硅壓力傳感器的疑難問題

硅壓力傳感器芯片的性能受溫度的影響非常大，主要表現(xiàn)為零點和靈敏度隨溫度變化而發(fā)生漂移，產(chǎn)生漂移的根本原因在：在工藝制作中，組成惠斯登電橋的四個電阻條的表面摻雜濃度和擴散電阻條寬度不可能完全一致，致使四個電阻的阻值不完全相等，溫度系數(shù)不相等，導致當輸入壓力為0時，電橋輸出不為0，同時該輸出隨溫度的變化而發(fā)生漂移，即零點溫度漂移；半導體的溫度特性導致壓阻系數(shù)隨溫度變化，導致壓力靈敏也隨溫度發(fā)生漂移；此外，后道工序的芯片與玻璃的靜電封裝、粘接、硅油及容腔設(shè)計等都會附加溫度影響。綜上因素，對封裝后的壓力傳感器（不帶溫補芯體）的補償包括零點偏移校準、零點溫度漂移補償和靈敏度溫度補償。

對已經(jīng)封裝好的壓阻式壓力傳感器的溫度補償一般是在其橋臂串并聯(lián)電阻或者熱敏電阻等方法來實現(xiàn)。而這些方法只能用于精度較低的場合。由于補償電阻與壓力傳感器中惠斯登電橋的電阻系數(shù)不一致，測試也比較困難，所以無論哪種溫度補償方式都無法達到良好的效果，對于要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域（如醫(yī)療設(shè)備、氣動控制等）這些補償方法很難實現(xiàn)。因此，壓力傳感器的溫度補償一直是困擾用戶的難題所在，也是壓力傳感器研究和生產(chǎn)的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。

其次是微壓、低壓傳感器的制造技術(shù)和工藝比較高，所涉及到的制造設(shè)備非常昂貴?，F(xiàn)在市面低壓量程壓力傳感器比較少，價格不菲。與之相反，高壓量程的壓力傳感器的制造成本卻比較低。所以，微壓、低壓傳感器的精度和價格也是用戶所擔憂的問題。

最后是壓力傳感器晶圓的封裝技術(shù)已經(jīng)成為MEMS生產(chǎn)中的瓶頸。MEMS產(chǎn)品早期的封裝技術(shù)大多數(shù)是借用半導體IC領(lǐng)域中現(xiàn)成的封裝工藝，不過，由于各類產(chǎn)品的使用范圍和應(yīng)用環(huán)境的差異，其封裝也沒有統(tǒng)一的形式，應(yīng)根據(jù)具體的使用情況選擇適當?shù)姆庋b形式。同時，在MEMS產(chǎn)品的制造過程中，封裝只能單個進行而不能大批量同時進行。封裝在MEMS產(chǎn)品總費用中約占據(jù)40%-60%的比例，封裝技術(shù)已成為MEMS生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。通常MEMS產(chǎn)品的量比較小，代工廠就不愿意進行MEMS產(chǎn)品的封裝和測試，絕大多數(shù)壓力傳感器的封裝都由國外完成。因此，壓力傳感器的封裝是否可靠也是用戶憂慮所在。

美國SMI公司專業(yè)生產(chǎn)各種硅微結(jié)構(gòu)壓力傳感器，擁有獨特的低壓膜技術(shù)、先進的深度離子刻蝕(DRIE)和等離子焊接能力。SMI公司生產(chǎn)的微壓傳感器、低壓傳感器在市場上獨具特色，低壓量程壓力傳感器精度至今仍為同類產(chǎn)品的20倍以上。

SMI公司生產(chǎn)壓力傳感器SM58系列壓力傳感器解決了以上所介紹的種種難題，省去了繁瑣的溫度補償電路和放大電路，用戶很容易使用。SM58系列壓力傳感器結(jié)合了美國最先進的壓力傳感器技術(shù)與CMOS數(shù)字信號處理技術(shù)生產(chǎn)出具有信號放大、校準和溫度補償?shù)膲毫鞲衅?。SM58系列具有如下優(yōu)點：

（1）放大、校準和溫度補償；
（2）多級壓力非線性修正，校準電壓輸出為0.5V~4.5V；
（3）更正數(shù)字溫度和校準壓力信號可通過I2C接口；
（4）直接輸出經(jīng)放大校準的模擬信號；
（5）輸出與輸入電壓成正比；
（6）SMI獨特的低壓膜允許全面的防擴散壓力范圍0~0.15psi；
（7）溫補范圍為0~70°C，滿足絕大部分用戶的需求；
（8）有表壓、差壓和絕壓配置，有微壓和低壓等量程。

廣泛應(yīng)用于汽車車用壓力傳感器、氣壓計、醫(yī)療設(shè)備、風力控制、空氣流量計、呼吸器和通風機等等。