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电子信息技术,软件

本课题针对医疗呼吸机用高精度低压差传感器的国产化需求，力求解决传感器的自主可控问题，安排了传感器敏感芯片结构优化设计、敏感芯片微纳加工工艺、高可靠封装技术、信号解调和补偿技术等研究内容，突破了考虑温度影响的压阻敏感芯片设计方法、敏感芯片三维微纳结构加工工艺等关键技术，具体情况如下： （1）敏感芯片设计基于SOI压阻式原理，采用Arora理论等分析了压阻电阻率和压阻系数的材料温度特性，利用有限元软件COMSOL计算了不同掺杂浓度、温度及供电方式下的传感器压力输出特性，结合本项目量程及精度指标要求，分析了敏感芯片应力分布、线性度等，优化设计的敏感芯片理论满量程输出为160mV，非线性度为0.001%，零点输出为0.22mV。

（2）芯片制备工艺基于上述芯片设计版图，采用ICP干法刻蚀顶层硅，形成压阻条及导线结构；采用磁控溅射工艺生长Al金属层，剥离形成金属电极层图形化；采用湿法腐蚀工艺腐蚀底层硅，形成感压腔体和感压膜结构；采用阳极键合工艺将玻璃基片与SOI片键合在一起，实现应力隔离。经划片引线后测试，敏感芯片的满量程输出99mV，零点输出3.15mV。 （3）芯体封装工艺采用金丝引线键合的方式，将传感器信号引出至封装结构上，密封罩采用气孔与外界气路连接。对粘片工艺、硅胶选择、固化工艺等进行了试验，获得了差压封装结构，外形尺寸10.6mm*8.0mm。 （4）信号调理与补偿技术采用了硬件和软件同时补偿。硬件补偿，对惠斯通电桥并联电阻，减小热灵敏度漂移和热零点漂移；软件补偿，以补偿算法为主，其结合相应的数学方法和调理电路，对热灵敏度漂移、热零点漂移和非线性进行了修正。按照《GJB4409A-2011压力传感器通用规范》要求，对样机进行了测试。

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