片的高温稳定性;使用Ti⁃Pt⁃Au复合电极提高了金属电极与硅引线之间欧姆接触的可靠性。使用... 为解决高温环境下的压力监测问题,对无引线封装压力传感器进行了研究。首先,对高温压力敏感芯片进行设计,使用绝缘体上硅(SOI)材料提高了敏感芯片的高温稳定性;使用Ti⁃Pt⁃Au复合电极提高了金属电极与硅引线之间欧姆接触的可靠性。使用导电银浆实现敏感芯片电极和基座引脚的电连接,使用玻璃浆料实现芯片与基座的耐高温封装。利用同步热分析仪对导电银浆和玻璃浆料进行了DSC⁃TG同步分析,并借助扫描电镜对其微观形貌进行对比观察,确定其最佳烧结工艺曲线。对封装后的压力传感器进行测试,结果表明:传感器在25~300℃范围内具备优异的性能,综合精度可达0.25%FS。 展开更多
关键词 无引线封装 耐高温环境 压力传感器 浆料烧结
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SiC高温压力传感器动态性能研究 被引量：1
10
作者 周行健 雷程 +2 位作者 梁庭 钟明 李培仪 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第10期27-30,共4页
面向航空发动机测试等恶劣复杂测试环境中动态压力测试需求,本文从芯片及封装结构设计、性能模拟仿真、器件制作工艺及传感器动态性能测试方面对碳化硅(SiC)高温压力传感器动态性能进行了系统研究。仿真结果表明:传感器频响为32.4kHz,... 面向航空发动机测试等恶劣复杂测试环境中动态压力测试需求,本文从芯片及封装结构设计、性能模拟仿真、器件制作工艺及传感器动态性能测试方面对碳化硅(SiC)高温压力传感器动态性能进行了系统研究。仿真结果表明:传感器频响为32.4kHz,上升时间为40μs。测试结果表明:传感器的频响不低于5kHz,上升时间为93μs。此传感器具有动态响应频率高、冲击信号响应速度快特点,为航空发动机内脉动压力测量提供了技术支持。 展开更多
关键词 航空发动机 碳化硅 高温压力传感器 动态性能 脉动压力测量
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MEMS高温压力传感器耐高温引线结构优化 被引量：1
11
作者 刘润鹏 雷程 +1 位作者 梁庭 杜康乐 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期386-391,共6页
绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器可在高温(高于125℃)下工作。通常情况下构成惠斯通电桥的电阻单独处于压力敏感区,以提高其灵敏度,但在其工作期间压力传感器器件区电阻重掺区与金属引线连接处存在一定高度差,在加压加电高温环境下此处... 绝缘体上硅(SOI)高温压力传感器可在高温(高于125℃)下工作。通常情况下构成惠斯通电桥的电阻单独处于压力敏感区,以提高其灵敏度,但在其工作期间压力传感器器件区电阻重掺区与金属引线连接处存在一定高度差,在加压加电高温环境下此处热应力变大,金属引线因过热而出现金属引线断裂或失效,无法满足高温需求。在此基础上研究了一种硅引线技术,使其与压敏电阻处于同一高度层,金属引线平铺在硅引线上端,经退火后形成良好的欧姆接触。实验测试表明,该方案能使压力传感器在300℃高温环境下正常工作,金属引线与电阻区连接完好,传感器敏感区应力降低接近50%,且优化后传感器灵敏度符合设计要求。 展开更多
关键词 绝缘体上硅(SOI) 高温压力传感器 器件区电阻 高度差 硅引线
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高温压力传感器用多晶硅-AlN-硅单晶基片 被引量：1
12
作者 李辉 孙以材 +2 位作者 潘国峰 李金 李鹏 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2007年第5期7-10,共4页
论述纳米多晶硅-氮化铝隔膜-硅单晶衬底基片的研制。此基片可供制造高温力学量传感器。其要点是在力敏电阻条与硅弹性膜之间利用AlN进行绝缘隔离。AlN与硅的热膨胀系数接近,附着力高,耐击穿性好。又具有高化学稳定性,高热导率,对于压力... 论述纳米多晶硅-氮化铝隔膜-硅单晶衬底基片的研制。此基片可供制造高温力学量传感器。其要点是在力敏电阻条与硅弹性膜之间利用AlN进行绝缘隔离。AlN与硅的热膨胀系数接近,附着力高,耐击穿性好。又具有高化学稳定性,高热导率,对于压力传感器的电桥散热特别有利,可解决压力传感器启动时的零点时漂。由于无P-N结,力敏电阻无反向漏电,因此用此基片制造的力学量传感器的特性好(零点电漂移及热漂移小、非线性小)。力敏电阻条由纳米多晶硅构成。利用在600℃退火Al诱导晶化能使溅射得到的非晶硅转化成纳米多晶硅。 展开更多
