汽車輪胎壓力傳感器芯片應(yīng)用研究

　　數(shù)學(xué)模型與分析

　　半徑為R的同平膜片的中心最大撓度為：

　　而中心島半徑ro與全膜半徑R的比值為C的單島膜中心最大撓度為：

　　當(dāng)C值為0.5時(shí)（常用設(shè)計(jì)）、單島膜結(jié)構(gòu)中心最大位移僅為平膜的四分之一。

　　當(dāng)E型膜片的大膜內(nèi)切半徑為R,硬心島外切半徑為ro時(shí)，其薄膜上表面的徑向和切向應(yīng)力為：

　　在處和r=R處，和取得最大值，其值大小相等，符號(hào)相反，即

,

是平膜邊緣應(yīng)力的倍。

　　從式中看出，應(yīng)力和均近似對(duì)稱，當(dāng)C=0.5時(shí)，這種對(duì)稱性更好，的對(duì)稱點(diǎn)，即=0點(diǎn)在r≈0.76R處，但=0的點(diǎn)卻在r≈0.85R處，因此采用這種方案時(shí)電阻徑向分布尺寸不宜超過1/10R.

　　實(shí)現(xiàn)工藝要點(diǎn)

　　工藝版圖設(shè)計(jì)

　　當(dāng)加大并加厚芯片尺寸，可實(shí)現(xiàn)芯片量程拓展，芯片為一個(gè)固邊固支的方形平膜片，具有3~10倍的過載能力，圖3為按不同量程設(shè)計(jì)的芯片工藝版圖。

圖3 按不同量程設(shè)計(jì)的芯片工藝版圖

　　主要解決的工藝技術(shù)問題：

　　①高質(zhì)量的硅-硅真空鍵合工藝；

　?、诰鶆蚝透吆细衤实臏p薄工藝；

　?、鄹邷?zhǔn)確度高均勻的摻雜一致性及細(xì)長電阻條一致性控制以確保傳感器的低溫度漂移；

　?、軆?nèi)應(yīng)力匹配消除技術(shù)以確保傳感器的時(shí)間穩(wěn)定性；

　?、菹鄳?yīng)的抗電磁干擾設(shè)計(jì)；

　?、薹庋b設(shè)計(jì)與工藝中的抗高振動(dòng)及離心加速度措施；