SiC基無線高溫壓力傳感器設(shè)計與制備工藝研究.pdf

1、鑒于傳統(tǒng)硅基MEMS壓力傳感器在高溫、潮濕等復(fù)雜環(huán)境中的應(yīng)用具有一定的局限性,本文設(shè)計了一種SiC基無線高溫壓力傳感器,能夠克服高溫環(huán)境中傳統(tǒng)壓力傳感器壓敏結(jié)構(gòu)失穩(wěn)及電引線性能退化的問題。SiC材料作為一種新興的第三代寬帶隙半導(dǎo)體材料,其半導(dǎo)體器件能夠適應(yīng)高溫、高頻、大功率等工作環(huán)境,隨著SiC材料MEMS加工工藝的不斷成熟,對其進行高溫壓力傳感器的制備研究具有重要的現(xiàn)實意義。
　　本文結(jié)合國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,詳細闡述了SiC基高溫壓

2、力傳感器的工作原理、結(jié)構(gòu)設(shè)計與制備流程以及相關(guān)結(jié)構(gòu)驗證等基本內(nèi)容。根據(jù)互感耦合電磁感應(yīng)原理,外界壓力可以改變可變電容所在傳感器回路的諧振頻率,繼而引起測試回路等效阻抗的顯著變化,通過觀察這一特征變化量來獲取外界壓力的有效信息。這種無線耦合的測量方式避免了器件間電引線互聯(lián),可以應(yīng)用于高溫等惡劣環(huán)境。
　　本文分別對高溫壓力傳感器電容和電感結(jié)構(gòu)建模,并給出具體的結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計方法,同時為驗證電容結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性,對敏感膜結(jié)構(gòu)進行撓度和應(yīng)

3、力的理論推導(dǎo)和ANSYS仿真分析,作出敏感膜撓度和應(yīng)力在量程范圍內(nèi)隨外界壓強變化的關(guān)系曲線。結(jié)合傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計和現(xiàn)有的MEMS加工工藝,制定了傳感器工藝流程方案,并對其中涉及的關(guān)鍵工藝進行了詳細分析和工藝驗證。
　　本文最后對傳感器電容結(jié)構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)驗證與分析,采用硅材料替代碳化硅材料制備電容壓敏結(jié)構(gòu),檢驗電容空腔的密封性能,并對密封存在問題的芯片進行測試分析。將壓敏電容與PCB電感線圈引線鍵合,串聯(lián)形成LC諧振回路即無線電容壓力