1、汽車用MEMS壓力傳感器的研制及應用摘要：本文介紹了采用擴散硅壓力芯片和MEMS封裝技術研制汽車壓力傳感器的過程。項目研制的重點在于對應變壓阻芯片的力學特性，封裝技術、引線鍵合的特點及難點、信號調制等關鍵應用技術領域的分析研究，試驗驗證等。通過對應用產品的試驗驗證證實，本項目成果滿足設計和應用的要求，產品達到國內同類產品的領先水平。關鍵詞 微電機系統，壓力傳感器，設計，封裝，應用Key words:MEMS，Pressure sensor，Design, Package,Application簡介汽車傳感器作為汽車電子控制系統的信息源，是汽車電子控制系統的關鍵部件，也是汽車電子技術領域研究的核

2、心內容之一。汽車傳感器的發展水平很大程度上決定了汽車電子化和智能化的水平。傳感器作為汽車儀表和電子控制裝置的重要部件，分布在汽車的各個控制系統中。如：發動機燃油控制系統、制動控制系統及車身控制系統等，均離不開高性能的傳感器。據賽迪數據（CCID）統計顯示，目前一輛普通汽車上的傳感器大約20多個，而有些高檔轎車上的傳感器多達200多個。預測2005年中國汽車電子產品總產值將達到1050億元，而未來的3至5年，電子信息產業同汽車工業通過融合將形成4000億美元的汽車電子市場。隨著中國汽車產業的快速發展，傳感器無疑將成為未來3-5年內增長速度最快的產業。傳統的傳感器由于體積和重量大、精度低，在汽車上

3、的應用受到很大的限制。MEMS（MICRO ELECTRONIC & MECHANICAL SYSTEM）是在集成電路生產技術和專用的微機電加工方法的基礎上蓬勃發展起來的高新科技，用MEMS技術研制的微型傳感器具有體積小、重量輕、響應快、靈敏度高、易于批量生產、成本低的優勢。它們已經開始逐步取代基于傳統機電技術的傳感器。本項目是根據東風有限公司研發的柴油電噴發動機Dci11和T1汽車平臺的需求提出的。通過對產品的技術要求和使用狀態需求的分析，確定本項目采用MEMS技術。其型號產品為：機油壓力傳感器（D50 10 437049A N63）制動氣壓傳感器（3682610-C0100）項目研制完成后

4、，其應用產品不僅可以滿足東風有限在機油壓力監測、空氣制動系統壓力監測的需求，取代進口CKD件；同時還將運用到其他電子控制系統上，如ECAS系統、輪胎氣壓監測系統，發動機供油系統共軌壓力(common rail pressure)的監測等，具有廣闊的市場前景。1汽車MEMS壓力傳感器的功能設計定義1、預期功能及主要技術指標（1）產品的主要功能及用途： MEMS 壓力傳感器是基于SiO2 的多晶硅（低壓環境）或氮化硅（高壓環境）壓力傳感器，主要用于監測汽車各系統的工作壓力（油壓、氣壓等）。本項目的研制主要應用于DCI11柴油發動機的機油壓力傳感器、T1車型用制動氣壓傳感器，同時它的系列產品還將應用

5、于輪胎壓力監測傳感器和發動機主油道軌壓監測、ECAS系統氣囊壓力的監測以及加速度和振動參數的監測等。測量壓力范圍從負壓（-0.1MPa）到 160MPa（加速度測量除外）,溫度范圍從-40 - +125。（2）主要技術指標如下:1、 項目產品綜合性能指標：測量范圍：0160MPa(common rail pressure) 01.6MPa(oil pressure)溫度范圍：-40150壓力遲滯：0.05%溫度遲滯：0.05%功耗：1mW斷裂壓力：208MPa(30000PSI)-高壓傳感器傳感器經過信號電路芯片條理后的輸出特性可根據用戶的要求進行定制設計。2、機油壓力傳感器（D50 10 4

