基于MEMS的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用機(jī)油壓力傳感器研究_圖文

1、武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文基于MEMS的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用機(jī)油壓力傳感器研究姓名：王小平申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：控制理論與控制工程指導(dǎo)教師：姜德生20100501摘要傳感器是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)元器件之一。（）傳感器具有小尺寸，低成本、高可靠的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車電子領(lǐng)域，包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)、空氣懸掛系統(tǒng)、車體平衡系統(tǒng)、剎車控制系統(tǒng)、汽車空調(diào)等，目前每臺(tái)中高檔車中平均應(yīng)用了只傳感器。隨著我國(guó)商用車發(fā)動(dòng)機(jī)歐三排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力傳感器的需求量越來(lái)越大，但由于其技術(shù)難度大、投資大、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈和風(fēng)險(xiǎn)較大等各種因素，目前主要依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)很少有機(jī)構(gòu)涉足此領(lǐng)域。本文通過(guò)理論計(jì)算、仿真分析以及實(shí)驗(yàn)

2、等方法，深入研究的基于的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用機(jī)油壓力傳感器的設(shè)計(jì)、封裝、制造及批量標(biāo)定。本文所做的工作主要有以下幾個(gè)方面：、研究了壓阻式壓力傳感器芯片的基本原理和溫漂特性。壓力傳感器芯片表面不能接觸腐蝕性物質(zhì)，表面污染特別是金屬離子往往會(huì)帶來(lái)致命的失效，研究介質(zhì)隔離的膜片式封裝結(jié)構(gòu)，使之滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力測(cè)量的需求。、研究機(jī)油壓力傳感器的制造工藝流程，并給出論文所制備的傳感器的關(guān)鍵參數(shù)和輸出特性。、汽車應(yīng)用環(huán)境的嚴(yán)酷性決定了機(jī)油壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)中的各個(gè)界面必須耐振動(dòng)和沖擊。測(cè)試評(píng)估機(jī)油壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)，包括貼片膠剪切強(qiáng)度測(cè)試、綁定金絲強(qiáng)度測(cè)試以及封裝氣密性測(cè)試。、研究機(jī)油壓力傳感器制造過(guò)程中的

3、關(guān)鍵工藝，包括碰焊、充灌硅油以及信號(hào)調(diào)理，提高封裝后的傳感器的一致性，使之適合批量生產(chǎn)。、機(jī)油壓力傳感器的批量標(biāo)定技術(shù)研究。壓力傳感器由于其加工工藝的特殊性，決定了其必須一對(duì)一的標(biāo)定。汽車行業(yè)大批量的特點(diǎn)要求機(jī)油壓力傳感器的標(biāo)定必須實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)標(biāo)定。關(guān)鍵詞：壓力傳感器封裝汽車電子批量標(biāo)定，曲，、，、，、，、，、武漢理：火學(xué)碩十學(xué)位論文，：，獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的研究成果，也不包含為獲得武漢理工大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過(guò)的材料。與我一同工作的同

4、志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。學(xué)位論文使用授權(quán)書本人完全了解武漢理工大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，即學(xué)校有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)武漢理工大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部?jī)?nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或其他復(fù)制手段保存或匯編本學(xué)位論文。同時(shí)授權(quán)經(jīng)武漢理工大學(xué)認(rèn)可的國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)或論文數(shù)據(jù)庫(kù)使用或收錄本學(xué)位論文，并向社會(huì)公眾提供信息服務(wù)。研究生（簽名）劉、千導(dǎo)師（簽名）：日期：武漢理：人學(xué)碩七學(xué)位論文第章概述緒論依據(jù)國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要，確定制造業(yè)為國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域之一，是國(guó)民經(jīng)

5、濟(jì)的主要支柱。傳感器是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域的基礎(chǔ)元器件之一，品種繁多、應(yīng)用面廣、需求量大。壓力傳感器因其靈敏度高、線性度好、穩(wěn)定性好，容易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，易于利用標(biāo)準(zhǔn)的工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)集成化等特點(diǎn)成為目前應(yīng)用最廣泛的微機(jī)械產(chǎn)品之一。汽車傳感器作為汽車電子控制系統(tǒng)的信息源，是汽車電子控制系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，也是汽車電子技術(shù)領(lǐng)域研究的核心內(nèi)容之一。一輛現(xiàn)代高級(jí)轎車的電子化控制系統(tǒng)水平的關(guān)鍵就在于采用傳感器的水平和數(shù)量，汽車傳感器的發(fā)展水平很大程度上決定了汽車電子化和智能化的水平。為了實(shí)現(xiàn)汽車工業(yè)和用戶所追求“安全、環(huán)保、舒適、經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，就必需實(shí)現(xiàn)汽車的電子化、信息化和智能化，這要求在汽車上大量應(yīng)用各種傳感器，以

6、便實(shí)時(shí)準(zhǔn)確獲取諸如溫度、壓力、位置、距離、轉(zhuǎn)速、加速度、姿態(tài)、流量、濕度、電磁、光電、氣體、振動(dòng)等各種信息。隨著技術(shù)的日趨成熟和完善，壓力傳感器已可滿足汽車環(huán)境苛刻、可靠性高、精度準(zhǔn)確、成本低的要求，應(yīng)用已非常廣泛，其典型應(yīng)用包括以下個(gè)方面：（）進(jìn)氣歧管壓力測(cè)量；（）制動(dòng)壓力（電動(dòng)氣動(dòng)制動(dòng)）測(cè)量；（）汽車懸掛系統(tǒng)空氣彈簧壓力測(cè)量；（）輪胎壓力控制系統(tǒng)（蹦）；（）底盤和懸掛控制系統(tǒng)（減震器壓力）；（）空調(diào)系統(tǒng)的制冷壓力；（）自動(dòng)傳送系統(tǒng)的調(diào)制壓力控制；（）制動(dòng)壓力控制，應(yīng)用于剎車總泵或車輪制動(dòng)泵、自動(dòng)偏航力矩補(bǔ)償、電控制動(dòng)；（）燃料箱壓力在線診斷；（）燃料室壓力檢測(cè)；（）柴油機(jī)噴油泵壓力檢測(cè)；（

