硅压力传感器的疑难问题

2011-03-01 22:45:11来源: 互联网
 
硅压力传感器芯片的性能受温度的影响非常大,主要表现为零点和灵敏度随温度变化而发生漂移,产生漂移的根本原因在:在工艺制作中,组成惠斯登电桥的四个电阻条的表面掺杂浓度和扩散电阻条宽度不可能完全一致,致使四个电阻的阻值不完全相等,温度系数不相等,导致当输入压力为0时,电桥输出不为0,同时该输出随温度的变化而发生漂移,即零点温度漂移;半导体的温度特性导致压阻系数随温度变化,导致压力灵敏也随温度发生漂移;此外,后道工序的芯片与玻璃的静电封装、粘接、硅油及容腔设计等都会附加温度影响。综上因素,对封装后的压力传感器(不带温补芯体)的补偿包括零点偏移校准、零点温度漂移补偿和灵敏度温度补偿。

对已经封装好的压阻式压力传感器的温度补偿一般是在其桥臂串并联电阻或者热敏电阻等方法来实现。而这些方法只能用于精度较低的场合。由于补偿电阻与压力传感器中惠斯登电桥的电阻系数不一致,测试也比较困难,所以无论哪种温度补偿方式都无法达到良好的效果,对于要求较高的应用领域(如医疗设备、气动控制等)这些补偿方法很难实现。因此,压力传感器的温度补偿一直是困扰用户的难题所在,也是压力传感器研究和生产的一个关键技术问题。

其次是微压、低压传感器的制造技术和工艺比较高,所涉及到的制造设备非常昂贵。现在市面低压量程压力传感器比较少,价格不菲。与之相反,高压量程的压力传感器的制造成本却比较低。所以,微压、低压传感器的精度和价格也是用户所担忧的问题。

最后是压力传感器晶圆的封装技术已经成为MEMS生产中的瓶颈。MEMS产品早期的封装技术大多数是借用半导体IC领域中现成的封装工艺,不过,由于各类产品的使用范围和应用环境的差异,其封装也没有统一的形式,应根据具体的使用情况选择适当的封装形式。同时,在MEMS产品的制造过程中,封装只能单个进行而不能大批量同时进行。封装在MEMS产品总费用中约占据40%-60%的比例,封装技术已成为MEMS生产中的关键技术之一。通常MEMS产品的量比较小,代工厂就不愿意进行MEMS产品的封装和测试,绝大多数压力传感器的封装都由国外完成。因此,压力传感器的封装是否可靠也是用户忧虑所在。

美国SMI公司专业生产各种硅微结构压力传感器,拥有独特的低压膜技术、先进的深度离子刻蚀(DRIE)和等离子焊接能力。SMI公司生产的微压传感器、低压传感器在市场上独具特色,低压量程压力传感器精度至今仍为同类产品的20倍以上。

SMI公司生产压力传感器SM58系列压力传感器解决了以上所介绍的种种难题,省去了繁琐的温度补偿电路和放大电路,用户很容易使用。SM58系列压力传感器结合了美国最先进的压力传感器技术与CMOS数字信号处理技术生产出具有信号放大、校准和温度补偿的压力传感器。SM58系列具有如下优点:

(1)放大、校准和温度补偿;
(2)多级压力非线性修正,校准电压输出为0.5V~4.5V;
(3)更正数字温度和校准压力信号可通过I2C接口;
(4)直接输出经放大校准的模拟信号;
(5)输出与输入电压成正比;
(6)SMI独特的低压膜允许全面的防扩散压力范围0~0.15psi;
(7)温补范围为0~70°C,满足绝大部分用户的需求;
(8)有表压、差压和绝压配置,有微压和低压等量程。

广泛应用于汽车车用压力传感器、气压计、医疗设备、风力控制、空气流量计、呼吸器和通风机等等。

关键字:疑难

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2011/0301/article_652.html
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