CN103616122B - 一种冷藏车用的气体压力传感器 - Google Patents
一种冷藏车用的气体压力传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103616122B CN103616122B CN201310516595.1A CN201310516595A CN103616122B CN 103616122 B CN103616122 B CN 103616122B CN 201310516595 A CN201310516595 A CN 201310516595A CN 103616122 B CN103616122 B CN 103616122B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- base
- sensitive element
- stainless steel
- resistance
- pedestal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims abstract description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 3
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 8
- 238000005457 optimization Methods 0.000 abstract 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000004518 low pressure chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical compound [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000012536 packaging technology Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 1
- SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si].[Si] SBEQWOXEGHQIMW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明涉及一种冷藏车用气体压力传感器，在不锈钢基座内嵌装调整电路，该不锈钢基座两侧有四个引脚用于固定传感器，在不锈钢基座的上面固装空腔基座，该空腔基座为向上收口的锥形空腔，在该锥形空腔的中部横向固装陶瓷基座，在该陶瓷基座上通过玻璃板密封固装敏感元件基座，该敏感元件基座制有真空腔；在敏感元件基座的上面安装有敏感元件，敏感元件通过两根金丝通向下方的处理电路。本发明针对冷藏车内低温高湿环境下做了优化，保证产品稳定性，所设计的敏感元件集成信号调整电路与温度补偿电路，使得三种元件共用电源地线，减少无谓的引线布局与功耗，并针对惠斯通电桥电阻的摆放、位置、结构做了适当的优化，提高了灵敏度和精度。
Description
技术领域
本发明属于微电子机械系统传感器领域，涉及压力传感器，尤其是一种用于冷藏车厢气体压力传感器。
背景技术
我们知道，在长时间低温环境下，塑料制品的硬度会降低，尤其在零下30度时硬度会变得很差；含碳量高的钢材料在低温下也承受不了强力，而采用镍钢材料可以有效防止低温下材料变低。
1、薄膜型压力传感器随着蒸镀、化学气相沉积（CVD）等镀膜工艺的发展和MEMS技术等发展，已经实现小型化低功耗的首选测量单元。其中，化学气相沉积（CVD）生长多晶硅薄膜主要采用低压CVD（LPCVD）法，成熟性稳定性适用于批量生产，配合补偿电路，测量范围、精度和优良的性能都成为市场的主流；MEMS封装技术常见的有三种：塑料封装、陶瓷封装、金属封装，在冷藏车这种恶劣环境下使用金属封装更加合适，并采用陶瓷基座，陶瓷是绝缘体，不会吸附空气中的杂质，陶瓷与玻璃的热膨胀系数接近，这样减少热失配所导致的芯片上的附加压力。
2、压阻式传感器输出阻抗很高，放大电路要有更高的输入阻抗，不从传感器输出端吸收电流，避免影响传感器的正常工作。所采用的惠斯通电桥，其四个电阻为R1、R2、R3、R4，惠斯通电桥激励值为Vs，其桥臂输出电压为为避免自身电阻产生热量，惠斯通电桥桥臂电流不宜过大，一般为1mA左右；而且，为避免导线电阻影响电桥平衡，电阻和导线设计应该对称。
3、压力传感器的灵敏度最大值由膜片厚度与面积决定，经试验：弹性膜片越薄，尺寸越大，灵敏度越高。但薄膜越薄工艺要求越高，且影响测量的范围，尺寸大也容易造成受力的均匀性变差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种具有较高的灵敏度、精度和稳定性的用于冷藏车厢气体压力传感器。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种冷藏车用气体压力传感器，包括不锈钢基座、空腔基座、敏感元件基座、陶瓷基座、处理电路及敏感元件，不锈钢基座、空腔基座及敏感元件基座均由镍钢的不锈钢制成，在不锈钢基座内嵌装调整电路，该不锈钢基座两侧有四个引脚用于固定传感器，在不锈钢基座的上面固装空腔基座，该空腔基座为向上收口的锥形空腔，在该锥形空腔的中部横向固装陶瓷基座，在该陶瓷基座上通过玻璃板密封固装敏感元件基座，该敏感元件基座制有真空腔；在敏感元件基座的上面安装有敏感元件，敏感元件通过两根金丝通向下方的处理电路。
而且，所述敏感元件是由惠斯通电桥构成，该惠斯通电桥由电阻R1、R2、R3、R4组成桥式电路，惠斯通电桥分别置于四边形的四个边上，距离敏感元件基座的边距为20μm。
而且，所述的敏感元件的尺寸为3mm*3mm，膜厚尺寸为200μm，电阻长宽为100，20μm，电阻阻值为1500Ω，制作原料采用多晶硅。
本发明的优点和积极效果是：
1、本发明针对冷藏车内低温高湿环境下做了优化，保证产品稳定性，所设计的敏感元件集成信号调整电路与温度补偿电路，使得三种元件共用电源地线，减少无谓的引线布局与功耗，并针对惠斯通电桥电阻的摆放、位置、结构做了适当的优化，提高了灵敏度和精度。