7、）柴油機(jī)的共軌壓力控制；（）汽油火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)的共軌壓力控制。武漢理一火學(xué)碩學(xué)位論文（）汽油發(fā)動(dòng)機(jī)共軌壓力控制目前，高檔汽車大約采用了只傳感器。汽車傳感器的廣泛應(yīng)用極大地推動(dòng)了電子技術(shù)發(fā)展和在汽車上的應(yīng)用。汽車用傳感器一般包括壓力敏感芯片和以專用（）為核心的信號(hào)測(cè)量及信號(hào)處理組件，針對(duì)不同的應(yīng)用敏感芯片和電路還需要按使用要求進(jìn)行合適的封裝。目前，在國(guó)外生產(chǎn)的汽車用壓力傳感器中，由于采用技術(shù)生產(chǎn)的擴(kuò)散硅壓阻式芯片能夠做到大批量生產(chǎn)、價(jià)格也可以滿足汽車工業(yè)的低價(jià)要求，所以應(yīng)用最為普遍。目前，國(guó)內(nèi)汽車主機(jī)廠配套使用的微壓力傳感器基本上都是國(guó)外產(chǎn)品，主要供應(yīng)商有、等，每年需要進(jìn)口萬(wàn)套以上，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品主

8、要是傳統(tǒng)的機(jī)電式壓力傳感器。隨著汽車電子控制水平的提高和對(duì)汽車排放標(biāo)準(zhǔn)要求的日趨嚴(yán)格，傳統(tǒng)的機(jī)電式傳感器正逐步被淘汰。根據(jù)中國(guó)傳感器協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)資料，國(guó)內(nèi)目前能夠?qū)崿F(xiàn)為汽車主機(jī)配套的微壓力傳感器極少，國(guó)外產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)處于絕對(duì)的市場(chǎng)壟斷地位。為了打破國(guó)外產(chǎn)品壟斷汽車傳感器市場(chǎng)的局面，國(guó)家科技部年月將“汽車用壓力傳感器實(shí)用化研究”列入“十五重大專項(xiàng)，提高我國(guó)壓力傳感器的自主研發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化，推動(dòng)我國(guó)的技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化方向發(fā)展。上海飛恩微電子有限公司承擔(dān)了此項(xiàng)目，在項(xiàng)目期內(nèi)完成了幾種汽車用壓力傳感器及系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，并實(shí)現(xiàn)了小批量裝車，年月通過(guò)科技部驗(yàn)收。國(guó)家科技部為了進(jìn)一步推動(dòng)壓力傳感器

9、及系統(tǒng)的規(guī)?；瘧?yīng)用，在“十一五重大專項(xiàng)中繼續(xù)立項(xiàng)支持。上海飛恩微電子有限公司、九江保華飛恩微電子有限公司聯(lián)合奇瑞汽車有限責(zé)任公司承擔(dān)了“汽車發(fā)動(dòng)機(jī)微傳感器及系統(tǒng)”和“汽車胎壓微傳感器及系統(tǒng)”等兩個(gè)項(xiàng)目，推動(dòng)傳感器在國(guó)內(nèi)主流汽車主機(jī)廠的規(guī)?；瘧?yīng)用，打破國(guó)外產(chǎn)品的市場(chǎng)壟斷，提高自主品牌汽車廠家的核心競(jìng)爭(zhēng)力。本論文的主要研究工作均是在“十五”及“十一五的支持下完成的。國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r全球傳感器市場(chǎng)正呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。資訊公司的市場(chǎng)報(bào)告顯示，年全球傳感器市場(chǎng)容量為億美元，預(yù)計(jì)年全球傳感器市場(chǎng)可達(dá)億美元以上。東歐、亞太區(qū)和加拿大成為傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)最快的地區(qū)，而美國(guó)、德國(guó)、日本依然是傳感器市場(chǎng)分布最大的國(guó)

10、家。就世界范圍而言，傳感器市場(chǎng)上增長(zhǎng)最快的依舊是汽車市場(chǎng)。預(yù)測(cè)，從年到年，全球車用傳感器將呈現(xiàn)武漢理人學(xué)碩十學(xué)位論文左右的成長(zhǎng)率。中國(guó)市場(chǎng)更是車用傳感器發(fā)展的沃土。近幾年柬，中國(guó)傳感器的市場(chǎng)一直持續(xù)增長(zhǎng)。計(jì)世資訊（）最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，年年期間中國(guó)汽車傳感器市場(chǎng)銷售額的年度復(fù)臺(tái)增睦率將超過(guò)。預(yù)計(jì)年中國(guó)市場(chǎng)銷售額將接近億美元，其同比增長(zhǎng)率為；預(yù)計(jì)中國(guó)年市場(chǎng)銷售額將超過(guò)億美元，其同比增長(zhǎng)率為撕。國(guó)內(nèi)“賽迪數(shù)據(jù)庫(kù)”對(duì)全球和中國(guó)汽車傳感器市場(chǎng)的銷售量發(fā)布了一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)結(jié)果，如圖所示。，罌一一腓圖一日彳±年全球和中國(guó)汽車傳感器市場(chǎng)銷售量及預(yù)測(cè)（數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪數(shù)據(jù)資源有限公司）目前我國(guó)已發(fā)展為壘

11、球第三大汽車制造國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)己成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的增長(zhǎng)點(diǎn)和國(guó)家的支柱產(chǎn)業(yè)之一。年，中國(guó)汽車市場(chǎng)規(guī)模突破萬(wàn)輛，其中乘用車突破萬(wàn)輛。年中國(guó)的汽車銷量突破萬(wàn)輛，刨歷史新高紀(jì)錄。最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，年中國(guó)汽車傳感器的市場(chǎng)銷售額達(dá)到率為：預(yù)計(jì)年市場(chǎng)銷售額將超過(guò)億美元，其同比增長(zhǎng)率為億美元，同比增長(zhǎng)率為；年的市場(chǎng)銷售額達(dá)到億美元，同比增長(zhǎng)。年，中國(guó)汽車傳感器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)億美元，預(yù)計(jì)年中國(guó)汽車傳感器市場(chǎng)將達(dá)百億元。據(jù)傳感囂瓷訊網(wǎng)年中國(guó)壓力傳感器生產(chǎn)廠商名錄統(tǒng)計(jì)，中國(guó)現(xiàn)有壓力傳感器制造商共有余家。但有能力生產(chǎn)充油式壓力傳感器的有寶雞麥克、南京高華、沈陽(yáng)傳感器中心、寶雞恒通、南京沃天等家。但這些生產(chǎn)制造商很少擁有自

