專利名稱：汽車歧管絕壓傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是汽車電子、通信與自動控制技術領域，具體涉及的是一種汽 車歧管絕壓(MAP)傳感器，屬于傳感器芯片領域。
背景技術：
M汽車的出現與發展，無疑對人類社會的發展帶來了巨大的推動力，但隨著汽車工 業的發展，接踵而來的是嚴重的污染問題。因此要采取各種措施降低汽車尾氣中的有毒物 質的含量，同時盡量使燃燒過程更充分，從而達到節能和降低環境污染的目的，就必須在提 高汽車發動機性能以及自動化水平上下功夫。七十年代中期開始，以美國克萊斯勞勒公司 應用MAP傳感器和微控制器控制發動機為重要標志，大大降低了排放污染并引發了世界汽 車工業經歷一次技術革命。MAP中文稱汽車歧管絕壓傳感器，用于汽車發動機空氣和汽油 燃油比控制(俗稱電噴)。其特點是，汽車工業廣泛采用電子和微電子技術，使汽車的經濟 性、操縱性、動力性、安全性和減少排污等方面都有突破性進展，這就是汽車電子化，它包括 傳感器(感知目標)和微控制器(信號處理)應用。“八五”計劃以來，雖然我國傳感器技術在研究、試制和生產方面都得到了很大的 發展，但其重點都在于工業檢測、控制方面，在專用汽車傳感器的研制生產幾乎還是空白。 目前生產的各種傳感器，仍沒有一種能適用于電噴系統的需要，也沒有汽車傳感器的專業 生產廠家，而國產汽車用輔助性傳感器均由小企業單一生產、單一配套，僅用于狀態監測 (如水溫、油溫、油面指示等)，不僅品種少，且工藝落后，這同我國汽車工業發展的要求極 不相適宜。
實用新型內容針對現有技術上不足，本實用新型目的是在于提供一種成本低、抗冷熱沖擊、抗過 載、抗電磁干擾、穩定性和性能指標高的汽車歧管絕壓傳感器，提高了汽車電子化水平。為了實現上述目的，本實用新型是通過如下的技術方案來實現汽車歧管絕壓傳感器，包括擴散硅芯片，其特征在于，在擴散硅芯片的表面上運用 硅_硅鍵合和硅_玻璃融封技術形成一個杯型背壓腔保護層，把流體介質與擴散硅芯片表 面電路隔離，使其對被測介質具有極好的抗腐蝕性，所以幾乎任何流體都可被直接地測量。 所述杯型背壓腔保護層上設有基座引腳，所述基座引腳通過焊接的方式與擴散硅芯片的芯 片引角連接；擴散硅芯片與杯型背壓腔保護層形成一敏感元件。進一步，所述杯型背壓腔保護層包括基座，所述基座為帶有絕緣隔離的不銹鋼基 座，所述擴散硅芯片通過硅橡膠粘接到不銹鋼基座上。進一步，所述基座引腳通過金絲或合金材料與擴散硅芯片焊接連接，其采用的焊 接設備為金絲球焊設備。汽車(MAP)傳感器的原理是利用半導體壓阻效應，將兩對電阻所構成的惠斯登電 橋采用硅平面工藝制作成一個敏感元件。當壓力作用于敏感元件上時，因壓力作用在硅片上而使硅片產生機械形變，其電阻條受外力的拉壓作用后電阻值發生增加和減少的變化， 即打破了惠斯登電橋的電壓平衡狀態，使電橋產生不平衡電壓輸出，該電壓與壓力值成正 比(線性關系)，以此達到檢測壓力之目的，將此作成一個器件就形成了一個壓力傳感器。本實用新型具有的有益效果如下(1)本實用新型的分辨率、非線性度、穩定性等性能指標高10倍以上，響應時間縮 小1/2，可大量運用于汽車和工業自動化，特別是附加數字輸出便于直接和計算機接口 ；(2)電橋電阻值高，功耗低，供電電池使用壽命長，即產品使用壽命長；(3)體積小、結構靈活、精度高、穩定性和一致性好；(4)零位和滿度可采用激光調阻補償修定，溫度系數好、工作溫度范圍寬；在電氣 方面，本實用新型采用了最新工藝技術和材料，可在-40°C +140°C寬的工作范圍內實現 高精度和高穩定的組合。