6、37049A N63）電源電壓：DC5V電源供給電流：8mA (max)工作溫度：-40 - +125輸出電流：1mA （max）工作壓力范圍：-0.07 - 0.6MPa輸出電壓范圍：0.585 - 4.5 VDC /0-0.54MPa 線性輸出3、制動氣壓傳感器（3682610-C0100）電源電壓：DC5V儲存溫度：-40 - +95工作溫度：-40 - +85基準工作電壓：5V DC最大工作電壓：7V DC標稱壓力：0 - 1.47MPa工作壓力范圍：0 - 1.6MPa輸出電壓范圍：0.5 - 4.5 VDC /0-1.47MPa 線性輸出4、性能應符合的標準和規范QC/T413-2

7、002 汽車電氣設備基本技術條件抗干擾性能通過ISO7637標準的測試63EQC-01-2005 機油壓力（電子）傳感器QC/T8-98汽車壓力表CAN通信規范符合J1939 J1587標準的規定2、技術方案設計21 設計方案的選擇（1） 機油壓力傳感器采用新的硅工藝傳感器芯片，針對機油壓力傳感器的抗高低溫、耐惡劣環境等特性要求，采用特殊的封裝設計與并進行驗證測試，對傳感器溫度特性進行補償和防電磁干擾處理，分析失效機理及其預防措施，在生產過程中結合批量檢測技術，通過各種標準的可靠性測試以及工作壽命等的考核，使產品符合汽車環境可靠性要求，同時能夠滿足大批量、高成品率的生產要求。（2） 制動氣壓傳

8、感器采用新的硅工藝傳感器芯片，針對氣壓傳感器的抗高低溫特性等要求，采用硅膠進行保護，并對封裝進行驗證測試，對傳感器溫度特性進行補償和防電磁干擾處理，分析失效機理及其預防措施，在生產過程中結合批量檢測技術，通過各種標準的可靠性測試以及工作壽命等的考核，使產品符合汽車環境可靠性要求，同時能夠滿足大批量、高成品率的生產要求。22 關鍵技術的開發根據項目的技術要求，我們將項目產品的設計工作分為四個部分：即壓力敏感芯片的設計、壓力敏感芯片的封裝設計與工藝設計、傳感器調理電路的設計和傳感器外形結構設計。其中：211壓力敏感芯片的設計本項目采用的是基于硅壓阻效應的MEMS壓力敏感芯片。該芯片采用集成工藝技術

9、經過摻雜、擴散，沿單晶硅片上的特定晶向，制成應變電阻，構成惠斯通電橋，利用硅材料的彈性力學特性，在同一硅材料上進行各向異性微加工，就制成了一個集力敏與力電轉換檢測于一體的擴散硅傳感器，截面圖如圖1所示 圖1. 壓力傳感器芯片結構示意圖 圖2. 壓力傳感器芯片版圖在材料選擇、芯片薄膜大小與膜厚的設計、壓敏電阻在硅薄膜上位置的設計、壓敏電阻的制作工藝、結構尺寸和阻值的設計等方面進行了研究，并對所設計的傳感器靈敏度作了估算。壓力傳感器芯片結構為：1）芯片材料：以雙面拋光晶向4英寸N型單晶硅片作襯底，硅片厚度為5005m；采用擴散工藝制作P電阻，用PN結作終止刻蝕，用化學方法形成硅杯。2）芯片指標：測

10、量量程：按需要確定，方膜邊長設為1000m，膜的厚度為25m，橋路電阻為5K；圖2為所設計的壓力傳感芯片版圖。3）壓力傳感器的靈敏度分析當壓阻發生變化時，其輸出電壓信號的變化為： （1）由該式可求出傳感器得靈敏度。在恒壓工作情況下，壓力傳感器的靈敏度（SV）定義為每單位壓力變化引起輸出信號的相對變化量： （2）假設將電阻布置在薄膜邊沿，在350500m的區間，其正交應力之差為250MPa，應用式（2）可求出壓力傳感器的靈敏度為0.1725mV /V-KPa。222壓力敏感芯片的封裝設計與工藝設計（1） 機油壓力傳感器根據項目的技術要求，機油壓力傳感器需要直接暴露在被測量的機油中，因此，必須采用

