汽车MEMS压力传感器的研究与应用肖沛宏..doc

汽车用MEMS压力传感器的 研制及应用 摘要：本文介绍了采用扩散硅压力芯片和MEMS封装技术研制汽车压力传感器的过程。项目研制的重点在于对应变压阻芯片的力学特性，封装技术、引线键合的特点及难点、信号调制等关键应用技术领域的分析研究，试验验证等。通过对应用产品的试验验证证实，本项目成果满足设计和应用的要求，产品达到国内同类产品的领先水平。 关键词 微电机系统，压力传感器，设计，封装，应用 Key words?:MEMS，Pressure sensor，Design, Package,Application 简介 汽车传感器作为汽车电子控制系统的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，也是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。汽车传感器的发展水平很大程度上决定了汽车电子化和智能化的水平。 传感器作为汽车仪表和电子控制装置的重要部件，分布在汽车的各个控制系统中。如：发动机燃油控制系统、制动控制系统及车身控制系统等，均离不开高性能的传感器。据赛迪数据（CCID）统计显示，目前一辆普通汽车上的传感器大约20多个，而有些高档轿车上的传感器多达200多个。预测2005年中国汽车电子产品总产值将达到1050亿元，而未来的3至5年，电子信息产业同汽车工业通过融合将形成4000亿美元的汽车电子市场。随着中国汽车产业的快速发展，传感器无疑将成为未来3-5年内增长速度最快的产业。 传统的传感器由于体积和重量大、精度低，在汽车上的应用受到很大的限制。MEMS（MICRO ELECTRONIC MECHANICAL SYSTEM）是在集成电路生产技术和专用的微机电加工方法的基础上蓬勃发展起来的高新科技，用MEMS技术研制的微型传感器具有体积小、重量轻、响应快、灵敏度高、易于批量生产、成本低的优势。它们已经开始逐步取代基于传统机电技术的传感器。 本项目是根据东风有限公司研发的柴油电喷发动机Dci11和T1汽车平台的需求提出的。通过对产品的技术要求和使用状态需求的分析，确定本项目采用MEMS技术。其型号产品为： 机油压力传感器（D50 10 437049A N63） 制动气压传感器（3682610-C0100） 项目研制完成后，其应用产品不仅可以满足东风有限在机油压力监测、空气制动系统压力监测的需求，取代进口CKD件；同时还将运用到其他电子控制系统上，如ECAS系统、轮胎气压监测系统，发动机供油系统共轨压力(common rail pressure)的监测等，具有广阔的市场前景。  1 汽车MEMS压力传感器的功能设计定义 1、预期功能及主要技术指标 （1）产品的主要功能及用途： MEMS 压力传感器是基于SiO2 的多晶硅（低压环境）或氮化硅（高压环境）压力传感器，主要用于监测汽车各系统的工作压力（油压、气压等）。本项目的研制主要应用于DCI11柴油发动机的机油压力传感器、T1车型用制动气压传感器，同时它的系列产品还将应用于轮胎压力监测传感器和发动机主油道轨压监测、ECAS系统气囊压力的监测以及加速度和振动参数的监测等。测量压力范围从负压（-0.1MPa）到 160MPa（加速度测量除外）,温度范围从-40℃ -- +125℃。 （2）主要技术指标如下: 1、 项目产品综合性能指标： 测量范围：0—160MPa(common rail pressure) 0—1.6MPa(oil pressure) 温度范围：-40℃—150℃ 压力迟滞：＜0.05% 温度迟滞：＜0.05% 功耗：＜1mW 断裂压力：208MPa(30000PSI)-高压传感器 传感器经过信号电路芯片条理后的输出特性可根据用户的要求进行定制设计。 2、机油压力传感器（D50 10 437049A N63） 电源电压：DC5V 电源供给电流：8mA (max) 工作温度：-40 - +125℃ 输出电流：1mA （max） 工作压力范围：-0.07 - 0.6MPa 输出电压范围：0.585 - 4.5 VDC /0-0.54MPa 线性输出 3、制动气压传感器（3682610-C0100） 电源电压：DC5V 储存温度：-40 - +95℃ 工作温度：-40 - +85℃ 基准工作电压：5V DC 最大工作电压：7V DC 标称压力：0 - 1.47MPa 工作压力范围：0 - 1.6MPa 输出电压范围：0.5 - 4.5 VDC /0-1.47MPa 线性输出 4、性能应符合的标准和规范 QC/T413-2002 汽车电气设备基本技术条件 抗干扰性能通过ISO7637标准的测试 63EQC-01-2005 机油压力（电子）传感器 QC/T8-98汽车压力表 CAN通信规范符合J1939 J1587标准的规定 2、技术方案设计 2．1 设计方案的