12、主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，僅昆山雙橋、西安中星測(cè)控、北京青鳥元芯、沈陽(yáng)傳感器中心擁有核心專利。中美合資麥克傳感器有限公司成立于年，是中國(guó)壓阻式壓力傳感器行業(yè)中的先行者和領(lǐng)先者。責(zé)克傳感器有限公司運(yùn)用與國(guó)際先進(jìn)技術(shù)同步的武漢理入學(xué)頸十學(xué)位論文總線操作、寬溫度數(shù)字補(bǔ)償、非線性校正以及數(shù)據(jù)采集技術(shù)，成功地開(kāi)發(fā)出壓阻式壓力儔感器、智能壓力變送器以及測(cè)量和控制儀表等高產(chǎn)品，產(chǎn)品品種達(dá)到一百多種。其產(chǎn)品主要應(yīng)用于工業(yè)過(guò)程控制、液位測(cè)量、氣體、液體壓力測(cè)量、壓力檢測(cè)儀表、壓力校準(zhǔn)儀器、液壓系統(tǒng)及開(kāi)關(guān)、制冷設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)以及航宅航海檢測(cè)等領(lǐng)域，目前尚未見(jiàn)其成功應(yīng)用于汽車電控系統(tǒng)的報(bào)道。、圖麥克工業(yè)控制用壓力傳感器沈陽(yáng)匯博自

13、動(dòng)化儀表公司隸屬于沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院，主要致力于傳感器、變送器、二次儀表、自動(dòng)化控制系統(tǒng)產(chǎn)品及技術(shù)的研制開(kāi)發(fā)和批量生產(chǎn)，主導(dǎo)產(chǎn)品包括：船系列擴(kuò)散硅壓力液位變送器、系列電容壓力孌送器、系列溫濕度傳感器及變送器，主要應(yīng)用于城市供水污水自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、工業(yè)自動(dòng)化成套系統(tǒng)、鍋爐控制系統(tǒng)、防盜監(jiān)控系統(tǒng)。作為國(guó)家“八五”、“九五”攻關(guān)的科研成果，備項(xiàng)產(chǎn)品及技術(shù)成功地進(jìn)行了廣泛地推廣應(yīng)用，并先后榮獲多項(xiàng)國(guó)家、省、部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)。典型應(yīng)用涉及能源、環(huán)保、電力、供熱、供水、供氣、冶金、醫(yī)藥、食品等行業(yè)，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。但其產(chǎn)品也尚未規(guī)?；瘧?yīng)用于汽車行業(yè)中。圖沈陽(yáng)工業(yè)控制用壓力變送器我國(guó)壓力傳感器的

14、總體技術(shù)現(xiàn)狀有喜有憂。首先核心技術(shù)硅片的制造雖有突破，但其穩(wěn)定性和一致性差，批量生產(chǎn)工藝尚不成熟，核心芯片技術(shù)仍未武漢理上人學(xué)碩士學(xué)位論文完全掌握；其二，充油式壓力傳感器生產(chǎn)工藝上不成熟，高端技術(shù)仍由國(guó)外公司壟斷，如瑞士、美國(guó)等；其三，壓力傳感器的電磁兼容性，我國(guó)現(xiàn)有大部分產(chǎn)品抗干擾能力差，難以滿足工業(yè)環(huán)境使用；其四，由于批量制造技術(shù)的不成熟，壓力傳感器在汽車中的規(guī)模化應(yīng)用還十分緩慢。汽車電子的趨勢(shì)是越來(lái)越集中，傳感器越來(lái)越多。中國(guó)電噴系統(tǒng)應(yīng)用傳感器占系統(tǒng)的以上。汽車數(shù)量的增加以及每輛汽車上所采用傳感器的增多，必然會(huì)導(dǎo)致中國(guó)汽車傳感器市場(chǎng)容量不斷增大，中國(guó)傳感器市場(chǎng)正進(jìn)入蓬勃發(fā)展期。然而，和國(guó)

15、外傳感器產(chǎn)業(yè)相比，中國(guó)汽車傳感器尚未形成獨(dú)立的產(chǎn)業(yè)。自世紀(jì)年代以來(lái)，中國(guó)汽車行業(yè)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)及與之相配套的傳感器生產(chǎn)技術(shù)，只能滿足國(guó)內(nèi)小批量、低水平車型的配套需求。我國(guó)現(xiàn)階段汽車傳感器產(chǎn)業(yè)整體水平較低，技術(shù)含量及附加值不高，多種傳感器尤其是高端的汽車傳感器仍舊依賴進(jìn)口。汽車傳感器對(duì)整車廠而言，是二級(jí)配套產(chǎn)品，必須以系統(tǒng)形式進(jìn)入整車廠配套。發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)由國(guó)外進(jìn)口時(shí)，必須配套進(jìn)口相應(yīng)的的傳感器。國(guó)內(nèi)傳感器市場(chǎng)被博世、德?tīng)柛?、大陸、以及霍尼韋爾等國(guó)際零部件巨頭占據(jù)大半江山，而國(guó)內(nèi)汽車傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展緩慢。進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)的汽車電子行業(yè)隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速增長(zhǎng)得到了蓬勃的發(fā)展，尤其是關(guān)

16、鍵的發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)了奇瑞發(fā)動(dòng)機(jī)公司、菱電、陽(yáng)光泰克等很多具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的廠商，為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用傳感器的國(guó)產(chǎn)化提供了可行性。目前國(guó)內(nèi)的壓力傳感器廠商多是模仿學(xué)習(xí)國(guó)外的成熟產(chǎn)品，直接采用國(guó)外的壓力傳感器封裝片，組裝外殼的方式進(jìn)行生產(chǎn)，缺乏基礎(chǔ)的傳感器芯片、封裝及應(yīng)用研究，產(chǎn)品也多是進(jìn)入售后市場(chǎng)，而沒(méi)有真正的進(jìn)入主機(jī)廠。國(guó)內(nèi)的主要汽車傳感器制造廠商有上海飛恩微電子有限公司、九江保華飛恩微電子有限公司、泓盈傳感技術(shù)有限公司等。上海飛恩微電子有限公司是由一批從海外歸來(lái)的集成電路、及封裝等領(lǐng)域的技術(shù)專家發(fā)起成立的高科技企業(yè)。飛恩公司自年成立以來(lái)，依靠其技術(shù)團(tuán)隊(duì)在海內(nèi)外掌握的先進(jìn)技術(shù)和豐富

