汽车轮胎压力传感器芯片应用研究

　　数学模型与分析

　　半径为R的同平膜片的中心最大挠度为：

　　而中心岛半径ro与全膜半径R的比值为C的单岛膜中心最大挠度为：

　　当C值为0.5时（常用设计）、单岛膜结构中心最大位移仅为平膜的四分之一。

　　当E型膜片的大膜内切半径为R,硬心岛外切半径为ro时，其薄膜上表面的径向和切向应力为：

　　在处和r=R处，和取得最大值，其值大小相等，符号相反，即

,

是平膜边缘应力的倍。

　　从式中看出，应力和均近似对称，当C=0.5时，这种对称性更好，的对称点，即=0点在r≈0.76R处，但=0的点却在r≈0.85R处，因此采用这种方案时电阻径向分布尺寸不宜超过1/10R.

　　实现工艺要点

　　工艺版图设计

　　当加大并加厚芯片尺寸，可实现芯片量程拓展，芯片为一个固边固支的方形平膜片，具有3~10倍的过载能力，图3为按不同量程设计的芯片工艺版图。

图3 按不同量程设计的芯片工艺版图

　　主要解决的工艺技术问题：

　　①高质量的硅-硅真空键合工艺；

　　②均匀和高合格率的减薄工艺；

　　③高准确度高均匀的掺杂一致性及细长电阻条一致性控制以确保传感器的低温度漂移；

　　④内应力匹配消除技术以确保传感器的时间稳定性；

　　⑤相应的抗电磁干扰设计；

　　⑥封装设计与工艺中的抗高振动及离心加速度措施；