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专利名称：汽车歧管绝压传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的是汽车电子、通信与自动控制技术领域，具体涉及的是一种汽 车歧管绝压(MAP)传感器，属于传感器芯片领域。
背景技术：
M汽车的出现与发展，无疑对人类社会的发展带来了巨大的推动力，但随着汽车工 业的发展，接踵而来的是严重的污染问题。因此要采取各种措施降低汽车尾气中的有毒物 质的含量，同时尽量使燃烧过程更充分，从而达到节能和降低环境污染的目的，就必须在提 高汽车发动机性能以及自动化水平上下功夫。七十年代中期开始，以美国克莱斯劳勒公司 应用MAP传感器和微控制器控制发动机为重要标志，大大降低了排放污染并引发了世界汽 车工业经历一次技术革命。MAP中文称汽车歧管绝压传感器，用于汽车发动机空气和汽油 燃油比控制(俗称电喷)。其特点是，汽车工业广泛采用电子和微电子技术，使汽车的经济 性、操纵性、动力性、安全性和减少排污等方面都有突破性进展，这就是汽车电子化，它包括 传感器(感知目标)和微控制器(信号处理)应用。“八五”计划以来，虽然我国传感器技术在研究、试制和生产方面都得到了很大的 发展，但其重点都在于工业检测、控制方面，在专用汽车传感器的研制生产几乎还是空白。 目前生产的各种传感器，仍没有一种能适用于电喷系统的需要，也没有汽车传感器的专业 生产厂家，而国产汽车用辅助性传感器均由小企业单一生产、单一配套，仅用于状态监测 (如水温、油温、油面指示等)，不仅品种少，且工艺落后，这同我国汽车工业发展的要求极 不相适宜。

实用新型内容针对现有技术上不足，本实用新型目的是在于提供一种成本低、抗冷热冲击、抗过 载、抗电磁干扰、稳定性和性能指标高的汽车歧管绝压传感器，提高了汽车电子化水平。为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现汽车歧管绝压传感器，包括扩散硅芯片，其特征在于，在扩散硅芯片的表面上运用 硅_硅键合和硅_玻璃融封技术形成一个杯型背压腔保护层，把流体介质与扩散硅芯片表 面电路隔离，使其对被测介质具有极好的抗腐蚀性，所以几乎任何流体都可被直接地测量。 所述杯型背压腔保护层上设有基座引脚，所述基座引脚通过焊接的方式与扩散硅芯片的芯 片引角连接；扩散硅芯片与杯型背压腔保护层形成一敏感元件。进一步，所述杯型背压腔保护层包括基座，所述基座为带有绝缘隔离的不锈钢基 座，所述扩散硅芯片通过硅橡胶粘接到不锈钢基座上。进一步，所述基座引脚通过金丝或合金材料与扩散硅芯片焊接连接，其采用的焊 接设备为金丝球焊设备。汽车(MAP)传感器的原理是利用半导体压阻效应，将两对电阻所构成的惠斯登电 桥采用硅平面工艺制作成一个敏感元件。当压力作用于敏感元件上时，因压力作用在硅片上而使硅片产生机械形变，其电阻条受外力的拉压作用后电阻值发生增加和减少的变化， 即打破了惠斯登电桥的电压平衡状态，使电桥产生不平衡电压输出，该电压与压力值成正 比(线性关系)，以此达到检测压力之目的，将此作成一个器件就形成了一个压力传感器。