17、的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以汽車電子和消費(fèi)電子產(chǎn)品為核心業(yè)務(wù)，在專用集成電路芯片、傳感器及其應(yīng)用產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中已取得了豐碩的成果，飛恩公司開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)的壓力傳感器、汽車輪胎胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（）等產(chǎn)品，已經(jīng)被多家知名的汽車制造商采用。武漢理凡碩十學(xué)位論文刪艚§茹圖上海恩壓力傳感器及系統(tǒng)產(chǎn)品機(jī)油壓力傳感器主要應(yīng)用于商用車發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。在年以前，我們國(guó)家的商用車發(fā)動(dòng)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)在歐二排放標(biāo)準(zhǔn)毗下，發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中僅僅應(yīng)用了機(jī)油壓力開(kāi)關(guān)，沒(méi)有對(duì)機(jī)油壓力進(jìn)行實(shí)時(shí)、連續(xù)的監(jiān)測(cè)進(jìn)而控制發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)。在年，我國(guó)開(kāi)始強(qiáng)制實(shí)施商剛車歐三排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)控制、燃油經(jīng)薪性提出了更高的要求機(jī)油壓力傳感器

18、開(kāi)始逐漸成為歐三發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的標(biāo)配件。由于國(guó)內(nèi)在此方面起步較晚，目前機(jī)油壓力傳感器的供應(yīng)主要依賴進(jìn)口，是全球主要的供應(yīng)商，約占到僅的市場(chǎng)份額。由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油中臺(tái)有很多有機(jī)物質(zhì)以及機(jī)械磨損帶來(lái)的金屬碎屑，機(jī)油壓力傳感器必須耐受腐蝕性介質(zhì)及沾污。目前采用的技求是陶瓷電容式壓力傳感器。圖機(jī)油壓力傳感器陶瓷由于其耐腐蝕的特點(diǎn)，非常適合應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力測(cè)量。陶瓷電容傳感器需要非常高的陶瓷薄膜技術(shù)，我國(guó)目前比較成熟的只有陶瓷厚膜技術(shù)，在陶瓷薄膜技術(shù)上的發(fā)展仍處于起步階段。充油式壓力傳感器采用介質(zhì)隔離的不銹鋼膜片封裝，可以耐受腐蝕性介質(zhì)和占污，可以滿足汽車發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油測(cè)量的要求。但為什么沒(méi)有被成功的應(yīng)用

19、到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中呢？主要有咀下幾個(gè)方面的原因制約了傳統(tǒng)國(guó)內(nèi)充油式壓武漢理：火學(xué)碩士學(xué)位論文力傳感器在汽車中的應(yīng)用：（）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的工作環(huán)境惡劣，不僅需要寬工作溫度范圍（一），而且需要耐受高強(qiáng)度和高密度的機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械沖擊等，要求傳感器的封裝結(jié)構(gòu)包括貼片膠的剪切強(qiáng)度、綁定金絲的抗拉力以及封裝結(jié)構(gòu)的氣密性等關(guān)鍵特性必須滿足汽車標(biāo)準(zhǔn)需求。而我國(guó)傳統(tǒng)傳感器產(chǎn)品大多應(yīng)用于工業(yè)控制及消費(fèi)電子領(lǐng)域，產(chǎn)品的可靠性要求低，比如：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用壓力傳感器耐久性試驗(yàn)需要進(jìn)行在下進(jìn)行萬(wàn)次壓力循環(huán)，而國(guó)軍標(biāo)僅僅要求常溫下萬(wàn)次循環(huán)。傳統(tǒng)的壓力傳感器廠商普遍缺乏汽車可靠性方面的經(jīng)驗(yàn)。（）汽車行業(yè)產(chǎn)量大，同時(shí)也要求價(jià)格低。汽車電

20、子產(chǎn)品一直有著“軍品的質(zhì)量，民品的價(jià)格”的特點(diǎn)。傳統(tǒng)壓力傳感器廠商的產(chǎn)品動(dòng)輒元，而有著極高技術(shù)難度的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元（）才僅僅元上下，根本承受不了如此高的配套傳感器成本。以下兩個(gè)方面的原因?qū)е铝藗鹘y(tǒng)傳感器廠商無(wú)法降低成本以滿足汽車行業(yè)的需求。）壓力傳感器芯片在封裝過(guò)程中，往往會(huì)累積一些封轉(zhuǎn)應(yīng)力，從而造成傳感器參數(shù)的離散性較大，需要一對(duì)一的進(jìn)行標(biāo)定和篩選，造成了巨大的人工成本和設(shè)備使用成本浪費(fèi)。如何從工藝上提高封裝后的傳感器的一致性，是從根本上降低傳感器的制造成本的關(guān)鍵。）眾所周知，壓力傳感器的測(cè)試成本占到了其總成本的左右。如何實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)標(biāo)定和測(cè)試，也很大程度的影響到進(jìn)一步降低傳感器的綜合成

21、本。本論文的研究?jī)?nèi)容和安排本論文擬研究基于技術(shù)的機(jī)油壓力傳感器，采用介質(zhì)隔離的金屬膜片封裝，使其適用于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力測(cè)量。本文通過(guò)研究機(jī)油壓力傳感器關(guān)鍵的批量制造技術(shù)，從工藝上最大限度的保證傳感器的致性，從而提高壓力傳感器的可測(cè)試性，從根本上降低傳感器的測(cè)試成本；通過(guò)研究批量測(cè)試標(biāo)定設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了機(jī)油壓力傳感器的批量、自動(dòng)標(biāo)定和測(cè)試，大幅度的降低了傳感器的綜合成本，實(shí)現(xiàn)壓力傳感器在汽車中的大規(guī)模應(yīng)用。本論文所研究的壓力傳感器已累計(jì)實(shí)現(xiàn)逾十萬(wàn)只銷售。機(jī)油壓力傳感器的基本技術(shù)要求如下：工作電壓：±工作溫度范圍：壓力測(cè)量范圍：、一全溫區(qū)誤差（一）：±武漢理：大學(xué)碩士學(xué)位論文本論文的