11、既能保護芯片又能保證所感受到的壓力能夠正常傳遞到敏感芯片上的封裝方法。因此對傳感器壓力敏感芯片采用了氣密充油的不銹鋼封裝（圖3所示）。圖.3機油壓力傳感器敏感芯片封裝外型采用這種封裝的產品可以滿足以下幾方面的要求：1）機械上是堅固的，抗振動，抗沖擊；2）避免熱應力對芯片的影響；3）電氣上芯片與環境或大地是絕緣的；4）是電磁屏敝的；5）用氣密的方式隔離機油；6）低的價格，封裝形式與標準制造工藝兼容。機油壓力傳感器的封裝與工藝設計主要包括：隔離膜片的設計、傳感器封裝結構設計、封裝材料設計和封裝工藝設計。圖4是機油壓力傳感器的封裝設計三維模型圖,圖5是剖面示意圖。 圖4 圖51) 不銹鋼隔離膜片的設

12、計根據產品的技術要求，不銹鋼隔離膜片應在測量壓力范圍內的變形是處在線彈性范圍內的。為了提高膜片的變形量，并增加其線性范圍，我們選擇波紋狀作為不銹鋼隔離膜片，如圖6所示。 圖6. 不銹鋼波紋片這種波狀的薄膜在同樣的載荷下既能產生較大的變形，又能增加線性范圍。其撓度y與壓力P的關系表達式為： （3）其中 ， （4）式中q是薄膜波形特征因子，對正弦波型其q為： （5）式中，h膜片的厚度，R膜片的半徑，s波形弧長；H波形深度；L波形空間周期。對平的薄膜q1，波形的精確程度對q幾乎沒有影響，因此矩形波形一般可用正弦波近似。為保證壓力傳感器波紋片上感受到的壓力能正常傳遞到壓力敏感芯片上，需要在波紋片和壓力

13、敏感芯片間充注硅油。硅油優良的絕緣性能，又保證了敏感芯片與傳感器外殼間的絕緣程度可以滿足產品設計的要求。我們應用了小變形理論，導出了充油腔體的體積變化與壓力的關系如下： （6）式中V為填充油的體積變化，E為不銹鋼膜片的楊氏模量，為泊松比，h為膜片的厚度，a為膜片的半徑。若硅油體積不發生變化，即硅油為不可壓縮的液體，那么，外界壓力將通過硅油無損耗的直接傳遞到硅膜片上，此時硅膜片將發生變形，因此，能準確的測出外界的壓力。為了分析壓力通過隔離薄膜的傳遞規律，我們對這種封裝形式的傳感器作如下假設，即假設硅油是不可壓縮的，不銹鋼膜片可看成周邊固支的圓形薄膜，則壓力通過硅油傳遞到硅薄膜將不引起任何附加損耗

14、。簡化模型如圖7所示。 圖7.隔離薄膜壓力傳感器彈性簡化模型當外界作用在傳感器上的壓力為P時，壓力通過不銹鋼膜片再由硅油傳遞到硅壓力膜片上，若不銹鋼膜片的彈性反作用力為Pm，硅的彈性反作用力為PSi，則有 （7）由此，可得： （8）式中Csi、Cm為常數，Dm為硅膠薄膜的剛度系數，可表示為，其中hm為隔離膜厚度，Em為楊氏模量，m為泊松比；Dsi為硅薄膜的剛度系數，可表示為：，其中his為硅薄膜的厚度，ESi為硅的楊氏模量，Si為硅的泊松比。（8）式表明：不銹鋼隔離薄膜的半徑越大、薄膜厚度越薄，壓力越容易通過硅油傳遞到硅芯片上，壓力的傳遞損失也越小。但硅油在外界壓力的作用下總是存在一定的體積變

15、化，從式（6）可以看出，沖油腔體的體積變化越小，壓力的變化也越小。因此，應盡量減小充油腔體的體積，減少硅油的充注量，進而減少硅油對壓力傳遞的影響。2)封裝結構設計我們設計的封裝結構如圖4、圖5所示。其中殼體內的陶瓷底座主要是為了減小充油腔體的體積，并且為敏感芯片的貼裝提供基底。傳感器的底層我們選用了用可伐（Kovar）材料制作的TO底座，封裝外殼采用不銹鋼材料制作。其中，敏感芯片、陶瓷和TO之間用貼片膠進行粘接；敏感芯片通過金絲健合，實現芯片與TO管腿的電連接；TO底座與不銹鋼外殼之間用儲能焊機焊接；不銹鋼波紋片與不銹鋼外殼之間用氬弧焊機焊接；殼體內的硅油采用真空灌油工藝進行灌注。3)封裝材料