本实用新型具有的有益效果如下(1)本实用新型的分辨率、非线性度、稳定性等性能指标高10倍以上，响应时间缩 小1/2，可大量运用于汽车和工业自动化，特别是附加数字输出便于直接和计算机接口 ；(2)电桥电阻值高，功耗低，供电电池使用寿命长，即产品使用寿命长；(3)体积小、结构灵活、精度高、稳定性和一致性好；(4)零位和满度可采用激光调阻补偿修定，温度系数好、工作温度范围宽；在电气 方面，本实用新型采用了最新工艺技术和材料，可在-40°C +140°C宽的工作范围内实现 高精度和高稳定的组合。(5)其具有能够抗振动、抗冷热冲击、抗过载、抗电磁干扰的能力和特征；而且可 换性强，抗腐蚀和抗磨损能力卓越，从而使扩散硅压力传感器在生产工艺上和性能指标上 了一个新台阶，产业化水平有了较大的提高，应用设计灵活性有了大大的提高。(6)易封装有利于规模化生产，可降低产品成本及销售价格，价格低廉、一致性好， 有利于产业化规模生产。(7)技术水平高、应用面广；从技术上属于硅平面工艺技术、无线电技术、传感器 技术、计算机技术、系统控制技术等多学科交叉和知识密集的高技术领域，同时可运用于航 天航空、水利电力、能源交通、冶金、化工、机械、纺织等各个领域。以下结合附图和具体实施方式
来详细说明本实用新型；

图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型半导体敏感元件原理图；图3为本实用新型的简易封装工艺流程示意图；图4为本实用新型的特殊封装工艺流程示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面 结合具体实施方式
，进一步阐述本实用新型。参见图1，本实用新型汽车歧管绝压传感器，用于汽车发动机空气和汽油燃油比控 制(俗称电喷)，其包括扩散硅芯片20，在扩散硅芯片20的表面上运用硅-硅键合和硅-玻 璃融封技术形成一个杯型背压腔保护层，把流体介质与扩散硅芯片20表面电路隔离，使其 对被测介质具有极好的抗腐蚀性，所以几乎任何流体都可被直接地测量。该杯型背压腔保 护层包括基座10，所述基座10为带有绝缘隔离的不锈钢基座，所述扩散硅芯片20通过硅橡 胶粘接到不锈钢基座上。在背压腔保护层杯型的不锈钢基座上安装有两个基座引脚11，所 述基座引脚11上端的焊盘12通过绑定金丝21或合金材料焊接的方式与扩散硅芯片20的 芯片引角相连接。本实用新型中，对绝对压力传感器来说，真空是在膜片和基底平板之间内腔形 成的，而相对压力传感器，基底平板有一个孔。由于硅材料的特殊性，使这个桥路输出 的是高度线性，与激励电压成正比的信号，标准输出信号随压力范围的不同被标定为
42. 0/3. 0/3. 3mV/V ；具有体积小、使用方便灵活的优点。本实用新型是汽车(MAP)传感器的原理是利用半导体压阻效应，将两对电阻所构 成的惠斯登电桥采用硅平面工艺制作成一个敏感元件(如图2所示)。在本实用新型中，扩 散硅芯片20与杯型背压腔保护层构成所述的敏感元件(如图1所示)；当压力作用于敏感 元件上时，因压力作用在硅片上而使硅片产生机械形变，其电阻条受外力的拉压作用后电 阻值发生增加和减少的变化，即打破了惠斯登电桥的电压平衡状态，使电桥产生不平衡电 压输出，该电压与压力值成正比(线性关系)，以此达到检测压力之目的，将此作成一个器 件就形成了 一个压力传感器。本实用新型中，汽车压力与温度传感器主要是采用后封装工艺技术，来组织规模 化批量生产；属于后工序自动粘接、测试、封装，是采用引进工艺技术和设备，完全依靠设 备生产能力，以及人工装配，按照规模生产的工艺流程和管理要求组织生产，特点是工艺简 单，自动化程度高。