2、本发明的外壳材料使用镍钢，可保证产品不会在低温下硬度变低而导致损坏，处理单元封装在传感器内，在结构上采用防水设计，保证产品稳定性。
3、本发明用于测量低温高湿恶劣环境的气体压力计，测量范围大于1.2个标准大气压。
附图说明
图1为本发明所述的压力传感器结构俯视图；
图2为图1的A-A向截面剖视图；
图3为本发明敏感元件的电阻分布示意图；
图4为图2的B部结构放大示意图；
图5为本发明的控制芯片模块框图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步详述，需要说明的是，本实施例是描述性的，而不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种冷藏车用气体压力传感器，包括不锈钢基座1、空腔基座3、敏感元件基座5、陶瓷基座4、处理电路7及敏感元件6，不锈钢基座、空腔基座及敏感元件基座均由镍钢的不锈钢制成，在不锈钢基座内嵌装调整电路，该不锈钢基座两侧有四个引脚2用于固定传感器。在不锈钢基座的上面固装空腔基座，该空腔基座为向上收口的锥形空腔，在该锥形空腔的中部横向固装陶瓷基座，在该陶瓷基座上通过玻璃板10密封固装敏感元件基座，该敏感元件基座制有真空腔9；在敏感元件基座的上面安装有敏感元件，敏感元件通过两根金丝通向下方的处理电路。
所述敏感元件是由惠斯通电桥8构成，该惠斯通电桥由电阻R1、R2、R3、R4组成桥式电路，如图3所示，惠斯通电桥分别置于四边形的四个边上，距离敏感元件基座的边距为20μm，结合整体传感器在此位置的电阻受到的应力最大，灵敏度最高。当外界无压力时，电桥电阻相等，电桥平衡，传感器输出压力为零；当外界产生压力，其中两个电阻阻值增大，两个阻值减少，电桥输出压力与电阻变化成正比，测量电压变化可以得到外界压力值。对于本实施例，敏感元件上方感受压力，由于真空腔的压力是恒定的，因此敏感元件所受压力不同而产生变形，进而影响电阻阻值变化，也就影响输出电压变化。
本实施例所述的敏感元件，其尺寸为3mm*3mm，膜厚尺寸为200μm，电阻长宽为100，20μm，电阻阻值为1500Ω，电阻距离膜边距离20μm，制作原料采用多晶硅，价格较低廉。
本发明的处理电路采用MAX1450EAP贴片SSOP封装，采用MEMS工艺将调整电路与温度补偿单元做成一体，输出引脚有四个：VDD，VO，GND和一个用于固定的引脚。
芯片采用TI公司的MSP430F5438，3.3V工作电压下功耗仅为340μA，16位高速处理单片机，工作稳定。电源模块采用凌特公司的LTC3458，使用两节碱性电池，可以提供5V电压，及高达1.4A的电流源，93%的转换效率，低功耗便携性兼备。
本发明所述的敏感元件通过硅硅直接键合技术，其步骤如下：
⑴对需要键合的抛光面平整度检查；
⑵对需要键合的硅片进行清洗，检查表面污染情况；
⑶将抛光面面面相向贴在一起，施加一定压力，再送入充满惰性气体的封闭环境中放置100小时以上；
⑷将键合膜片置于高温进行高温退火，在1100℃的退火温度时掺杂相浓度为1020cm-3，进行高温退火时间应在8小时左右，并且充满N2或其他保护气体。
Claims (1)
1.一种冷藏车用气体压力传感器，其特征在于：包括不锈钢基座、空腔基座、敏感元件基座、陶瓷基座、处理电路及敏感元件，不锈钢基座、空腔基座及敏感元件基座均由镍钢的不锈钢制成，在不锈钢基座内嵌装调整电路，将调整电路与温度补偿单元做成一体；该不锈钢基座两侧有四个引脚用于固定传感器，在不锈钢基座的上面固装空腔基座，该空腔基座为向上收口的锥形空腔，在该锥形空腔的中部横向固装陶瓷基座，在该陶瓷基座上通过玻璃板密封固装敏感元件基座，该敏感元件基座制有真空腔；在敏感元件基座的上面安装有敏感元件，敏感元件通过两根金丝通向下方的处理电路；所述敏感元件是由惠斯通电桥构成，该惠斯通电桥由电阻R1、R2、R3、R4组成桥式电路，惠斯通电桥分别置于四边形的四个边上，距离敏感元件基座的边距为20μm；结合整体传感器在此位置的电阻受到的应力最大，灵敏度最高，在外界无压力时，电桥电阻相等，电桥平衡，传感器输出压力为零，当外界产生压力，其中两个电阻阻值增大，两个阻值减小，电桥输出压力与电阻变化成正比，测量电压变化可以得到外界压力值；所述敏感元件的尺寸为3mm*3mm，膜厚尺寸为200μm，电阻长宽为100，20μm，电阻阻值为1500Ω，制作原料采用多晶硅。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310516595.1A CN103616122B (zh) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | 一种冷藏车用的气体压力传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310516595.1A CN103616122B (zh) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | 一种冷藏车用的气体压力传感器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103616122A CN103616122A (zh) | 2014-03-05 |
| CN103616122B true CN103616122B (zh) | 2017-01-11 |
Family
ID=50166828
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310516595.1A Expired - Fee Related CN103616122B (zh) | 2013-10-28 | 2013-10-28 | 一种冷藏车用的气体压力传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103616122B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108535005A (zh) * | 2018-06-08 | 2018-09-14 | 王廷利 | 移动式储罐附件压力流量检测装置及其检测方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101044088A (zh) * | 2004-10-22 | 2007-09-26 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于装配半导体芯片的方法及相应的半导体芯片装置 |
