[发明专利]一种用于高温的无液体压阻式碳化硅压力传感器

说明书

本发明公开了一种用于高温的无液体压阻式碳化硅压力传感器，包括陶瓷推杆、SIC芯片和陶瓷支架；陶瓷推杆与钢膜连接，陶瓷推杆的尖端放置于SIC芯片上，且陶瓷推杆的尖端与SIC芯片上的碳化硅膜接触；SIC芯片放置在陶瓷支架中，陶瓷支架的底部与支撑圆柱相连；SIC芯片包括第一晶片和第二晶片；第一晶片和第二晶片之间键合相连；第一晶片的中心设有中心凸台，第二晶片底部开设有凹槽。本发明能够在高达400℃以上的温度下测量压力，解决了充油式压力传感器无法用于高温、膜片破裂造成液体对产品污染、灌装技术复杂等缺点，提高了传感器的测量温度阈值。

技术领域

本发明属于半导体的技术领域，具体涉及一种用于高温的无液体压阻式碳化硅压力传感器。

背景技术

高温压力传感器广泛应用于深空探测、航空航天、大飞机和涡轮式发动机等许多重大工程和民用工程。目前硅基压力传感器应用较多，但是由于在超过400℃环境下传统硅材料发生塑性变形限制了其进一步高温应用。近些年，基于新材料、新结构高温压力传感器成为新的研究方向。碳化硅（SiC）是第三代宽禁带半导体材料的典型代表，具有宽禁带、高热导率、高击穿场强和优良的机械性能，在高温、高频、大功率和恶劣环境有着重要的应用。

目前，硅压阻式压力传感器大多数采用充油介质来隔离被测压力与敏感结构，所用充油介质并不能应用于-55℃~250℃全温环境下，使得全温环境下产品的灵敏度与线性度不满足要求，并且用于介质分离的钢膜容易破裂造成耦合介质对产品污染。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中的上述不足，提供一种用于高温的无液体压阻式碳化硅压力传感器，以解决现有充油以汞或油作为耦合介质的碳化硅谐振压力传感器存在无法用于高温测量的问题。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种用于高温的无液体压阻式碳化硅压力传感器，其包括陶瓷推杆、SIC芯片和陶瓷支架；陶瓷推杆与钢膜连接，陶瓷推杆的尖端放置于SIC芯片上，且陶瓷推杆的尖端与SIC芯片上的碳化硅膜接触；SIC芯片放置在陶瓷支架中，陶瓷支架的底部与支撑圆柱相连。

进一步地，还包括圆筒，圆筒用于封装SIC芯片。

进一步地，SIC芯片包括第一晶片和第二晶片；第一晶片位于第二晶片上方，且第一晶片和第二晶片之间键合相连；陶瓷推杆的尖端与第一晶片上的碳化硅膜接触。

进一步地，第一晶片的中心设有中心凸台，第二晶片底部开设有凹槽，凹槽为SIC芯片的中心凸台的质量块位移提供空间，且该质量块位移至与凹槽接触时停止。

进一步地，凹槽的中心开设有平衡压力的排气孔。

进一步地，陶瓷支架与SIC芯片热膨胀系数匹配；SIC芯片放置于预热后的陶瓷支架的安装槽中，并与冷却后的陶瓷支架软连接。

进一步地，SIC芯片的尺寸与安装槽的尺寸相同。

进一步地，陶瓷推杆与钢膜钎焊连接。

进一步地，陶瓷支架与支撑圆柱钎焊连接。

本发明提供的用于高温的无液体压阻式碳化硅压力传感器，具有以下有益效果：

本发明通过陶瓷推杆将负载传递给SIC芯片，实现了高温下压力的测量， SIC芯片与陶瓷支架之间采用软连接的封装方式，消除了封装应力，提高了温度迟滞特性，提高了传感器的抗过载能力；中心凸台与凹槽接触时自行停止，第二晶片起到过压安全的功能，实现了无液式高温测量的有益效果。

本发明的无液体压阻式高温压力传感器，不再需要昂贵且复杂的填充技术来实现压力的传递，本发明可将高温下SIC传感器的元器件中的机械应力保持在硅断裂应力以下，以在高温下实现最佳的传感器性能，达到高温测量的用途。

附图说明

图1为本发明结构图。