汽車輪胎壓力傳感器芯片應用研究

　　數學模型與分析

　　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C值為0.5時（常用設計）、單島膜結構中心最大位移僅為平膜的四分之一。

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

　　在處和r=R處，和取得最大值，其值大小相等，符號相反，即

,

是平膜邊緣應力的倍。

　　從式中看出，應力和均近似對稱，當C=0.5時，這種對稱性更好，的對稱點，即=0點在r≈0.76R處，但=0的點卻在r≈0.85R處，因此采用這種方案時電阻徑向分布尺寸不宜超過1/10R.

　　實現工藝要點

　　工藝版圖設計

　　當加大并加厚芯片尺寸，可實現芯片量程拓展，芯片為一個固邊固支的方形平膜片，具有3~10倍的過載能力，圖3為按不同量程設計的芯片工藝版圖。

圖3 按不同量程設計的芯片工藝版圖

　　主要解決的工藝技術問題：

　　①高質量的硅-硅真空鍵合工藝；

　　②均勻和高合格率的減薄工藝；

　　③高準確度高均勻的摻雜一致性及細長電阻條一致性控制以確保傳感器的低溫度漂移；

　　④內應力匹配消除技術以確保傳感器的時間穩定性；

　　⑤相應的抗電磁干擾設計；

　　⑥封裝設計與工藝中的抗高振動及離心加速度措施；