[發明專利]一種高精度硅基壓阻式壓力傳感器

在審

• 申請號: 202110217698.2
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN113008438A
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發明（設計）人: 楊浩;徐鑫;鄭東飛;袁海
• 申請（專利權）人: 西安微電子技術研究所
• 主分類號: G01L9/02
• 分類號: G01L9/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種高精度硅基壓阻式壓力傳感器，屬于硅基集成壓力傳感器設計技術領域。包括厚膜陶瓷基板，厚膜陶瓷基板的正面設有氣壓檢測口，厚膜陶瓷基板的背面設有陶瓷封裝體，陶瓷封裝體內部的厚膜陶瓷基板區域上設有硅基壓力傳感器芯片和伺服電路；其中，硅基壓力傳感器芯片通過鍵合方式實現電氣連接。本發明所述高精度硅基壓阻式壓力傳感器，具有溫度補償功能，減小補償誤差，能夠滿足高精度應用場合的技術需求。

技術領域

本發明屬于硅基集成壓力傳感器設計技術領域，涉及一種高精度硅基壓阻式壓力傳感器。

背景技術

硅壓阻式壓力傳感器有較好的介質相容性和長期穩定性，靈敏度高、動態響應快、測量精度較高，并且成本較低，易于與系統集成，可快速進行批量生產，廣泛應用于航天飛行器的遙測、推進系統，航空油壓檢測、深水探測、醫療設備、單兵作戰供給系統、自動駕駛輔助系統等軍事與民生領域，應用前景廣闊。傳統的壓阻式壓力傳感器工作溫度范圍較小，應用場合范圍受到限制，溫度漂移、非線性度誤差較大，需要后級系統進行處理，故設計小型化、具有溫度補償功能的高精度硅基壓阻式壓力傳感器對于提升航空航天檢測系統性能、實現武器裝備的高精度一體化集成具有重要意義。

傳統壓阻式壓力傳感器存在以下缺點：1、工作溫度范圍較窄。傳統壓阻式壓力傳感器工作溫度范圍為-40℃～85℃，在深空探測、高寒地區車載控制系統、彈載控制系統等環境溫度惡劣條件下應用受限，本發明的工作溫度范圍為-55℃～125℃，極大地拓展了壓阻式壓力傳感器的應用場合。2、非線性度誤差大、溫度漂移大，無法應用于高精度應用場合。傳統壓阻式壓力傳感器非線性度誤差在1％FS之內、溫度系數在1％FS/℃之內，在機載油壓控制系統、航天飛行器控制等領域應用時需要系統對傳感器輸出進行補償，增加了系統的復雜度和體積，不利于實現武器裝備的小型化、一體化。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種高精度硅基壓阻式壓力傳感器，具有溫度補償功能，減小補償誤差，能夠滿足高精度應用場合的技術需求。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明公開了一種高精度硅基壓阻式壓力傳感器，包括厚膜陶瓷基板，厚膜陶瓷基板的正面設有氣壓檢測口，厚膜陶瓷基板的背面設有陶瓷封裝體，陶瓷封裝體內部的厚膜陶瓷基板區域上設有硅基壓力傳感器芯片和伺服電路；其中，硅基壓力傳感器芯片、伺服電路與厚膜陶瓷基板通過鍵合方式實現電氣連接。

優選地，厚膜陶瓷基板的正面和反面均設有焊盤，焊盤上設有F型插針。

優選地，伺服電路與硅基壓力傳感器芯片距離小于3mm。

優選地，硅基壓力傳感器芯片和伺服電路均采用裸芯片粘接在厚膜陶瓷基板的背面。

優選地，厚膜陶瓷基板的正面設有兩個氣壓檢測口。

優選地，氣壓檢測口粘接固定在厚膜陶瓷基板的正面。

優選地，硅基壓力傳感器芯片采用集成電路平面工藝制得：在N型片上通過雜質擴散、離子注入制作力敏電阻，將所得力敏電阻連接成惠斯通電橋結構制得硅基壓力傳感器芯片。

優選地，其輸入壓力范圍為0～3PSI，其最大輸出電壓為5V。

優選地，其非線性度誤差小于0.1％FS，其滿量程溫度漂移小于0.3％FS/℃，其零點溫度漂移小于0.2％FS。

與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：