16、設計封裝材料選用的合適與否，直接決定了封裝后傳感器的性能和質量。材料設計工作涉及到力學、電學和傳熱學等諸多問題。我們在封裝材料設計過程中，選用的可伐（Kovar，Fe-Ni-Co）作為TO金屬外殼的底座材料。可伐材料都具有很好的熱導率和比硅要高的熱脹系數，而且可伐材料相對比較便宜。可伐材料熱膨脹系數為5.3106/K（40-250），與玻璃焊料的熱膨脹系數很接近，容易用玻璃焊料在底座上焊接管腿，且氣密性較好。TO底座的實物圖如圖8所示。 圖8. TO底座 圖9.陶瓷底座選用陶瓷作為貼片底座和填充材料，主要是為了保證其與硅(敏感芯片底層材料)和可伐材料（TO底座）具有相近的熱膨脹系數，以實現三者

17、之間的熱匹配，進而減少溫度變化對敏感芯片及鍵合金絲的影響，保證產品的可靠性。陶瓷底座的實物圖如圖9所示。外殼及波紋片選用不銹鋼材料主要是為了增強傳感器的抗腐蝕能力。4)封裝工藝設計本項目研制的制動氣壓傳感器封裝實物圖如圖10所示。由于氣壓傳感器的接觸介質是空氣，其抗腐蝕要求相對較低，因此我們采用的是硅凝膠灌封的方式。敏感芯片直接貼裝在用可伐材料制作的TO底座上。其封裝結構、材料選擇和封裝工藝都較機油壓力傳感器簡單，其封裝設計內容也與機油壓力傳感器基本相同。針對機油壓力傳感器的使用環境對敏感芯片的影響，還設計了一套的生產工藝。包括：貼片鍵合工藝、焊接工藝、波紋片制造工藝、真空灌油工藝、氣密性檢測

18、工藝等等。經過實際生產驗證，這些工藝可以滿足產品批量生產的要求。 圖10兩種封裝的主要區別在于合理的選用硅凝膠，主要考慮的因素是能夠在汽車使用環境下保證膠的抗腐蝕性能和具有較低的成本。由于硅與可伐材料具有相近的熱膨脹系數，因此，將敏感芯片直接貼裝在TO底座上，對熱匹配沒有影響。 圖11是氣壓傳感器的封裝結構圖 圖.11223 傳感器調理電路的設計 傳感器調理電路的主要作用是對敏感芯片的輸出信號進行放大，并且對由于傳感器使用環境溫度變化而導致的傳感器零點漂移和靈敏度漂移進行補償。我們在電路設計上采用了零點補償與傳感器輸出整體補償相配合的方式，較好的解決了傳感器的在-40度到125度之間溫度補償問

19、題，保證了傳感器在這一較寬的溫度范圍內能夠滿足產品的設計精度要求。圖12是在進行溫度校準前的傳感器輸出曲線，圖11是經過溫度校準后的傳感器輸出曲線。 圖12 圖13其次，我們對電路結構設計進行了優化，用較為簡單的方式解決了傳感器的EMC問題，攻克了汽車用傳感器的這一技術難關。圖14是傳感器調理電路電原理圖。圖.14圖15傳感器外型圖224 傳感器外形結構設計（見圖15）225 主要工藝流程（見圖16）圖16. 機油壓力傳感器工藝流程圖226 早期失效和性能降低的機理分析在傳感器的制造中，芯片安裝在玻璃、硅、陶瓷或者金屬基座上，安裝的方法或者基座材料選擇不合適，或者使傳感器不能感知被測量或者環境