22、主要工作安排如下：本論文的主要研究?jī)?nèi)容和工作安排如下：（）由于機(jī)油壓力傳感器的工作范圍寬，而且綜合誤差要求高，所以需要通過(guò)研究壓阻式壓力傳感器芯片的基本工作原理，找出壓力傳感器芯片加工工藝中的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)而指導(dǎo)壓力傳感器芯片的加工。（）機(jī)油壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及測(cè)試。機(jī)油壓力傳感器的測(cè)量介質(zhì)具有腐蝕性，且污染嚴(yán)重，而壓力傳感器芯片表面不能接觸腐蝕性物質(zhì)，表面污染特別是金屬離子往往會(huì)帶來(lái)致命的失效。汽車應(yīng)用環(huán)境的嚴(yán)酷性決定了機(jī)油壓力傳感器封裝過(guò)程中的各個(gè)界面必須是耐振動(dòng)、沖擊的。（）機(jī)油壓力傳感器的制造工藝研究。科學(xué)技術(shù)必須轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品，才能形成真正的生產(chǎn)力。研究機(jī)油壓力傳感器制造過(guò)程中的各項(xiàng)工

23、藝，使之適合批量生產(chǎn)。（）機(jī)油壓力傳感器的批量標(biāo)定技術(shù)研究。壓力傳感器由于其加工工藝的特殊性，決定了其必須對(duì)一的標(biāo)定。我們國(guó)家壓力傳感器的發(fā)展一直是小批量、多品種的發(fā)展模式，標(biāo)定往往都是手動(dòng)的一只一只調(diào)試，而且由于標(biāo)定還需涉及到溫度環(huán)境，過(guò)程繁瑣，效率極低。汽車行業(yè)大批量的特點(diǎn)要求機(jī)油壓力傳感器的標(biāo)定必須實(shí)現(xiàn)批量自動(dòng)標(biāo)定。第章機(jī)油壓力傳感器設(shè)計(jì)壓力傳感器的基本原理早在年代，人們因觀察到流體靜壓力對(duì)金屬多晶的電阻有影響而發(fā)現(xiàn)壓阻效應(yīng)。年代人們發(fā)現(xiàn)硅、鍺等半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)更為顯著，并且對(duì)其壓阻效應(yīng)做了較為詳細(xì)的研究?；诎雽?dǎo)體硅材料的壓阻型壓力傳感器分為兩類：硅應(yīng)變片型和擴(kuò)散硅型。擴(kuò)散硅型壓力傳感

24、器的主要材料是單晶硅和多晶硅。本文主要研究基于單晶硅材料的擴(kuò)散硅型壓力傳感器壓阻效應(yīng)是指材料在受到應(yīng)力的作用時(shí)，其電阻或電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)是指對(duì)半導(dǎo)體施加外力時(shí)，導(dǎo)致了材料的電阻率（或電導(dǎo)率）發(fā)生了變化。在文獻(xiàn)中第頁(yè)給出了應(yīng)變材料的應(yīng)變與電阻變化之間的關(guān)系：塑：時(shí)刀：（）、，公式中為材料的壓阻系數(shù)，為材料的楊氏模量，為材料的應(yīng)變率，其中為材料的泊松比。半導(dǎo)體阻值的變化是由幾何尺寸的改變和載流子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的改變這兩者的共同作用的。半導(dǎo)體材料的電阻率的改變所引起的電阻值的變化遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其本身的幾何尺寸變化所引起的電阻值的變化，所以在式（）中值主要由決定。半導(dǎo)體材料在單向應(yīng)力作用下，

25、不僅縱向伸長(zhǎng)或縮短，而且橫向還要變窄或變寬，晶體的對(duì)稱性相應(yīng)的發(fā)生了變化，其能帶結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化，電子在能谷間轉(zhuǎn)移使半導(dǎo)體材料的電阻率發(fā)生變化。對(duì)于單晶硅等半導(dǎo)體來(lái)說(shuō)，在單向應(yīng)力作用下，能帶變化特別顯著，引起沿晶體某一方向特別強(qiáng)烈的壓阻效應(yīng)。在正交坐標(biāo)系中，當(dāng)坐標(biāo)軸與晶軸一致時(shí)，我們可以忽略電阻的幾何尺寸的變化對(duì)電阻變化的影響畸制，那么，半導(dǎo)體硅的電阻的相對(duì)變化與應(yīng)力之間的關(guān)系滿足：等：乃乃嘎等（吼卅百鄙棚。專均一）（）式中。為縱向壓阻系數(shù)，表示應(yīng)力作用方向與通過(guò)壓阻元件的電流方向一致，為縱向應(yīng)力：為橫向壓阻系數(shù)，表明應(yīng)力作用方向與通過(guò)壓阻元件的電流方向垂直，為橫向應(yīng)力。人們做了大量的工作，對(duì)半

26、導(dǎo)體的主要晶向的壓阻系數(shù)進(jìn)行了測(cè)量。表一給出了硅的（）晶面內(nèi)主晶軸方向的縱向、橫向、剪切壓阻系數(shù)。表室溫型硅和型硅的典型壓阻系數(shù)糞型屯系數(shù)萬(wàn)一“一¨單位矗¨一一”本課題開(kāi)發(fā)的汽車用壓力傳感器芯片基于硅的壓阻效應(yīng)。利用這個(gè)原理，采用集成工藝技術(shù)，經(jīng)過(guò)摻雜、擴(kuò)散沿單晶硅片的特定品向制成應(yīng)變電阻，構(gòu)成惠斯通電橋，利用硅材料的彈性力學(xué)特性，在同一硅材料上進(jìn)行各向異性微加工，就制成了一個(gè)集力敏與力電轉(zhuǎn)換檢測(cè)于一體的擴(kuò)散硅傳感器，芯片結(jié)構(gòu)示意圖如下圈所示。擴(kuò)般二處，；¨圖壓力傳感器芯片結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，個(gè)電阻中，個(gè)與膜邊平行，另外個(gè)與膜邊垂直。如果電阻位置靠局理想，當(dāng)有壓力