关键词 多晶硅 氮化铝薄膜 高温压力传感器 直流磁控反应溅射
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多晶硅集成高温压力传感器研究 被引量：2
13
作者 张威 王阳元 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第11期1736-1738,共3页
高温压力传感器因其特殊的应用环境而日益受到人们的重视 .一些特殊的材料如SiC、SOI等可以用来制作高温压力传感器 ,但是由于成本较高或加工难度大等原因 ,尚未得到广泛应用 .本文提出了一种新型的高温压力传感器 ,采用多晶硅作为压敏... 高温压力传感器因其特殊的应用环境而日益受到人们的重视 .一些特殊的材料如SiC、SOI等可以用来制作高温压力传感器 ,但是由于成本较高或加工难度大等原因 ,尚未得到广泛应用 .本文提出了一种新型的高温压力传感器 ,采用多晶硅作为压敏电阻 ,同时采用新的工艺措施与全耗尽CMOS放大电路集成在一起 ,将输出电压转换为 0～ +5V的输出信号 .通过模拟与投片实验 ,得到了优化的多晶硅注入浓度 ,从而使其压阻温度系数在 - 4 0℃～ 180℃范围内接近于零 . 展开更多
关键词 集成 CMOS 多晶硅 压力传感器
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基于共晶焊技术的高温压力传感器无引线封装技术研究
14
作者 王宇峰 王丙寅 +2 位作者 赵艳栋 雷程 梁庭 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2024年第9期18-21,27,共5页
针对MEMS高温压力传感器在高温特种环境下存在引线电学失效的不可靠性因素,制备了基于共晶焊技术的无引线封装SOI高温压阻式压力传感器。利用金锗合金焊料共晶焊接技术完成芯片与陶瓷基板的焊盘之间的连接。推力测试结果表明:其焊接强... 针对MEMS高温压力传感器在高温特种环境下存在引线电学失效的不可靠性因素,制备了基于共晶焊技术的无引线封装SOI高温压阻式压力传感器。利用金锗合金焊料共晶焊接技术完成芯片与陶瓷基板的焊盘之间的连接。推力测试结果表明:其焊接强度最大值可达28.30 MPa,均值约为26.47 MPa。完成300℃环境下的老化后,其300℃高温环境下零点漂移为0.216%,时漂约为7.64μV/h。老化后常温静态压力测试线性度为0.126%,迟滞为0.136%,重复性为0.197%,均小于2‰,基本误差为0.433%。研究结果验证了金锗焊料共晶焊接制备无引线封装压力传感器的技术路线可行性。 展开更多
关键词 微机电系统(MEMS) 共晶 无引线封装 高温压力传感器 二元合金
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半导体高温压力传感器的静电键合技术 被引量：4
15
作者 张生才 赵毅强 +3 位作者 刘艳艳 姚素英 张为 曲宏伟 《传感技术学报》 CAS CSCD 2002年第2期150-152,共3页
本文论述了多晶硅高温压力传感器中的硅 玻璃静电键合技术 ,包括硅 玻璃静电键合机理 ,键合强度及键合后残余应力的改善措施 .通过大批量键合封接实验 ,键合的成品率达到 95
关键词 多晶硅高温压力传感器 静电键合 键合强度 残余应力
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高温压力传感器温度特性的芯片内补偿技术 被引量：2
16
作者 曲宏伟 姚素英 +2 位作者 张生才 赵毅强 张为 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期212-214,217,共4页
本文在分析、测试多晶硅高温压力传感器温度特性的基础上 ,提出了一种新的改善传感器温度特性的措施。通过在压力传感器芯片上集成低阻值的多晶硅电阻网络与温度传感器 ,不仅可以很好的补偿传感器的零点温漂 ,也可以借助传感器信号处理... 本文在分析、测试多晶硅高温压力传感器温度特性的基础上 ,提出了一种新的改善传感器温度特性的措施。通过在压力传感器芯片上集成低阻值的多晶硅电阻网络与温度传感器 ,不仅可以很好的补偿传感器的零点温漂 ,也可以借助传感器信号处理单元 ,方便地实现对灵敏度温度系数的补偿。经补偿 ,传感器的零点温漂达到 1× 10 -4/℃ ,灵敏度温漂小于 -2× 10 -4/℃。实验表明 :该方法的补偿温区宽 ,通用性强 。 展开更多