20、因素干擾傳感器對被測量的傳感。由于機油壓力傳感器需要和機油接觸，而機油具有腐蝕性，所以，機油壓力傳感器的封裝又需要采用波紋片來隔絕機油，又不妨礙壓力的傳遞。在傳感器的封裝過程中，如果處理不當，在今后的使用過程中，勢必會造成傳感器的失效或者性能降低，嚴重時還會引起傳感器的報廢。早期失效或者性能降低的主要原因是由材料、設計、質量控制、生產工藝、封裝等方面的問題所致。1) 敏感元件是由硅彈性體以及在硅芯片上利用熱擴散注入形成的擴散電阻組成的。彈性膜片采用的硅材料單晶拉制、切、磨、拋及隨后的加工過程中造成的損傷如位錯、微裂紋、劃傷等缺陷在熱和機械載荷的作用下，特別是在機械應力的作用下會發生一些位錯節的

21、滑移和微裂紋的擴展等微小變化，盡管這些變化是很小的，但當應力超過其強度極限或發生累積效應時，就會引起彈性膜片應力關系的不穩定，并逐漸演變成致命性失效。彈性膜片、擴散電阻等的失效將會使參數發生漂移，導致失效，膜片的破碎會導致傳感器完全失去功能；2) 體加工的壓力芯片需要與玻璃真空鍵合在一起實現絕壓測量。陽極鍵合與玻璃密封一樣是不導電的、氣密的、熱穩定的和化學穩定的，而且機械強度高。將硅片與陽極鍵合時，無論是芯片還是圓片，由于和硅有相接近的膨脹系數，封接所造成的熱應力是很小的。這對壓阻型壓力傳感器極為有利。不過，理論上是這樣說的，而實際生產中還時常出現開裂問題。表現為：(1)硅片與玻璃片封接后脫落

22、；(2)玻璃片炸裂。造成脫落的原因是材料拋亮平整度不夠，封接前清洗不干凈。開裂的原因是原始裂紋和微開裂，造成應力集中。封接時的熱循環又造成裂紋和開裂的傳播，如果這些現象不加以注意，就會在使用過程中導致缺陷更加嚴重，從而使得傳感器性能下降甚至失效；3) 壓力傳感器電信號的傳遞是通過引線連接的。也就是說，引線起著芯片上的電極與焊接在基座上接線柱之間連接的橋梁作用。引線連接的好壞直接影響到芯片是否工作以及性能。引線連接失效的主要原因有以下幾點：a 引線孔處Al-Si接觸處合金不良，硅或鋁氧化，導致連接不通-鍵合點斷開：主要原因是在刻蝕鋁保護層時，鋁電極表面上的低溫鈍化層沒有完全腐蝕干凈，剩余的低溫S

23、iO2薄層介于金絲和鋁電極之間，減小了金絲的鍵合拉力，在膜片變形造成的對金絲的反復拉扯中脫落。在熱壓焊的過程中,如果熱壓溫度控制得不太好或者鍵合時壓力不夠，導致在金絲和鋁界面沒能形成良好的金屬化合物以及鍵合點處的各種沾污是鍵合失效的主要原因。如果沒有嚴格的鍵合工藝質量的檢查，鍵合帶來的缺陷可能在樣品裝配前沒有被發現，但是，溫度和機械應力的作用，卻會導致不可逆轉的劣化，而造成鍵合點開裂，導致器件的失效；b 接觸處硅沉淀引起高接觸電阻，最終失效；c Kirklndall效應和電遷移現象（如圖19）。在400-500下熱處理合金化時，因硅在鋁中的溶解度很大，而鋁在硅中的溶解度很小，這一差別便造成過量

24、的硅溶解到鋁中，因而在硅中形成空洞，空洞又被鋁來填充，從而形成可以導電的釘子，對于比較淺的PN結來說容易造成短路或者漏電。圖19.電遷移現象示意圖4) 傳感器中真空灌注的硅油，硅油表面張力極小，滲透力很強，如 果出現焊接缺陷，隨著傳感器使用過程中各種形式的破壞隨之發生，微細的焊接缺陷就會擴大，從而導致硅油的滲漏，降低傳感器性能和壽命；5) 壓力傳感器封裝設計的主要目的是使這種封裝具有廣泛的適應性，并將封裝引起的性能惡化降至最小。在許多隔離膜片封裝的壓力傳感器中，誤差多是由隔離液和隔離膜片引起的。高溫引起的隔離液膨脹會引入誤差，同時，在從隔離膜片到隔離液的壓力傳遞過程中造成壓力損失。這樣就影響了