27、作用于膜片上時(shí)，個(gè)電阻將增大，另外個(gè)電阻將減??；并且增大量與減小量應(yīng)該相等。這四個(gè)電阻聯(lián)成惠斯頓電橋，如圖所示，其中為橋壓，為差分輸出。其輸出表達(dá)式為：二（）武漢理工人學(xué)碩士學(xué)位論文圖方形薄膜上四個(gè)電阻圖惠斯頓電橋結(jié)構(gòu)其中，為電阻的變化（假設(shè)個(gè)電阻的變化大小相等），。為零壓下的電阻值。半導(dǎo)體材料對(duì)溫度非常敏感，壓力傳感器之所以采用惠斯頓電橋結(jié)構(gòu)，主要是考慮到這方面的問(wèn)題。理想的情況下，溫度發(fā)生變化時(shí)，四個(gè)應(yīng)變電阻的改變量應(yīng)該相等，從而保證在零壓力下、不同溫度時(shí)，電橋依然保持平衡。但是在傳感器芯片加工時(shí)，由于摻雜濃度的不均勻性，不可能保證個(gè)電阻值和溫度系數(shù)模一樣。這樣就會(huì)帶來(lái)傳感器的零點(diǎn)輸出以及

28、零點(diǎn)的溫度漂移。另外，傳感器芯片的壓阻系數(shù)也是隨溫度變化的，這又帶來(lái)了靈敏度的溫度漂移。武漢理丁：大學(xué)碩學(xué)位論文圖壓力傳感器電路結(jié)構(gòu)示意圖影響硅壓阻壓力傳感器溫度特性的參數(shù)有：、敏感電阻具有正溫度系數(shù)，用名，丁表示，電阻值隨溫度的升高而增大。敏感電阻是通過(guò)摻雜形成的，而且電阻的溫度系數(shù)與摻雜濃度密切相關(guān)，通常隨著摻雜濃度的提高，溫度系數(shù)逐漸減小。、靈敏系數(shù)，表示為五。，具有負(fù)溫度系數(shù)，隨著溫度的提高壓阻系數(shù)的溫度系數(shù)逐漸減小。靈敏系數(shù)也是摻雜濃度的函數(shù)，摻雜濃度不同時(shí)，溫度系數(shù)不同。當(dāng)恒流源激勵(lì)時(shí)（電流為，），電橋的輸出為：形：堡壘二型生一，（）。馬假設(shè)敏感橋路上的所有電阻相等，即，上式可改寫

29、成：，可瓦砑麗石刁幣琢幣矸瓦矸研。五丁）】五。，丑）（旯玎丁雌旯，（元）皿一伍（五一（見(jiàn)?。撸ǘ。硕『耄ǎ┮蛞詾檎龜?shù)，為負(fù)數(shù)，且均與摻雜濃度相關(guān)，所以可尋找一個(gè)摻雜濃度，使得（以以）對(duì)溫度求導(dǎo)為零，使不隨溫度變化而變化，實(shí)現(xiàn)零溫度漂移。在實(shí)際傳感器芯片工藝中，芯片電阻率均勻性和摻雜帶來(lái)的分散性是不可避免的，所以不可能達(dá)到真正意義上的零溫漂，但通過(guò)計(jì)算和試驗(yàn)可以將武慢琿人學(xué)碩十學(xué)仲論文溫漂系數(shù)控制在一個(gè)合理的范圍滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需要機(jī)油壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)微電子封裝概述微電子封裝最主要的功能有：電源分配、信號(hào)分配、散熱通道、機(jī)械支撐和環(huán)境保護(hù)”。封裝相比封裝，處理的因素更多，史復(fù)雜，封裝

30、必須保護(hù)在多種環(huán)境下使用的微機(jī)械部分，另外還要提供電信號(hào)連接。壓力傳感器的封裝需要滿足以下幾方面的要求：）抗振動(dòng)，抗沖擊；）避免熱應(yīng)力對(duì)芯片的影響）電氣上與環(huán)境絕緣；）電磁屏敝：）介質(zhì)隔離；）低成本，封裝形式與標(biāo)準(zhǔn)制造工藝兼容。目前封裝應(yīng)用最為廣泛的三種形式是：盒屬封裝、塑料封裝和陶瓷封裝”，。圖足，封裝中最常見(jiàn)的種封裝形式。媾咿機(jī)油壓力傳感器封裝結(jié)構(gòu)應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油壓力監(jiān)測(cè)的本文研究的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)用機(jī)油壓力傳感器，工作環(huán)境非常惡劣。由于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油有較強(qiáng)的腐蝕性，因此為了防止硅壓力芯片的腐蝕，該傳感器使用不銹銅隔離膜式的氣密金屬封裝結(jié)構(gòu)金屬外殼和底座碰焊形成一個(gè)高氣密性的密封腔體，腔體內(nèi)充滿硅油

31、。被測(cè)介質(zhì)和壓力芯片被不銹鋼膜片和硅油隔離開(kāi)來(lái)，由于不銹鋼膜片的彈性力學(xué)特性和硅油在低壓力下的不可壓縮性，壓力幾乎可以沒(méi)有損耗的傳遞到壓力芯片。隔離式封裝的機(jī)油壓力傳感器敏感器件主要由底座、金屬外殼、陶瓷底座、硅油、芯片段不銹鋼波紋片組成，其結(jié)構(gòu)如圖所示。圖機(jī)油壓力傳感器金屬封裝結(jié)構(gòu)隔離式封裝的機(jī)油壓力傳感器的主要封裝工藝為：、不銹鋼波紋片與金屬外殼采用氬弧焊接工藝進(jìn)行氣密性焊接：、硅油經(jīng)過(guò)高溫高真空處理后在真空下灌注；以基本消除殘余氣體對(duì)隔離測(cè)壓系統(tǒng)的影響?！埃?、芯片用貼片膠粘貼在底座上：、芯片焊盤與底座通過(guò)金絲引線鍵合連接：、底座與金屬外殼通過(guò)電阻熔焊形成氣密腔體。其工藝流程圖如下圖所幣。

32、圖機(jī)油壓力傳感器關(guān)鍵封裝工藝圈機(jī)油壓力傳感器工藝流程圖本文采用咀上結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝流程圈制各出的機(jī)油壓力傳感器敏感器件照片如圖所示，傳感器敏感器件加上調(diào)理電路板以后成品照片如圖所示。武漢理人學(xué)碩十學(xué)位論文圖黧鎏符號(hào)最小，機(jī)油壓力傳感器照片其主要特征參數(shù)如表所示，輸出特性曲線如圖所示。表參數(shù)壓力范廚溫度范圍供電電壓電源供給電流機(jī)油壓力傳感器特征參數(shù)典型最大單位輸出電流輸出負(fù)載，時(shí)的低飽和電壓時(shí)的高飽和電壓響應(yīng)時(shí)間武漢理，人學(xué)碩十學(xué)位論文一仍一圖機(jī)油壓力傳感器輸出特性曲線本章小節(jié)本章簡(jiǎn)單介紹了壓阻效應(yīng)產(chǎn)生的機(jī)理和惠士頓電橋式壓阻壓力傳感器的壓電轉(zhuǎn)換關(guān)系，在此基礎(chǔ)上，通過(guò)理論計(jì)算，分析了硅阻壓力傳感器

