扩散硅E+E压力传感器的有限元模拟与研究
随着现代科学技术的高速发展,汽车电子化、智能化的程度越来越高,传感器作为汽车控制系统的关键器件,其使用数量和技术水平决定了汽车控制系统的性能。主要研究了一种扩散硅E+E压力传感器,该传感器以硅薄膜为弹性膜,利用光刻、掩膜、溅射等微加工工艺和隔离封装方法制成。扩散硅E+E压力传感器在汽车电子领域主要可用于检测发动机润滑油压力、轮胎空气压力、进气歧管压力、共轨压力等。

扩散硅E+E压力传感器的有限元模拟与研究
E+E压力传感器动态校准不确定度是表征其测量精度的重要指标.提出一种用于E+E压力传感器动态校准不确定度评价的灰色方法.首先,使用正弦压力发生器产生标准的正弦压力信号驱动被校传感器,获取传感器特征输出;然后采用灰色关联分析处理传感器特征数据,得到权重数列;之后建立灰色模型并计算出各校准频率点的灰色偏度;为分析硅E+E压力传感器基座受力变形对传感器输出性能的影响,首先利用弹性力学理论和板壳理论分析推导了E+E压力传感器方形膜片应力分布,为力敏电阻在应变膜上的布置提供依据;再利用ANSYS进行分析模拟,探究了传感器基座结构变形对应变膜应力差的影响;然后针对减小基座受力变形对芯片受力的影响,对基座结构进行适当优化,并对比仿真分析的结果;zui后通过实验测得优化前后的传感器输出数据.结果表明,传感器基座结构优化后,传感器硅芯片中心zui大变形量从2.172μm降低到1.819μm,输出误差从0.95%下降到0.60%.主要研究内容包括:简述了硅的压阻效应、压阻系数等,在此基础上给出了E+E压力传感器芯片的工作原理和电路结构,介绍了传感器芯片的常见结构以及制作的工艺流程;在有限元软件ABAQUS中通过详细的步骤对传感器芯片的应力、应变进行模拟分析,特别记录了一条路径上各节点的两个正交应力,分析了压敏电阻布置的*区域,粗略计算了芯片的灵敏度;简要介绍了阳极键合方法,分析了是否封接玻璃衬底对传感器输出的影响;分析了不同杨氏模量、不同厚度的贴片胶对传感器输出性能的影响;介绍了E+E压力传感器的隔离式封装,通过有限元方法模拟了不同厚度、不同波纹厚度、不同波纹数的波纹膜片对传感器输出性能的影响。

扩散硅E+E压力传感器的有限元模拟与研究
实验比较了封装不同参数波纹膜片时传感器的输出,选择了较优的一组参数;分别通过实验和模拟的方法作出了隔离式封装传感器的温度漂移曲线,设计了两种结构来改善传感器的温漂,有限元模拟的结果证明的结构的可行性。