25、壓力傳感器輸入輸出信號的良好的線性。227 批量檢測設計機油壓力傳感器的封裝過程中導致成品率降低或者使用性能下降的最主要的兩個因素就是其封裝的氣密性和引線鍵合的可靠性。(1) 傳感器若存在微漏現象,則嚴重影響傳感器的現場使用。為提高產品質量，我們加強了對傳感器的各個密封處進行密封性的檢測。傳感器的密封環節很多，其中包括硅片-玻璃的靜電封接面、波紋片的氬弧焊口以及金屬件和TO底座的焊接處。采用適當的檢測手段，對傳感器的各個密封處施以有效的密封性檢測則是其根本所在。我們借助于氦質譜檢漏設備和氦質譜檢漏技術，通過設計不同的檢測夾具和采用不同的密封方式來達到檢測各個密封處的目的。(2) 引線鍵合的可靠

26、性低，會直接影響傳感器的性能。為了及時檢測鍵合質量，我們安排專門人員對引線鍵合過的組件進行檢測，為此還要設計專門的測試夾具，以適應批量檢測，提高檢測效率。對于開環電阻，只需要測量四個引腳的電阻阻值，符合規定的電阻要求，就說明引線鍵合良好。對于不合格的產品進行修復或者剔除。228 產品抗高溫、振動、介質等的可靠性測試與工作壽命考核按照汽車電子壓力傳感器的標準試驗測試了機油壓力傳感器的各項性能指標，尤其是其抗高低溫、振動、介質等嚴格可靠性測試和工作壽命的考核。a) 可靠性測試我們嚴格按照標準所規定的各項技術要求對機油壓力傳感器進行了實際測量。這些技術指標通過了檢驗合格。下面主要對以下三項進行簡單介

27、紹：i. 抗高低溫測試在通以5V電壓的情況下，機油壓力傳感器分別在125C（高溫）和-40C（低溫）下放置4小時，然后施加壓力，檢測輸出是否符合基本誤差情況。ii. 抗振動測試在標準接口上安裝好適配的連接件，通電之后，使傳感器按照正弦振動，其振幅為0.3mm，加速度為：100Hz時100m/s2；200Hz時200m/s2；240Hz時200m/s2；255Hz時150m/s2；440Hz時150m/s2。持續的時間和振動的方向選擇為：方向按照X，Y，Z三個軸向，每個方向22小時，3個方向一共66小時。iii. 抗腐蝕測試主要是鹽霧試驗和防水試驗。機油壓力傳感器安裝好了之后，關閉壓力口，在標準

28、接口上安裝好適配的連接件，但是不通電。然后按照DIN50021-SS的標準，均勻噴灑144小時，觀察表面特性，沒有發現裂紋。 229 提高成品率的研究由于機油壓力傳感器從芯片設計制造到封裝成為最終產品的工藝步驟很多，而且每一步的成品率都關系到最終的成品率。因此，要提高成品率，在盡量使用精確先進的設備和使用熟練的操作工人之外，最主要的就是嚴格針對每步工藝容易產生的失效形式來進行操作，以提高每一步工藝的成品率。金絲鍵合、灌充硅油、不銹鋼隔離膜片設計加工、To底座和金屬件的焊接是機油壓力傳感器的非常關鍵的幾步工藝。這些工藝的不合格是導致機油壓力傳感器失效或者性能降低的最主要的因素，也是影響傳感器成品

29、率的主要因素。鍵合點開裂和金絲斷裂是硅壓力傳感器的主要失效模式。要提高硅壓力傳感器的可靠性和成品率，首要任務是消除早期失效。硅壓力傳感器的早期失效主要是由于工藝控制不嚴造成的。因此，我們要嚴格控制鍵合和密封、安裝工藝。引線鍵合時要嚴格按工藝規程操作，鍵合前要進行徹底清洗，防止離子沾污；熱壓焊時，要控制好溫度，防止金-鋁界面氧化物的形成。硅油的灌注應該是在真空環境下。由于硅油內含水分，影響了硅油正常的傳遞壓力的能力；另外硅油的選擇應該嚴格，并在真空環境下將硅油沖入壓力傳感器封裝腔體里。由于硅油具有不可避免的可壓縮性，我們還要盡量減少封裝中灌注硅油的量；此外，在焊接過程中，會引起硅油的分解或改變硅