硅平面工艺制造出压力与温度传感器芯片后，随即进入后工序封装阶段，可根据 量程和产品种类划分，装配成不同型号规格的传感器。其工艺流程还可以分为压力传感器 简易封装工艺流程和压力传感器特殊封装工艺流程。如图3所示，压力传感器简易封装工艺流程依次为芯片、贴片、球焊、初测、封帽、 补偿、调阻、终测和入库；如图4所示，压力传感器特殊封装工艺流程依次为芯片、贴片、球 焊、初测、检漏、焊隔离片、灌充介质、焊压力接口、补偿、调阻、终测、老化和入库。在上述流程中，本实用新型的生产技术主要涉及厚膜工艺、集成扩散、自动测试补 偿、无应力封装等技术。现对重大关键技术进行简述(1)装架贴片采用计算机控制、自动对准、自动调节，将传感器芯片在一定温度和净化环境条件 下，涂敷特种配制的硅橡胶，粘接到带有绝缘隔离的不锈钢基座上，在一定温度下存放一定 的时间。技术特征为芯片有序排列，计算机程序编制，自动装架上片，滴胶勻胶过程平稳均 勻。(2)引线焊接其采用金丝球焊设备，将芯片引角与基座引线角连接，连接材料采用金丝或合金 材料。(3)调阻补偿由于每个(或每批)传感器芯片上，惠斯登电桥的桥臂电阻的一致性有误差存在。 操作者需要通过外引线连接的陶瓷电阻补偿片进行一对一的电阻参数补偿，补偿电阻值大 小可通过激光调阻机，完全根据实测芯片上电阻误差修正完成。(4)压力测试按照产品国标、企标规定参数标准要求，模拟实际应用进行在线加压测试，采用特 制工装夹具，将传感器产品逐个按工艺指标要求进行分类的测试。因此，通过上述技术方案，本实用新型的产品性能指标与国际先进水平比较如表1 和表2 (1)汽车用压力传感器
权利要求汽车歧管绝压传感器，包括扩散硅芯片，其特征在于，在所述扩散硅芯片的表面上运用硅 硅键合和硅 玻璃融封技术形成一个杯型背压腔保护层，把流体介质与扩散硅芯片表面电路隔离，所述杯型背压腔保护层上设有基座引脚，所述基座引脚通过焊接的方式与扩散硅芯片的芯片引角连接；所述扩散硅芯片与杯型背压腔保护层形成一敏感元件。
2.根据权利要求1所述的汽车歧管绝压传感器，其特征在于，所述杯型背压腔保护层 包括基座，所述基座为带有绝缘隔离的不锈钢基座，所述扩散硅芯片通过硅橡胶粘接到不 锈钢基座上。
3.根据权利要求1所述的汽车歧管绝压传感器，其特征在于，所述基座引脚通过金丝 与扩散硅芯片焊接连接，其采用的焊接设备为金丝球焊设备。
专利摘要本实用新型公开的是一种汽车歧管绝压传感器，包括扩散硅芯片，其特征在于，在扩散硅芯片的表面上运用硅-硅键合和硅-玻璃融封技术形成一个杯型背压腔保护层，把流体介质与扩散硅芯片表而电路隔离，所述杯型背压腔保护层上设有基座引脚，所述基座引脚通过焊接的方式与扩散硅芯片的芯片引角连接；扩散硅芯片与杯型背压腔保护层形成一敏感元件。本实用新型具有能够抗振动、抗冷热冲击、抗过载、抗电磁干扰的能力以及体积小、结构灵活、精度高、稳定性和一致性好优点；而且可换性强，抗腐蚀和抗磨损能力卓越，从而使扩散硅压力传感器在生产工艺上和性能指标上了一个新台阶，产业化水平有了较大的提高，应用设计灵活性有了大大的提高。
文档编号G01L9/06GK201697743SQ201020126949
公开日2011年1月5日 申请日期2010年3月9日 优先权日2010年3月9日
发明者师斌, 庞晓华, 王莉莎, 申爱群, 郭宏 申请人:昆山诺金传感技术有限公司;威海诺金传感技术有限公司;北京鑫诺金传感技术有限公司;北京鑫诺金电子科技发展有限公司;北京德思源电子科技发展有限公司