| CN201247122Y (zh) * | 2008-08-21 | 2009-05-27 | 西安维纳信息测控有限公司 | 微型压力传感器 |
| CN101493367A (zh) * | 2008-01-21 | 2009-07-29 | 昆山双桥传感器测控技术有限公司 | 基于mems技术微型动态压力传感器及其制造方法 |
| CN102928150A (zh) * | 2012-10-26 | 2013-02-13 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种无引线封装的金属薄膜压力传感器及其制备方法 |
| CN103257007A (zh) * | 2012-02-17 | 2013-08-21 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | 压力传感器介质隔离封装结构及其封装方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7331241B1 (en) * | 2006-08-22 | 2008-02-19 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | Low cost pressure sensor for measuring oxygen pressure |
-
2013
- 2013-10-28 CN CN201310516595.1A patent/CN103616122B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101044088A (zh) * | 2004-10-22 | 2007-09-26 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于装配半导体芯片的方法及相应的半导体芯片装置 |
| CN101493367A (zh) * | 2008-01-21 | 2009-07-29 | 昆山双桥传感器测控技术有限公司 | 基于mems技术微型动态压力传感器及其制造方法 |
| CN201247122Y (zh) * | 2008-08-21 | 2009-05-27 | 西安维纳信息测控有限公司 | 微型压力传感器 |
| CN103257007A (zh) * | 2012-02-17 | 2013-08-21 | 苏州敏芯微电子技术有限公司 | 压力传感器介质隔离封装结构及其封装方法 |
| CN102928150A (zh) * | 2012-10-26 | 2013-02-13 | 中国电子科技集团公司第四十八研究所 | 一种无引线封装的金属薄膜压力传感器及其制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103616122A (zh) | 2014-03-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102636298B (zh) | 一种梁膜四岛结构微压高过载传感器芯片 | |
| CN110823446A (zh) | 硅压阻式压力传感器二次温度补偿零点调试方法 | |
| CN100439887C (zh) | 宽应力区硅压力传感器 | |
| CN109738109A (zh) | 一种高温微压压力传感器及其制作方法、测量系统 | |
| CN111620295B (zh) | 一种微压探测压力传感器及其测量装置 | |
| CN103454032A (zh) | 一种带热敏电阻的压力敏感芯体 | |
| CN106644195B (zh) | 一种高温大量程硅-蓝宝石压力传感器结构 | |
| JPH07103837A (ja) | 物理量検出センサ | |
| CN102374916B (zh) | 半导体物理量传感器 | |
| CN101430340A (zh) | 能降低温漂的硅微压阻式加速度计 | |
| JP2016011889A (ja) | 物理量検出装置 | |
| CN109374192B (zh) | 一种用于微压测量的压力传感器 | |
| CN113984255A (zh) | 一种自带温度补偿的压力传感器芯片的封装结构 | |
| CN103018478B (zh) | 一种可自动零点补偿的热风速传感装置及测量风速的方法 | |
| CN118603389A (zh) | 一种微型多维力传感器及其温度补偿方法 | |
| CN108387341A (zh) | 微型真空计及其工作方法 | |
| CN103616122B (zh) | 一种冷藏车用的气体压力传感器 | |
| CN104931193A (zh) | 一种带有参考真空室的mems皮拉尼计 | |
| CN215414160U (zh) | 板载压力传感器 | |
| CN216386066U (zh) | 一种自带温度补偿的压力传感器芯片的封装结构 | |
| CN100367527C (zh) | 电容式半导体压力传感器 | |
| CN207800604U (zh) | 一种芯片的集成装置 | |
| CN111426413A (zh) | 一种新型压力传感器及设计方法 | |
| CN112499578B (zh) | 一种半导体耐高温压力温度传感器芯片及其制备方法 | |
| CN116539214A (zh) | 一种高精度片上补偿的压阻压力传感器及其补偿方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20170111 Termination date: 20201028 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |