[发明专利]一种陶瓷平膜压阻芯片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷平膜压阻芯片及其制备方法，支持厚片包括第一支持层、第二支持层、第三支持层、导线基层、导通电路、PAD过孔层、PAD层和调零电阻，第一支持层、第二支持层、第三支持层、导线基层和PAD过孔层设置有导通过孔，第一支持层、第二支持层、第三支持层中心处设置有避空孔；制备方法包括以下步骤：1)配制浆料，2)流延，3)裁片，4)冲孔，5)填孔，6)印刷，7)叠片，8)静压，9)切割，10)排胶和烧结。采用低温共烧工艺，制作全密封一体结构平膜压阻芯片；由较厚的支持多层厚片、较薄可形变的陶瓷弹性膜片、印刷在陶瓷膜片上具有压阻效应的惠斯通电阻桥、调零电阻、连通导体线路组成，电阻桥及导体线路全部密封在产品内部。

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，更具体的说是涉及一种陶瓷平膜压阻芯片及其制备方法。

背景技术

目前，MEMS(微机械电子)压力传感器是微电子机械系统中最早的产品之一，按照工作原理分为压阻式、电容式和压电式等等。压阻式压力传感器因其具有灵敏度高、响应速度快、可靠性好、易于集成等优点在航天、医疗器械和汽车电子等领域得到了广泛应用。常见的压力芯体型式有应变式、压阻式、电容式、压电式、振频式等，应用面最广的属于压阻式，和压容式；压阻式压力传感器是微传感器的一种，其原理是基于C.S Smith与1954年发现的压阻效应，即当半导体受到应力作用时，由于载流子迁移率的变化导致半导体的电阻率发生变化的现象。目前大多数压阻式压力传感器都采用MEMS体微机械加工工艺制备，即在硅片表面通过氧化、光刻、离子注入等平面IC工艺制备出应力敏感电阻与金属互连引线后，从硅片背面进行各向异性湿法腐蚀，通过调整腐蚀速率及时间来控制压力敏感膜的厚度，腐蚀完成后需用玻璃或硅材料衬底进行键合，作为芯片的支撑结构。

但是，采用上述工艺制备的压力传感器不仅压力敏感膜的厚度均匀性差，芯片体积大，而且需要键合工艺，使得制备的压力传感器成品率低、性能不稳定、成本高，集成度低，功能单一，不适合大规模自动化生产。

因此，解决现有两片式陶瓷压阻式压力芯体厚片和薄片间密封性和粘接强度较低，可靠性不够，成本高，集成度低，功能单一是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种陶瓷平膜压阻芯片及其制备方法，采用低温共烧工艺，制作全密封一体结构平膜压阻芯片；由较厚的支持多层厚片、较薄可形变的陶瓷弹性膜片、印刷在陶瓷膜片上具有压阻效应的惠斯通电阻桥、调零电阻、连通导体线路组成，电阻桥及导体线路全部密封在产品内部。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种陶瓷平膜压阻芯片，包括：支持厚片、变形弹性膜片和惠斯通电桥；

所述支持厚片依次包括第一支持层、第二支持层、第三支持层、导线基层、导通电路、PAD过孔层、PAD层和调零电阻，所述第一支持层、所述第二支持层、所述第三支持层、所述导线基层和所述PAD过孔层设置有导通过孔，所述第一支持层、所述第二支持层、所述第三支持层中心处设置有避空孔；

所述惠斯通电桥设置在所述变形弹性膜片上，所述变形弹性膜片与所述支持厚片连接。

优选的，所述惠斯通电桥包括印刷组桥电阻和印刷组桥电路。

优选的，所述导通电路通过所述导通过孔与所述惠斯通电桥连接。

优选的，所述变形弹性膜片的厚度为0.15-0.8mm，所述惠斯通电桥厚度为0.03-0.3mm，所述支持厚片的厚度为3-8mm，所述导通电路、所述PAD层和所述调零电阻的厚度为0.03-0.3mm，所述第一支持层、所述第二支持层和所述第三支持层的厚度为0.02-0.9mm。

优选的，所述第一支持层、所述第二支持层和所述第三支持层为单层或多层。

一种陶瓷平膜压阻芯片的制备方法，包括以下步骤：