关键词 温度特性 多晶硅高温压力传感器 零位失调 灵敏度 温度补偿
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一种耐瞬时高温燃气冲击的压力传感器
17
作者 孙光岩 周博 傅巍 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第7期85-88,共4页
针对瞬时高温燃气冲击的压力传感器在高温1000℃燃气压力冲击的环境下产生的破坏性的问题,设计了一种有效的引压方法,对引压管结构进行设计,在内部增加阻尼管,通过引入阻尼管,可以使与芯片接触的燃气温度降低至300℃以下,使传感器可靠... 针对瞬时高温燃气冲击的压力传感器在高温1000℃燃气压力冲击的环境下产生的破坏性的问题,设计了一种有效的引压方法,对引压管结构进行设计,在内部增加阻尼管,通过引入阻尼管,可以使与芯片接触的燃气温度降低至300℃以下,使传感器可靠工作。另外,通过引压系统内部的阻尼设计,可以使传感器能够承受较大瞬时燃气压力的冲击。通过试验验证及热力学仿真分析可以得出,该传感器引压系统的结构设计,可以使传感器能够满足瞬时高温燃气压力冲击的环境要求,达到精准测量的目的。 展开更多
关键词 高温燃气 冲击 压力传感器
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半导体高温压力传感器的静电键合技术 被引量：1
18
作者 赵毅强 张生才 +3 位作者 姚素英 张为 曲宏伟 张维新 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第6期773-775,共3页
分析了硅-玻璃静电键合机制,讨论了键合强度与玻璃表面、温度、键合电压的关系;通过缓慢降温等措施减小了键合后的残余应力.针对多晶硅高温压力传感器设计研制了一套装置,给出了其工作机制和键合电流-时间(I-t)关系.经大批量键合封接实... 分析了硅-玻璃静电键合机制,讨论了键合强度与玻璃表面、温度、键合电压的关系;通过缓慢降温等措施减小了键合后的残余应力.针对多晶硅高温压力传感器设计研制了一套装置,给出了其工作机制和键合电流-时间(I-t)关系.经大批量键合封接实验,键合的成品率达到95％以上,有效提高了多晶硅高温压力传感器的可靠性. 展开更多
关键词 半导体 多晶硅高温压力传感器 静电键合 键合强度 残余应力 设计
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高温压力传感器现状与展望 被引量：16
19
作者 张为 姚素英 +2 位作者 张生才 刘艳艳 曲宏伟 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2002年第4期6-8,共3页
论述了多晶硅、SOI(绝缘体上硅 )、碳化硅、SOS(蓝宝石上硅 )、石英、溅射合金薄膜、陶瓷厚膜和光纤等高温压力传感器的基本结构、工作原理、特点及研究现状 ,展望了压力传感器的未来。
关键词 高温压力传感器 多晶硅 SOI 碳化硅 石英晶体
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MEMS高温压力传感器研究与进展 被引量：20
20
作者 张冬至 胡国清 陈昌伟 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2009年第11期4-6,16,共4页
MEMS高温压力传感器随着新型半导体材料和加工工艺的不断深入研究而迅速发展,近年来这一研究方向涌现出不少研究成果。对国内外具有主导影响的多晶硅、SOI、SOS、金刚石薄膜、SiC、电容式、声表面波、光纤式等几类耐高温压力传感器的研... MEMS高温压力传感器随着新型半导体材料和加工工艺的不断深入研究而迅速发展,近年来这一研究方向涌现出不少研究成果。对国内外具有主导影响的多晶硅、SOI、SOS、金刚石薄膜、SiC、电容式、声表面波、光纤式等几类耐高温压力传感器的研究进展、技术关键及应用情况等做回顾论述,并针对各自的主要优缺点进行对比分析和讨论,最后展望了高温压力传感器的发展趋势。 展开更多
关键词 高温 压力传感器 多晶硅 碳化硅 金刚石薄膜 声表面波光纤
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