傳感器靈敏度主要取決于傳感器配置的幾何參數(shù)。這包括膜的直徑和厚度以及腔體的高度。在加壓情況下,可移動膜將發(fā)生偏移,這會導(dǎo)致電容發(fā)生變化。為了加強(qiáng)信號,可利用多膜并聯(lián)。在此,有兩個區(qū)域?qū)毫γ舾,有兩個區(qū)域可作為參考之用。傳感器信號的形成就來源于壓力敏感區(qū)域和參考區(qū)域之間的差異。信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換發(fā)生在信號處理過程中(集成在芯片里)。這可確保非常好的信噪比以及高精確度。為了確保傳感器能大量應(yīng)用于汽車領(lǐng)域,壓力傳感器采用了一種特殊的SMD封裝。塑料外殼有8個連接針。在傳感器芯片結(jié)合并利用金線連接之后,芯片利用硅膠進(jìn)行覆蓋。待測量的環(huán)境氣體壓力通過硅膠傳送到傳感器表面。此外,它可保護(hù)芯片免受環(huán)境影響。這種封裝用于自動PCB裝置,比傳統(tǒng)封裝更具成本優(yōu)勢。
汽車市場的傳感器正在迅猛發(fā)展,從2004年到2009年,全球車用傳感器將呈現(xiàn)9%左右的成長率,2008年市場需求量估計(jì)可達(dá)14.87億個。中國市場更是車用傳感器發(fā)展的溫床,計(jì)世資訊(CCWResearch)最新調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,2006年,中國汽車傳感器的市場銷售額為3.9億美元,同比增長率為42.8%,2007~2010年中國汽車傳感器市場銷售額的年度復(fù)合增長率將超過35%。其中,2007年市場銷售額將達(dá)到5.4億美元,同比增長率為36.3%;2009年其市場銷售額將接近10.5億美元,同比增長40.5%;2010年市場銷售額將超過13.2億美元,同比增長35.2%。
汽車壓力傳感器主要用于檢測氣缸負(fù)壓、大氣壓、渦輪發(fā)動機(jī)的升壓比、氣缸內(nèi)壓、油壓等。吸氣負(fù)壓式傳感器主要用于吸氣壓、負(fù)壓、油壓檢測。汽車用壓力傳感器應(yīng)用較多的有電容式、壓阻式、差動變壓器式(LVDT)、表面彈性波式(SAW)。從安裝技術(shù)來說,當(dāng)前的技術(shù)和車用壓力傳感器的使用直接相關(guān)。傳感器的安裝位置(包括其溫度、壓力和環(huán)境介質(zhì))決定了使用哪種傳感元件和封裝技術(shù)。比如說用于引擎管理的傳感器。
對于壓力傳感器應(yīng)用而言,我們可以假定在壓力大于10帕?xí)r,傳感器工作在液體中或通過液體傳輸壓力信號。在這種情況下,器件封裝必須滿足工作環(huán)境的嚴(yán)格要求。對于壓力小于10帕的應(yīng)用(比如測量進(jìn)氣管氣壓(MAP)或大氣絕對壓力(BAP))而言,采用凝膠涂層封裝就可以。針對這種應(yīng)用所采用的工藝是以適用于汽車應(yīng)用的0.5mm BiCMOS技術(shù)。壓力傳感器以電容性測量原理為基礎(chǔ)(表面微機(jī)械加工),這意味著環(huán)境介質(zhì)的壓力變化會導(dǎo)致電容發(fā)生變化,進(jìn)而導(dǎo)致壓力輸出信號發(fā)生變化。為了能夠轉(zhuǎn)換物理壓力變量,在密封腔上覆蓋了一層壓力敏感膜。為此,場氧化層就會在襯底的電容器下電極上產(chǎn)生。隨后,這種氧化層將被多晶硅摻雜層覆蓋。多晶硅構(gòu)成了電容器的對電極。該層采用這種結(jié)構(gòu),為了可以在下一步通過使用氫氟酸進(jìn)行濕化學(xué)蝕刻去除下面的場氧化層(犧牲層)。最后,對獨(dú)立的多晶硅層進(jìn)行密封。通過這種方式,成形的腔體可在一定壓力下實(shí)現(xiàn)密封。
可以未來汽車壓力傳感器的前景廣闊,不僅在于它本身的需求,同時得益于車市的快速發(fā)展。目前,一輛普通家用轎車上大約安裝幾十到近百個傳感器,而豪華轎車上的傳感器數(shù)量可多達(dá)200個。2006年,中國汽車市場規(guī)模突破720萬輛,其中乘用車突破500萬輛。2007年國內(nèi)汽車銷量將超過800萬輛,車用傳感器的銷量也會水漲船高。更多的壓力傳感器最新科技知識盡在匯集全球傳感器的現(xiàn)代豪方傳感器之家!
|