33、恒流激勵(lì)下的輸出電壓與其摻雜電阻的壓敏系數(shù)和溫度系數(shù)之間的關(guān)系?？刂坪线m的摻雜濃度可以實(shí)現(xiàn)壓力傳感器盡可能小的零點(diǎn)溫漂。本章介紹了傳感器的三種主要封裝形式，即金屬封裝、陶瓷封裝以及塑料封裝。機(jī)油壓力傳感器應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中，不僅應(yīng)用環(huán)境惡劣，需要承受強(qiáng)烈的振動(dòng)和沖擊，而且所測(cè)量的介質(zhì)具有一定的腐蝕性，故本文研究的機(jī)油壓力傳感器采用隔離式金屬封裝結(jié)構(gòu)。本章詳細(xì)介紹了機(jī)油壓力傳感器的封裝結(jié)構(gòu)，給出了部分關(guān)鍵工藝及其制造工藝流程圖。本文所研究的機(jī)油壓力傳感器的性能指標(biāo)以及輸出特性曲線也在本章中給出了詳細(xì)說(shuō)明。武漢理：大學(xué)碩士學(xué)位論文第章壓力傳感器關(guān)鍵制造工藝研究壓力傳感器的制造涉及許多工藝，本文對(duì)其

34、中的幾個(gè)關(guān)鍵工藝進(jìn)行了研究。碰焊工藝研究機(jī)油壓力傳感器和空氣壓力傳感器，均是通過(guò)碰焊（即電阻熔焊）工藝將粘貼有壓力芯片的底座與金屬外殼焊接為密封體。電阻熔焊是將被焊接件壓緊于兩電極之間，施加定電流，利用電流流經(jīng)工件接觸面而產(chǎn)生的電阻熱效應(yīng)，使焊接處迅速加熱形成熔核及塑性環(huán)，然后熔核在壓力作用下冷卻結(jié)晶，形成組織致密的氣密性焊點(diǎn)或焊縫。在壓力傳感器中，底座與金屬外殼接觸面之間焊接質(zhì)量好壞直接決定傳感器的氣密性，對(duì)壓力傳感器的輸出性能和可靠性有著重要影響。碰焊時(shí)，將充油組件從硅油中取出，平穩(wěn)轉(zhuǎn)移至焊接夾具的下電極的孔內(nèi)，然后將焊接夾具上電極通孔穿過(guò)已收攏的組件管腿中心，平穩(wěn)壓在組件上，套上定位筒，

35、確保焊接夾具的上下電極同軸，最后將裝有充油組件的焊接夾具平穩(wěn)轉(zhuǎn)移至封焊設(shè)備的工作倉(cāng)內(nèi)的焊接平臺(tái)上。充漓姐圖充油組件平穩(wěn)轉(zhuǎn)移至焊接夾具下電極平推裝有充油組件的焊接夾具，使其定位筒邊緣與焊接平臺(tái)的限位擋板兩邊相切，下電極底面應(yīng)與焊接平臺(tái)完全接觸，如下圖所示。極圖充油組件在工作艙內(nèi)狀態(tài)雙手同時(shí)按下工作艙內(nèi)的“焊接”按鈕，開(kāi)始封焊，封焊機(jī)的上焊接平臺(tái)下降，自動(dòng)完成封焊。在壓力傳感器的碰焊工藝中，產(chǎn)生的熱量應(yīng)足夠大到可使底座與金屬外殼的接觸面迅速熔融，這是產(chǎn)生良好焊接質(zhì)量的首要因素。碰焊產(chǎn)生的熱量由以下公式?jīng)Q定：（一）式中是焊接電流，是兩電極問(wèn)的電阻值，是焊接時(shí)問(wèn)。因?yàn)樗褂玫暮附釉O(shè)備是一定的，焊接電壓

36、和焊接時(shí)間一定即焊接電流一定，因此主要影響焊接質(zhì)量的因素是兩電極間的電阻，即底座與金屬外殼問(wèn)的接觸電阻。不同材質(zhì)的底座的電阻值有較大區(qū)別，與金屬外殼間的碰焊效果也不司。我們通過(guò)建立簡(jiǎn)單的三維傳感器碰焊模型，對(duì)碰焊模型施加短時(shí)間的電流，計(jì)算不同材質(zhì)底座的溫度場(chǎng)分靠，以此模擬碰焊過(guò)程中瞬間高電流產(chǎn)生的熱量對(duì)底座的影響，三維碰焊模型如圖（）所示，兩種材質(zhì)底座的溫度場(chǎng)分布如圖（）和（）所示。從圖中可咀看出，材質(zhì)的底座在瞬間高電流作用后，即碰焊后，產(chǎn)生的熱量不僅低于材質(zhì)的，而且熱量被迅速傳導(dǎo)至整個(gè)底座中部，溫度分稚不夠集中；而材質(zhì)的底座在碰焊后，產(chǎn)生的熱量主要集中在底座與金屬外殼的接觸區(qū)域，因此材質(zhì)的底

37、座在碰焊時(shí)最易產(chǎn)生良好的熔核。）三維碰焊模型（）材質(zhì)的分析結(jié)果（）材質(zhì)的分析結(jié)果圖碰焊的三維模型及分析結(jié)果表一是兩種村質(zhì)的底座的碰焊試驗(yàn)參鼓及碰焊后的撿漏結(jié)果。從表中可以看出材質(zhì)的底座碰焊質(zhì)量非常好，漏率滿足美軍標(biāo)要求，且焊接電壓值較低，對(duì)設(shè)備的損耗小而材質(zhì)的底座即使使用較高的焊接電壓，也無(wú)法達(dá)到良好的焊接質(zhì)量。衰序號(hào)不同材質(zhì)底座的碰焊參數(shù)及檢漏結(jié)果焊接電壓（）漏宰（）碰焊結(jié)果較好好好好好差材質(zhì)）礦摹莘差由村質(zhì)充灌硅油工藝研究機(jī)油壓力傳感器采用的是隔離膜片的氣密封裝結(jié)構(gòu)，隔離膜片把傳感囂芯片與外界環(huán)境隔離開(kāi)，傳感器隔離膜片與壓力芯片之間充滿了硅油。硅油凈化和真空充灌，是機(jī)油壓力傳感器的攝關(guān)鍵的

