SiC高温电容压力传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及高温压力传感器，尤其是一种SiC高温电容压力传感器。
【背景技术】
[0002]高温压力传感器在航天领域、航空领域和工业领域具有广阔的应用前景。特别是在航空航天领域，高温压力传感器可以用于发动机高温压力测量，宇航器表面压力测量，运载火箭燃烧室高温压力测量等。目前的高温压力传感器主要有电容式、压电式、压阻式、薄膜应变式、光纤式等，由于这些压力传感器常应用于恶劣环境，因此其封装技术需达到更高的标准。
[0003]SiC电容式压力传感器应用广泛，具有灵敏度高、高温环境适应性强、抗过载能力强以及小型化等一系列优点，传感器中各结构由热膨胀系数不同的材料构成，在制造、使用过程中会产生热应力，使敏感元件发生形变，进而导致器件出现零点漂移等工作异常的现象，更加极端的情况下甚至会对器件造成不可恢复的损伤。有研究表明，在一定的温度范围内，器件的失效率随温度的升高呈指数趋势增长。因此需要对器件结构进行热机械设计和优化，减小器件在高温环境工作时产生的热应力。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是:基于上述问题，提供一种减小器件在高温工作时产生的热应力，提高器件的稳定性的SiC高温电容压力传感器。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种SiC高温电容压力传感器，由SiC敏感元件、柱状AIN衬底、引线和筒状可伐合金外壳组成，所述SiC敏感元件由两片SiC晶片构成，SiC晶片间具有真空参考腔体，所述AIN衬底的上端面外沿处均布有若干引线，其上端面的中部通过粘合玻璃与SiC敏感元件粘合，AIN衬底的直径为10mm，AIN衬底通过封接玻璃粘合在可伐合金外壳的内壁上，所述封接玻璃的厚度为2.5_。
[0006]进一步地，所述引线的直径为0.3_，可伐合金外壳的壁厚为1_。
[0007]本实用新型的有益效果是:本实用新型对SiC电容压力传感器封装结构及其参数进行优化，减小器件在高温工作时产生的热应力，提高器件的稳定性。
【附图说明】
[0008]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0009]图1是本实用新型的结构示意图。
[0010]图中:1.SiC敏感元件，2.AIN衬底，3.引线，4.可伐合金外壳，5.粘合玻璃，6.封接玻璃。
【具体实施方式】
[0011]现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0012]如图1所示，一种SiC高温电容压力传感器，由SiC敏感元件1、柱状AIN衬底2、引线3和筒状可伐合金外壳4组成，SiC敏感元件I由两片SiC晶片构成，SiC晶片间具有真空参考腔体，AIN衬底2的上端面外沿处均布有若干引线3，其上端面的中部通过粘合玻璃5与SiC敏感元件I粘合，AIN衬底2的直径为10mm，AIN衬底2通过封接玻璃6粘合在可伐合金外壳4的内壁上，封接玻璃6的厚度为2.5_。
[0013]AIN衬底2是封装结构的重要组成，其功能是提供支撑平台，用于SiC敏感元件1，承载电信号通路以及提供机械防护。AIN衬底2厚度取不同值时，SiC敏感元件I中心应力值相差较大，并且对于任意的AIN衬底2厚度，SiC敏感元件I中心应力均随着AIN衬底2直径的增大而增大。对于不同的粘合玻璃5厚度以及AIN衬底2厚度，SiC敏感元件I中心应力均随着AIN衬底2直径的增大而增大，AIN衬底2直径的最优值为10mm。
[0014]作为SiC敏感元件I和AIN衬底2的中间层，粘合玻璃5使得AIN衬底2和SiC敏感元件I之间构成机械连接，AIN衬底2上的应力可以通过粘合玻璃5传递到SiC敏感元件I上。当粘合玻璃5厚度很薄时，AIN衬底2上的热应力很容易向上传递，导致SiC敏感元件I热机械性能变差。反之，当粘合玻璃5厚度较大时，AIN衬底2上的热应力只有很小一部分传递到SiC敏感元件I上，粘合玻璃5厚度的增加起到了衰减应力的作用。
[0015]此外，由于粘合玻璃5材料的热膨胀系数小于AlN衬底2，AlN衬底2因受热而产生的膨胀会使得粘合玻璃5与SiC敏感元件I接触面产生应力，随着粘合玻璃5厚度增加，应力先减小后增大。两种作用同时产生影响，导致了 SiC敏感元件I表面的热应力呈现随着粘合玻璃5厚度的增加先增大后减小再增大的变化趋势。
[0016]因此，固定AlN衬底2直径为10mm，对AlN衬底2厚度和粘合玻璃5厚度在尺寸许可范围内的不同取值组合做全面试验，首先计算出对于每一粘合玻璃5厚度，使SiC敏感元件I上表面热应力达到最小值的AlN衬底2厚度，再将各结果进行比较，发现当粘合玻璃5厚度为2.5mm，衬底厚度为Ilmm时，敏感元件中心应力最小。
[0017]结果表明:优化封装结构及参数后，SiC敏感元件I表面应力大大减小，其中心应力值由原先的39.246MPa变为0.14367MPa，减小为原来的0.37%，传感器的热稳定性得到大巾畐提尚。
[0018]以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【主权项】
1.一种SiC高温电容压力传感器，其特征在于:由SiC敏感元件(I)、柱状AIN衬底(2)、引线(3)和筒状可伐合金外壳(4)组成，所述SiC敏感元件(I)由两片SiC晶片构成，SiC晶片间具有真空参考腔体，所述AIN衬底(2)的上端面外沿处均布有若干引线(3)，其上端面的中部通过粘合玻璃(5)与SiC敏感元件(I)粘合，AIN衬底(2)的直径为10mm，所述粘合玻璃(5)的厚度为2.5mm，AIN衬底(2)通过封接玻璃(6)粘合在可伐合金外壳(4)的内壁上。2.根据权利要求1所述的SiC高温电容压力传感器，其特征在于:所述引线(3)的直径为0.3_，可伐合金外壳(4)的壁厚为1_。
【专利摘要】本实用新型涉及高温压力传感器，尤其是一种SiC高温电容压力传感器。一种SiC高温电容压力传感器，由SiC敏感元件、柱状AIN衬底、引线和筒状可伐合金外壳组成，所述SiC敏感元件由两片SiC晶片构成，SiC晶片间具有真空参考腔体，所述AIN衬底的上端面外沿处均布有若干引线，其上端面的中部通过粘合玻璃与SiC敏感元件粘合，AIN衬底的直径为10mm，AIN衬底通过封接玻璃粘合在可伐合金外壳的内壁上，所述封接玻璃的厚度为2.5mm。本实用新型对SiC电容压力传感器封装结构及其参数进行优化，减小器件在高温工作时产生的热应力，提高器件的稳定性。
【IPC分类】G01L1/14, G01L9/12
【公开号】CN205102963
【申请号】CN201520848774
【发明人】沈富德
【申请人】江苏矽莱克电子科技有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年10月29日