(5)其具有能夠抗振動、抗冷熱沖擊、抗過載、抗電磁干擾的能力和特征；而且可 換性強，抗腐蝕和抗磨損能力卓越，從而使擴散硅壓力傳感器在生產工藝上和性能指標上 了一個新臺階，產業化水平有了較大的提高，應用設計靈活性有了大大的提高。(6)易封裝有利于規模化生產，可降低產品成本及銷售價格，價格低廉、一致性好， 有利于產業化規模生產。(7)技術水平高、應用面廣；從技術上屬于硅平面工藝技術、無線電技術、傳感器 技術、計算機技術、系統控制技術等多學科交叉和知識密集的高技術領域，同時可運用于航 天航空、水利電力、能源交通、冶金、化工、機械、紡織等各個領域。以下結合附圖和具體實施方式
來詳細說明本實用新型；
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為本實用新型半導體敏感元件原理圖；圖3為本實用新型的簡易封裝工藝流程示意圖；圖4為本實用新型的特殊封裝工藝流程示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面 結合具體實施方式
，進一步闡述本實用新型。參見圖1，本實用新型汽車歧管絕壓傳感器，用于汽車發動機空氣和汽油燃油比控 制(俗稱電噴)，其包括擴散硅芯片20，在擴散硅芯片20的表面上運用硅-硅鍵合和硅-玻 璃融封技術形成一個杯型背壓腔保護層，把流體介質與擴散硅芯片20表面電路隔離，使其 對被測介質具有極好的抗腐蝕性，所以幾乎任何流體都可被直接地測量。該杯型背壓腔保 護層包括基座10，所述基座10為帶有絕緣隔離的不銹鋼基座，所述擴散硅芯片20通過硅橡 膠粘接到不銹鋼基座上。在背壓腔保護層杯型的不銹鋼基座上安裝有兩個基座引腳11，所 述基座引腳11上端的焊盤12通過綁定金絲21或合金材料焊接的方式與擴散硅芯片20的 芯片引角相連接。本實用新型中，對絕對壓力傳感器來說，真空是在膜片和基底平板之間內腔形 成的，而相對壓力傳感器，基底平板有一個孔。由于硅材料的特殊性，使這個橋路輸出 的是高度線性，與激勵電壓成正比的信號，標準輸出信號隨壓力范圍的不同被標定為
42. 0/3. 0/3. 3mV/V ；具有體積小、使用方便靈活的優點。本實用新型是汽車(MAP)傳感器的原理是利用半導體壓阻效應，將兩對電阻所構 成的惠斯登電橋采用硅平面工藝制作成一個敏感元件(如圖2所示)。在本實用新型中，擴 散硅芯片20與杯型背壓腔保護層構成所述的敏感元件(如圖1所示)；當壓力作用于敏感 元件上時，因壓力作用在硅片上而使硅片產生機械形變，其電阻條受外力的拉壓作用后電 阻值發生增加和減少的變化，即打破了惠斯登電橋的電壓平衡狀態，使電橋產生不平衡電 壓輸出，該電壓與壓力值成正比(線性關系)，以此達到檢測壓力之目的，將此作成一個器 件就形成了 一個壓力傳感器。本實用新型中，汽車壓力與溫度傳感器主要是采用后封裝工藝技術，來組織規模 化批量生產；屬于后工序自動粘接、測試、封裝，是采用引進工藝技術和設備，完全依靠設 備生產能力，以及人工裝配，按照規模生產的工藝流程和管理要求組織生產，特點是工藝簡 單，自動化程度高。硅平面工藝制造出壓力與溫度傳感器芯片后，隨即進入后工序封裝階段，可根據 量程和產品種類劃分，裝配成不同型號規格的傳感器。