30、油的性能，這問題在封裝工藝的過程中應盡量避免。隔離膜片應具有抗腐蝕、厚度小、韌性好等特點，因此膜片的設計和加工是實現傳感器小型化固態隔離封裝的關鍵因素。設計中我們為提高膜片的強度和等壓傳遞特性，對膜片的波紋及數量進行了特殊的設計，波紋數量越多，承受的壓力越大。在實踐中，還發現對膜片進行進一步軟化處理可以提高膜片的傳壓性能。如對不銹鋼膜片經過特定條件退火后，其顯微硬度可以降到HV150。膜片被焊接在中環和上環之間，并與殼體焊接在一起。為了避免焊接高溫對芯片的熱沖擊造成芯片特性劣化或失效，同時盡量減少高溫對波紋片的內部結構產生影響，以保證波紋片的導壓性能，我們采用了高溫熔壓很小的等離子體氬弧焊接技

31、術，這樣在氬氣的保護下，可以減少金屬件和波紋片的氧化。在TO底座和金屬件在焊接時，由夾具在壓緊焊接件的時候會產生一個沖擊力，沖擊力通過硅油傳遞給波紋片，這樣會造成波紋片的預變形。我們在焊接時采用波紋片下面通一定氣壓來抵消沖擊力，消除了波紋片的預變形帶來的預應力。產品的各組件的封裝或者安裝必須在清潔環境中進行，而且具體操作之前必須進行清洗以保證沒有不必要的塵埃顆粒，減少了塵埃顆粒等造成能夠的短路、膜的破壞等；封裝中必須注意封裝過程的各個環節的檢測，而且為了保證生產效率，最好使用快速檢測技術及設備，并及時剔除不合格產品，或者對可修復的不合格產品進行修復。特別是在焊接完成每道焊縫后，充灌硅油前必須進

32、行氦質譜儀檢漏。23 技術難點（1）結構設計優化使之適合批量生產；（2）汽車傳感器批生產封裝工藝； （3）汽車傳感器抗高低溫、耐惡劣環境的封裝設計與驗證；（4）批量檢測設計；（5）快速溫度測量批量補償；（6）EMI防護技術的設計驗證；材料分析試驗及模具設計等批生產設計研究；（7）成品率的提高；（8）抗高低溫、振動、介質等嚴格可靠性測試和工作壽命考核。24 技術創新本項目的技術創新點體現在以下5點：（1） 基于多晶硅的壓力傳感器芯片的設計和制作工藝；（2） 芯片的封裝技術；（3） 信號調理電路芯片的設計和制造；（4） 封裝的可靠性分析技術；（5） 車用機油壓力傳感器和氣壓傳感器的應用設計與分析；

33、本項目現采用的技術具有國內自主知識產權，并申請了多項中國和美國專利。項目所采用的工藝技術，具有成本優勢，在開拓國內市場的同時，將有機會參與國際市場的競爭。 3 MEMS壓力傳感器的應用情況A、 MEMS壓力傳感器已完成兩個型號產品的設計、試制和試驗：（1）機油壓力傳感器（D50 10 437049A N63） 該產品應用于東風有限DCI11柴油電控發動機的機油壓力的監控，目前已完成各項性能和系統匹配試驗，正在進行SOP。（2）制動氣壓傳感器（3682610-C0100）該產品應用于東風有限D310（T1系列）車型制動系統壓力的監控，目前已完成各項性能和系統匹配試驗，正在進行SOP。B、 MEMS壓力傳感器正在開發的型號產品：（1）輪胎壓力監測系統（TPMS-Tyre pressure monitor system） 用于汽車輪胎壓力和溫度的監測，預防輪胎故障引起的汽車安全事故的發生，保證車輛和人員的行車安全。（2）空氣懸架系統壓力監測傳感器（ECAS） 監測懸架系統氣囊壓力，自動調節懸架高度，保證汽車在行駛過程中的平順性。（3）柴油共軌壓力監測傳感器（Common Rail Pressure） 監測柴油電控發動機主油道供油壓力，保證發動機電控系統的正常工作。4 MEMS壓力傳感器的下一步擴展應用MEMS（Micro Electroni