汽車進(jìn)氣歧管壓力傳感器實(shí)用教案

1、1一、概念(ginin)（1）進(jìn)氣歧管：進(jìn)氣歧管位于節(jié)氣門(mén)與引擎進(jìn)氣門(mén)之間第一頁(yè)，共31頁(yè)。1一、概念（2）壓力傳感器：把進(jìn)氣歧管內(nèi)節(jié)氣門(mén)后方的壓力變化(binhu)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)一起送入發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元（ECU），ECU據(jù)此確定基本噴油量第二頁(yè)，共31頁(yè)。1二、安裝位置(wi zhi)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)，用真空管與進(jìn)氣總管相連；節(jié)氣門(mén)后方的進(jìn)氣管上第三頁(yè)，共31頁(yè)。1三、分類按其檢測(cè)原理可分為：壓敏電阻式電容式電感式表面(biomin)彈性波式注：應(yīng)用較多的是壓敏電阻式和電容式兩種。第四頁(yè)，共31頁(yè)。2壓敏電阻式（1）結(jié)構(gòu)(jigu)組成： 真空室-1 硅膜片-2 （四個(gè)應(yīng)變電阻）

2、集成電路3第五頁(yè)，共31頁(yè)。2（2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)： 主要(zhyo)由硅膜片、真空室、硅杯、底座、真空管接頭和引線電極等硅杯與殼體、底座之間組成的腔室為真空室，真空室為基準(zhǔn)壓力室，基準(zhǔn)壓力為0。第六頁(yè)，共31頁(yè)。2第七頁(yè)，共31頁(yè)。2第八頁(yè)，共31頁(yè)。2（3）工作原理： 壓力轉(zhuǎn)換元件是利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的硅膜片，一側(cè)是真空室，另一側(cè)是進(jìn)氣管負(fù)壓。進(jìn)氣壓力膜片變形應(yīng)變電阻輸出電壓(diny)信號(hào)第九頁(yè)，共31頁(yè)。2（4）信號(hào)特點(diǎn)： 隨著進(jìn)氣歧管壓力的上升，傳感器的輸出電壓越來(lái)越高?；旧鲜浅示€性增長(zhǎng)關(guān)系在通常情況(qngkung)下，傳感器輸出信號(hào)電壓范圍應(yīng)該從怠速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的大約1.25V，平穩(wěn)

3、上升到氣節(jié)門(mén)全開(kāi)時(shí)的大約5V。第十頁(yè)，共31頁(yè)。2（5）優(yōu)缺點(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)(yudin)：體積小，精度高，響應(yīng)性好，成本低。缺點(diǎn)：急加速時(shí)響應(yīng)慢。注意：安裝在壓力波動(dòng)小的部位。第十一頁(yè)，共31頁(yè)。3（1）參數(shù)的選取(xunq)： 壓力測(cè)量范圍：15300PSIG 工作電壓：5VDC或1.5mA 工作溫度：-40-85 晶圓片規(guī)格：100mm(4in)X500m 晶圓片參數(shù)：楊氏模量E=190000MPa 泊松比=0.25 屈服應(yīng)力s=7000MPa工作溫度范圍(fnwi)：-4085 第十二頁(yè)，共31頁(yè)。3（2）尺寸(ch cun)的選?。?硅膜邊長(zhǎng)a：500m硅膜厚度h：11m硅片邊長(zhǎng)A：100

4、0m硅片厚度H：110m工作溫度范圍(fnwi)：-4085 第十三頁(yè)，共31頁(yè)。3（2）尺寸(ch cun)的選取 工作溫度范圍(fnwi)：-4085 第十四頁(yè)，共31頁(yè)。3（2）尺寸(ch cun)的選取 工作溫度范圍(fnwi)：-4085 第十五頁(yè)，共31頁(yè)。3第十六頁(yè)，共31頁(yè)。3工作溫度范圍(fnwi)：-4085 第十七頁(yè)，共31頁(yè)。3（4）壓敏傳感器制作封裝流程c.壓敏電阻及其互連線的制作單晶離子注入法：注入?yún)^(qū)域：硅襯底注入雜質(zhì)(zzh)：B、BF2和P一般流程：熱氧SiO2生長(zhǎng)光刻電阻區(qū)腐蝕SiO2離子注入 去膠退火光刻SiO2開(kāi)接觸孔濺鋁工作溫度范圍(fnwi)：-408

5、5 第十八頁(yè)，共31頁(yè)。3（4）壓敏傳感器制作封裝流程d.硅膜空腔的設(shè)計(jì)制作（用于接受氣流壓力） 通過(guò)電化學(xué)自停止腐蝕和掩膜版的配合形成邊長(zhǎng)為500um的正方(zhngfng)形硅膜，具體裝置如下圖所示： 工作溫度范圍(fnwi)：-4085 第十九頁(yè)，共31頁(yè)。3（4）壓敏傳感器制作封裝流程(lichng)e.硅蓋空腔的設(shè)計(jì)制作（用于產(chǎn)生絕對(duì)壓力）采用深層反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，刻蝕一個(gè)深度為50um邊長(zhǎng)為500um的方孔。 工作溫度范圍(fnwi)：-4085 第二十頁(yè)，共31頁(yè)。3（4）壓敏傳感器制作封裝流程f.玻璃底座的設(shè)計(jì) 切割 用玻璃刀切割出尺寸為1000um*1000um*200um的

6、玻璃 刻蝕 采用玻璃鉆頭(zun tu)鉆出一個(gè)直徑為250um的玻璃通孔g.鍵合工藝玻璃底座與制成的硅片采用陽(yáng)極鍵硅蓋和硅片采用硅硅直接鍵合。 工作溫度范圍(fnwi)：-4085 第二十一頁(yè)，共31頁(yè)。3（4）壓敏傳感器制作封裝流程h.封裝工藝芯片級(jí)封裝：在芯片表面覆蓋硅樹(shù)脂凝膠。器件級(jí)封裝：用金屬外殼將其包裝起來(lái)。實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)換、 芯片同用戶需要的連接件之間的設(shè)計(jì)與封裝。系統(tǒng)(xtng)級(jí)封裝：通過(guò)薄金屬層進(jìn)行必要的電磁屏蔽。 工作溫度范圍(fnwi)：-4085 第二十二頁(yè)，共31頁(yè)。4（1）ansys仿真(fn zhn) 整體結(jié)構(gòu)第二十三頁(yè)，共31頁(yè)。4（1）ansys仿真(fn zhn) 硅膜結(jié)構(gòu)第二十四頁(yè)，共31頁(yè)。4（1）ansys仿真(fn zhn) 受力模擬分析第二十五頁(yè)，共31頁(yè)。4（1）ansys仿真模擬(mn) 受力模擬(mn)分析第二十六頁(yè)，共31頁(yè)。4（2）壓力傳感器測(cè)試 測(cè)試原理： 當(dāng)電橋平衡時(shí)，即U0=0時(shí)， 理想狀態(tài)下，4片電阻(dinz)片阻值相同，即第二十七頁(yè)，共31頁(yè)。4（2）壓力傳感器測(cè)試(csh) 測(cè)試(csh)原理： 當(dāng)梁受到載荷F的作用時(shí)， 將式（3）、（5）代入式（4）后 第二十八頁(yè)，共31頁(yè)。4（2）壓力傳感器測(cè)試(csh) 測(cè)試(csh)過(guò)程 溫度輸出特性測(cè)試(csh)：零點(diǎn)溫漂、靈