[实用新型]SiBCN基自封装结构无线无源压力传感器

说明书

本实用新型公开了一种SiBCN基自封装结构无线无源压力传感器设计与制造。涉及压力传感器。所述压力传感器芯片设有压力腔、开槽天线及金属层。压力腔是由通过SiBCN薄膜和SiBCN体通过先驱体聚硼硅氮烷作为粘合剂经过多次烧结后达到键合目的形成压力腔；在键合前在SiBCN薄膜和SiBCN体的表面采用丝印方式形成金属谐振腔；在丝印的同时用聚酰亚胺保护形成信号传输用的开槽天线。高可靠性且适用于高温高压、酸碱、潮湿等恶劣环境。

技术领域

本实用新型涉及一种自封装结构无线无源压力传感器及其制备方法，尤其是涉及SiBCN基自封装结构无线无源压力传感器。

背景技术

在航空发动机里面，对引擎的燃烧室中空气压力的测量，有助于控制空气与燃料的混合，从而降低熄火的危险。这需要一种能在600℃～1800℃的温度中正常工作的压力传感器，这种需求极大的刺激了高温压力传感器的发展。

微机械压力传感器是一种成熟的商业产品。典型的压力传感器是以易弯曲的硅薄膜作为敏感元件并用硅压敏电阻或电容器来感应压力。这些传感器已经被很广泛的使用。然而，这种传感器由于材料和输出方式的限制，不能在高温环境下应用。

很多耐高温材料已经被用来制作压力传感器，替代原来的硅材料。如：碳化硅，多晶金刚石和陶瓷等材料，这些材料都可以用来制作高温压力传感器。碳化硅压力传感器是采用碳化硅薄膜和压敏电阻来测量压力的变化。多晶金刚石压力传感器同样是采用金刚石薄膜和压敏电阻。这些技术都可以用来制作高温压力传感器，但是它们的制造技术没有硅基压力传感器那么成熟。

微电子封装工业为陶瓷的封装提供一个技术基础。先驱体转化陶瓷法是一种在20世纪中末期发展起来的一种陶瓷制备方式，在低温(800℃-1200℃) 条件下将有机硅聚合物转化成Si(M)CN陶瓷，这类陶瓷在保留传统陶瓷优异耐高温性能的同时克服了传统陶瓷的脆性。这种高温特性表明陶瓷片是可以用来制作高温压力传感器。

在实用新型中基于先驱体转换陶瓷法制作高温压力传感器。该传感器利用无线传感技术来测量压力的变化。在该方案中，压力被转化为频移输出，而该频移信号可以在远处被探测到。由于该传感器使用无线传感技术，无需直接给传感器供能，使测试端与传感器端分开，因此这种技术非常适合高温环境下的压力测量。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

本实用新型的目的在于针现有的硅基压力传感器工作温度低，无法实现在高温高压等特殊环境中使用的需求，提供一种可在高温恶劣环境下使用的 SiBCN基自封装结构无线无源压力传感器。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：

本实用新型所述平膜结构SiBCN无线无源压力传感器设计与制造，设有正方形或矩形非晶态SiBCN陶瓷压力薄膜，在方形或者矩形非晶态SiBCN压力薄膜的内表面设有耐高温金属层，方形或者矩形非晶态SiBCN压力薄膜的内表面设有耦合激励天线与外界进行信号传输；设有正方形或矩形非晶态 SiBCN陶瓷体块，在正方形或矩形非晶态SiBCN陶瓷体块的内表面设有耐高温金属层；镀有金属层的SiBCN压力薄膜和SiBCN体材料通过先驱体聚硼硅氮烷作为粘合剂经过多次烧结后达到键合目的形成压力腔，形成无线无源压力传感器。

所述正方形或矩形非晶态SiBCN陶瓷压力薄膜长宽为5-20mm，厚度为 0.3-1mm，所述方形或者矩形非晶态SiBCN体材料长宽为5-20mm，厚度为 3-10mm。

所述耐高温金属层是指熔点超过1000℃的金属层；所述耐高温金属层的厚度为25-60μm。

所述方形或者矩形非晶态SiBCN压力薄膜的内表面耦合激励天线长宽为 0.6mm-12mm，共面波导传输线工作频段为3.5-12GHz。