其工藝流程還可以分為壓力傳感器 簡易封裝工藝流程和壓力傳感器特殊封裝工藝流程。如圖3所示，壓力傳感器簡易封裝工藝流程依次為芯片、貼片、球焊、初測、封帽、 補償、調阻、終測和入庫；如圖4所示，壓力傳感器特殊封裝工藝流程依次為芯片、貼片、球 焊、初測、檢漏、焊隔離片、灌充介質、焊壓力接口、補償、調阻、終測、老化和入庫。在上述流程中，本實用新型的生產技術主要涉及厚膜工藝、集成擴散、自動測試補 償、無應力封裝等技術。現對重大關鍵技術進行簡述(1)裝架貼片采用計算機控制、自動對準、自動調節，將傳感器芯片在一定溫度和凈化環境條件 下，涂敷特種配制的硅橡膠，粘接到帶有絕緣隔離的不銹鋼基座上，在一定溫度下存放一定 的時間。技術特征為芯片有序排列，計算機程序編制，自動裝架上片，滴膠勻膠過程平穩均 勻。(2)引線焊接其采用金絲球焊設備，將芯片引角與基座引線角連接，連接材料采用金絲或合金 材料。(3)調阻補償由于每個(或每批)傳感器芯片上，惠斯登電橋的橋臂電阻的一致性有誤差存在。 操作者需要通過外引線連接的陶瓷電阻補償片進行一對一的電阻參數補償，補償電阻值大 小可通過激光調阻機，完全根據實測芯片上電阻誤差修正完成。(4)壓力測試按照產品國標、企標規定參數標準要求，模擬實際應用進行在線加壓測試，采用特 制工裝夾具，將傳感器產品逐個按工藝指標要求進行分類的測試。因此，通過上述技術方案，本實用新型的產品性能指標與國際先進水平比較如表1 和表2 (1)汽車用壓力傳感器
權利要求汽車歧管絕壓傳感器，包括擴散硅芯片，其特征在于，在所述擴散硅芯片的表面上運用硅 硅鍵合和硅 玻璃融封技術形成一個杯型背壓腔保護層，把流體介質與擴散硅芯片表面電路隔離，所述杯型背壓腔保護層上設有基座引腳，所述基座引腳通過焊接的方式與擴散硅芯片的芯片引角連接；所述擴散硅芯片與杯型背壓腔保護層形成一敏感元件。
2.根據權利要求1所述的汽車歧管絕壓傳感器，其特征在于，所述杯型背壓腔保護層 包括基座，所述基座為帶有絕緣隔離的不銹鋼基座，所述擴散硅芯片通過硅橡膠粘接到不 銹鋼基座上。
3.根據權利要求1所述的汽車歧管絕壓傳感器，其特征在于，所述基座引腳通過金絲 與擴散硅芯片焊接連接，其采用的焊接設備為金絲球焊設備。
專利摘要本實用新型公開的是一種汽車歧管絕壓傳感器，包括擴散硅芯片，其特征在于，在擴散硅芯片的表面上運用硅-硅鍵合和硅-玻璃融封技術形成一個杯型背壓腔保護層，把流體介質與擴散硅芯片表而電路隔離，所述杯型背壓腔保護層上設有基座引腳，所述基座引腳通過焊接的方式與擴散硅芯片的芯片引角連接；擴散硅芯片與杯型背壓腔保護層形成一敏感元件。本實用新型具有能夠抗振動、抗冷熱沖擊、抗過載、抗電磁干擾的能力以及體積小、結構靈活、精度高、穩定性和一致性好優點；而且可換性強，抗腐蝕和抗磨損能力卓越，從而使擴散硅壓力傳感器在生產工藝上和性能指標上了一個新臺階，產業化水平有了較大的提高，應用設計靈活性有了大大的提高。
文檔編號G01L9/06GK201697743SQ201020126949
公開日2011年1月5日 申請日期2010年3月9日 優先權日2010年3月9日
發明者師斌, 龐曉華, 王莉莎, 申愛群, 郭宏 申請人:昆山諾金傳感技術有限公司;威海諾金傳感技術有限公司;北京鑫諾金傳感技術有限公司;北京鑫諾金電子科技發展有限公司;北京德思源電子科技發展有限公司