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(diǎn)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(gè)電阻條的表面摻雜濃度和擴(kuò)散電阻條寬度不可能完全一致，致使四個(gè)電阻的阻值不完全相等，溫度系數(shù)不相等，導(dǎo)致當(dāng)輸入壓力為0時(shí)，電橋輸出不為0，同時(shí)該輸出隨溫度的變化而發(fā)生漂移，即零點(diǎn)溫度漂移；半導(dǎo)體的溫度特性導(dǎo)致壓阻系數(shù)隨溫度變化，導(dǎo)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(jì)等都會(huì)附加溫度影響。綜上因素，對(duì)封裝后的壓力傳感器（不帶溫補(bǔ)芯體）的補(bǔ)償包括零點(diǎn)偏移校準(zhǔn)、零點(diǎn)溫度漂移補(bǔ)償和靈敏度溫度補(bǔ)償。

對(duì)已經(jīng)封裝好的壓阻式壓力傳感器的溫度補(bǔ)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(shí)現(xiàn)。而這些方法只能用于精度較低的場(chǎng)合。由于補(bǔ)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(cè)試也比較困難，所以無論哪種溫度補(bǔ)償方式都無法達(dá)到良好的效果，對(duì)于要求較高的應(yīng)用領(lǐng)域（如醫(yī)療設(shè)備、氣動(dòng)控制等）這些補(bǔ)償方法很難實(shí)現(xiàn)。因此，壓力傳感器的溫度補(bǔ)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(gè)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(jià)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(jià)格也是用戶所擔(dān)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(dǎo)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(dāng)?shù)姆庋b形式。同時(shí)，在MEMS產(chǎn)品的制造過程中，封裝只能單個(gè)進(jìn)行而不能大批量同時(shí)進(jìn)行。封裝在MEMS產(chǎn)品總費(fèi)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(jìn)行MEMS產(chǎn)品的封裝和測(cè)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(dú)特的低壓膜技術(shù)、先進(jìn)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(chǎng)上獨(dú)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(bǔ)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(jìn)的壓力傳感器技術(shù)與CMOS數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)生產(chǎn)出具有信號(hào)放大、校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償?shù)膲毫鞲衅?。SM58系列具有如下優(yōu)點(diǎn)：

（1）放大、校準(zhǔn)和溫度補(bǔ)償；
（2）多級(jí)壓力非線性修正，校準(zhǔn)電壓輸出為0.5V~4.5V；
（3）更正數(shù)字溫度和校準(zhǔn)壓力信號(hào)可通過I2C接口；
（4）直接輸出經(jīng)放大校準(zhǔn)的模擬信號(hào)；
（5）輸出與輸入電壓成正比；
（6）SMI獨(dú)特的低壓膜允許全面的防擴(kuò)散壓力范圍0~0.15psi；
（7）溫補(bǔ)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(jì)、醫(yī)療設(shè)備、風(fēng)力控制、空氣流量計(jì)、呼吸器和通風(fēng)機(jī)等等。