[發明專利]一種耐高溫碳化硅壓力傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 202010469840.8
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111707404B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 趙玉龍;王魯康;趙友;龔濤波
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L29/84
• 分類號: H01L29/84;G01L9/06;B81C1/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 姚詠華

1.一種耐高溫碳化硅壓力傳感器，其特征在于，包括：壓敏芯片（1）和封裝結構，壓敏芯片（1）固定設置在封裝結構中，所述壓敏芯片（1）為4H-SiC；

壓敏芯片（1）的正面中心位置設置有敏感膜片（101），圍繞敏感膜片（101）設置有四個4H-SiC體型引線（103），四個4H-SiC體型引線（103）分別設置在壓敏芯片（1）四角處；4H-SiC體型引線（103）是長度和寬度尺寸近似相等、高摻雜濃度的片狀碳化硅晶體，由N型高摻雜外延層（201）刻蝕形成；每一個4H-SiC體型引線（103）的外側邊和壓敏芯片（1）的外側邊重合，內側邊和敏感膜片（101）邊部接觸，相鄰的4H-SiC體型引線（103）之間設置有隔離槽（104），每一個4H-SiC體型引線（103）中設置有金屬焊盤（105），四個金屬焊盤（105）圍繞壓敏芯片（1）的中心等分布置；

所述敏感膜片（101）上沿其周向等分設置有四對壓敏電阻條（106），每一對壓敏電阻條（106）包括兩個單獨電阻條（1063），每一對壓敏電阻條（106）中的兩個單獨電阻條（1063）通過短金屬引線（107）連通，每一個單獨電阻條（1063）通過一個長金屬引線（108）和一個4H-SiC體型引線（103）連通，一個4H-SiC體型引線（103）連通有兩個單獨電阻條（1063）；

金屬焊盤（105）和4H-SiC體型引線（103）的連接區域，短金屬引線（107）和壓敏電阻條（106）的連接區域，長金屬引線（108）和4H-SiC體型引線（103）的連接區域共同組成歐姆接觸區（109）。

2.根據權利要求1所述的一種耐高溫碳化硅壓力傳感器，其特征在于，四對壓敏電阻條（106）均沿X方向設置，四對壓敏電阻條（106）包括兩對第一壓敏電阻條（1061）和兩對第二壓敏電阻條（1062）；兩對第一壓敏電阻條（1061）相對于Y方向中心線對稱，兩對第二壓敏電阻條（1062）相對于X方向中心線對稱；每一對第一壓敏電阻條（1061）中的兩個單獨電阻條（1063）相對于X方向中心線對稱，每一對第二壓敏電阻條（1062）中的單獨電阻條（1063）在Y方向中心線兩邊的距離相等。

3.根據權利要求1所述的一種耐高溫碳化硅壓力傳感器，其特征在于，所述金屬焊盤（105）、短金屬引線（107）和長金屬引線（108）均為多層金屬及金屬化合物組合，自上而下分別為Ti、TiN和Pt。

4.根據權利要求1-3任意一項所述的耐高溫碳化硅壓力傳感器，其特征在于，所述封裝結構包括蓋板（2）和四個鉑線（7），蓋板（2）的正面和壓敏芯片（1）的正面鍵合，蓋板（2）的背面固定連接有底座（3）；底座（3）的外側壁通過焊接連接有管殼（4）和保護帽（5），保護帽（5）在管殼（4）的上部，保護帽（5）將壓敏芯片（1）和蓋板（2）罩在底座（3）和保護帽（5）之間；管殼（4）的底部固定連接有螺紋管（6）；四個鉑線（7）從上到下依次貫穿蓋板（2）和底座（3）；每一個鉑線（7）上端分別和一個金屬焊盤（105）固定連接，下端固定設置在螺紋管（6）中。

5.根據權利要求4所述的一種耐高溫碳化硅壓力傳感器，其特征在于，蓋板（2）和底座（3）之間通過高性能陶瓷膠（2004）粘結。

6.根據權利要求4所述的一種耐高溫碳化硅壓力傳感器，其特征在于，蓋板（2）和4H-SiC體型引線（103）同質鍵合。

7.根據權利要求4所述的一種耐高溫碳化硅壓力傳感器，其特征在于，蓋板（2）中開設有四個第一通孔（2002），底座（3）中開設有四個第二通孔（3001）；每一個鉑線（7）從下到上依次穿過一個第二通孔（3001）和一個第一通孔（2002）；第一通孔（2002）的直徑大于金屬焊盤（105）的直徑，第二通孔（3001）和第一通孔（2002）內填充有導電漿料（2003）。

8.根據權利要求4所述的一種耐高溫碳化硅壓力傳感器，其特征在于，所述蓋板（2）的正面開設第二凹腔（2001）；壓敏芯片（1）的背面開設有第一凹腔（102），第一凹腔（102）的直徑及圓心和敏感膜片（101）相同。