38、封裝工序。硅油放置在空氣中，會(huì)吸收空氣中的水分和氣體，吸附速率會(huì)隨空氣濕度和溫度增加而增加直到達(dá)到飽和值而停止吸附。氣體和水分子的半徑遠(yuǎn)小于線性武漢理】人學(xué)頑十學(xué)位論文直鏈硅油分子間距離，很容易進(jìn)入硅油中。由于水的沸點(diǎn)較硅油低根多，且熱膨脹系數(shù)遠(yuǎn)人于硅油，因此如果將不純凈的硅油用在傳感器內(nèi)，在高溫階段如。下，硅油中雜質(zhì)體積變化會(huì)對(duì)傳感器的性能造成嚴(yán)重的影響。因此，在灌油之前，應(yīng)該采用減壓加熱的方式來(lái)凈化硅油，最大限度地除掉硅油中的水分和氣體。硅油在充灌前的處理分兩步進(jìn)行”“。首先，通過(guò)攪拌及高溫加熱，用真空泵將硅油抽真空至數(shù)量絨，去掉硅油中分解的小分予量有機(jī)物質(zhì)、水汽和易氣化的雜質(zhì)：然后，在更

39、高真空度（。數(shù)量級(jí)以）的灌油室中將硅油非常緩慢的灌入待充油組件中，保證硅油充灌的充分性。一，扣腔攏首旺叢圖待充油組件示意圖硅油充灘設(shè)備主要由硅油凈化腔、硅油充灌腔體以及必要的真空系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)組成，如圖是充灌硅油設(shè)備示意圖。一一一自一瞧、攪拌，、“目、一材蘿¨一目：；：。、灌腔，、￥真±系統(tǒng)、圖先灌硅油設(shè)備示意圖壓力傳感器的零點(diǎn)溫漂可以用來(lái)評(píng)價(jià)機(jī)油壓力傳感器硅油充灌質(zhì)量的好壞。表是只傳感器樣品在硅油充灌前后的零點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)，從表中可以看出，傳武漢理大學(xué)碩十學(xué)位論文感器在硅油充灌前后，其零點(diǎn)輸出特性沒(méi)有改變。充灌硅油工序并沒(méi)有改變壓力傳感器的零點(diǎn)輸出

40、特性。表壓力傳感器在硅油充灌前后的零點(diǎn)測(cè)試數(shù)據(jù)充灌硅油前充灌硅油后序號(hào)。壓力傳感器信號(hào)調(diào)理技術(shù)研究壓力傳感器的信號(hào)調(diào)理就是把壓力芯片的輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)一系列的轉(zhuǎn)換，達(dá)到所需要的輸出形式，并且滿足一定的精度要求。壓力傳感器基體材料是硅材料，而硅的載流子遷移率、電阻率、壓阻系數(shù)和結(jié)特性等全部都是溫度的函數(shù)副。壓力傳感器的溫度補(bǔ)償主要分恒壓激勵(lì)和恒流激勵(lì)兩種，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)對(duì)這兩種方法做了比較多的研究舯】。對(duì)壓力芯片的信號(hào)調(diào)理，就是對(duì)壓力芯片的輸出進(jìn)行溫度補(bǔ)償，消除其溫度效應(yīng)；并對(duì)其輸出信號(hào)進(jìn)行放大，調(diào)節(jié)其失調(diào)，從而使壓力傳感器滿度的輸出信號(hào)為一，全溫區(qū)的精度要求達(dá)到。壓力傳感器的測(cè)試調(diào)理系統(tǒng)如圖（）所示，

41、該系統(tǒng)包括電腦、壓力控制器、高低溫試驗(yàn)箱、氣源、測(cè)試夾具、評(píng)估板以及多功能數(shù)據(jù)采集卡和（）板卡。采用的壓力控制器精度為萬(wàn)分之一。多功能數(shù)據(jù)采集卡和板卡采用公司的產(chǎn)品，如公司的開(kāi)發(fā)平臺(tái)、等。所采用的評(píng)估板如圖（）所示，它是電腦與信號(hào)調(diào)理芯片之間的接口，電腦通過(guò)它將所需要的信號(hào)調(diào)理參數(shù)寫入芯片，同時(shí)將芯片信號(hào)反饋給電腦。武漢理大學(xué)碩十學(xué)托論文、一，；螽）測(cè)試調(diào)理系統(tǒng)斟）電路板（）信號(hào)調(diào)理程序用戶界面圖測(cè)試調(diào)理系統(tǒng)及程序界面蚪墅長(zhǎng)多刊簍！多圖壓力傳感器信號(hào)調(diào)理流程圖利用丌發(fā)工具，編寫壓力傳感器的測(cè)試調(diào)理程序。用戶界面如圖（）所示。其流程如例所示，在兩個(gè)溫度點(diǎn)下對(duì)壓力傳感器進(jìn)行測(cè)試調(diào)理，每個(gè)溫度下采集兩個(gè)壓力點(diǎn)的數(shù)據(jù)。在每個(gè)溫度點(diǎn)下，首先將壓力控制器設(shè)定到低壓點(diǎn)，采集傳感器輸出信號(hào)：然后，將壓力掙制器設(shè)定到高壓點(diǎn)，再次采集傳感器輸出信號(hào)。根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)，由程序計(jì)算出常溫下傳感器的失調(diào)系數(shù)以及所需要增益倍數(shù)，將這些參數(shù)寫入信號(hào)調(diào)理芯片的存儲(chǔ)器中。最后由程序計(jì)算出傳感器的零點(diǎn)溫度補(bǔ)償系數(shù)以及靈敏度溫度補(bǔ)償系數(shù)，將計(jì)算出柬的數(shù)據(jù)寫到調(diào)理芯片對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元中。武漢理大學(xué)碩十學(xué)位論文表是只壓力