陶瓷电容式压力传感器芯片玻璃封接与电极制备工艺研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huntout
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
近年来,随着汽车和微电子行业的高速发展,压力传感器在汽车和微电子领域的应用引起了人们的广泛关注。陶瓷电容式压力传感器由于具有精度高,温度漂移小,抗干扰能力强,测量重复性强等特点,特别是具有较强的抗冲击、抗过载能力,耐温、耐腐蚀性好,体积小巧等优点而被广泛应用。而陶瓷电容式压力传感器的核心技术是陶瓷芯片的高质量封接以及电极制备,本研究以Al2O3陶瓷为基底,硼硅酸盐玻璃浆料作为焊料,金作为电极制备材料,通过对玻璃粉烧结润湿研究,粘接层制备工艺研究以及电极制备工艺研究,实现了对陶瓷电容式压力传感器芯片的粘接以及电极制备。借助于扫描电子显微镜(SEM)、能量色散谱(EDS)和激光共聚焦显微分析(LSCM)、原子力显微分析(AFM)等技术手段系统研究了润湿界面、玻璃焊料厚度以及相组成和金电极的显微结构等,同时考察了陶瓷玻璃封接结构的剪切强度与断裂行为,并分析它们的润湿机理。以硼酸盐玻璃粉作为主要原材料,加入有机溶剂和表面活性剂制备了高性能绿色粘接玻璃浆料作为焊料。通过热力学表征及粒径分析,玻璃焊料的熔融温度在500°C600°C之间,玻璃粉经过球磨处理后平均粒径为1064 nm,呈正态分布。采用高温接触角测量仪进行润湿实验,研究了玻璃粉在两种气氛、多温度条件下与Al2O3陶瓷基底的润湿情况。研究得出玻璃粉在580°C、真空条件下与陶瓷基底间的接触角为15.54°,具有良好的润湿性能,并且随着温度的降低,接触角增大。选用了不同组分的玻璃粉配制成玻璃浆料进行对比试验,通过丝网印刷工艺,对玻璃浆料在Al2O3陶瓷基板上的粘接工艺进行了系统研究。通过调整丝网印刷工艺参数,设计粘接图案,实验了不同印刷次数对浆料成型厚度的影响。当印刷6次时,浆料成型厚度可达21μm,浆料长时间静置会导致印刷图案收缩近20%,厚度也随之增加。同时考察了在不同加载压力和烧结温度下,玻璃浆料与Al2O3陶瓷基板的粘接性能、玻璃粘接层厚度以及界面结合情况。结果可知在加载压力为20 kPa、烧结温度为580°C时,玻璃粘接层厚度可控制在20±1μm,满足设计需求。通过剪切实验测试粘接性能可知,在580°C烧结时最高粘接强度可达36.38 MPa。采用双电容结构的电极设计,可有效解决电容的边缘效应。通过磁控溅射工艺和丝网印刷两种工艺制备不同厚度的Au膜电极,采用电学性能检测和微观结构分析进行电极性能检测。对于磁控溅射法制备金电极的工艺,随着溅射功率和溅射时间的增大,金导电膜层厚度增加,薄膜厚度大于30 nm时,开始具有导电性能。该工艺条件下,膜层表面面粗糙度与厚度呈反比,经过600°C热处理后Au薄膜电性能失效。丝网印刷工艺制备的Au膜面粗糙度与厚度则呈正比,40%金浆浓度采用200#网板印刷,膜层厚度较薄(1.91μm),单位电阻为1.18Ω·cm-1,具有良好的导电性能。搭建了陶瓷电容式压力传感器信号检测平台,设计了模拟气体压力仓和测试用可拆卸的封装外壳。封装外壳主体使用金属材料加工而成,具有较好的机械强度;密封部件使用绝缘尼龙材料,保证内部密封和电绝缘性。结合信号转换电路板和信号放大集成电路,初步实现了对传感器信号采集、处理的功能。
其他文献
神经酸(C24:1)是一种可以恢复神经纤维活性并且促进神经细胞再生的超长链单不饱和脂肪酸,能够促进大脑发育以及维持正常的脑功能,对于许多神经系统疾病都具有显著的疗效。目
党的十九大报告明确指出:“我国经济已由高速增长阶段转向高质量发展阶段,正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻坚期。”这既是新时代我国经济发展的鲜明特征
利用航空静电喷雾技术喷洒农药不受地形制约,作业效率高,静电力的“同性相斥”原理使雾滴雾化和沉积更加均匀、雾滴粒径更小,“异性相吸”原理增加雾滴在农作物靶标的沉积,尤
当前,我国老龄化形势日益严峻,社会养老服务体系建设面临巨大挑战。随着失能、失智、患慢性病的老人数量急剧增加,基础生活照护服务与医疗护理相结合已成为迫切的养老服务需求。同时,传统养老机构提供的基础养老服务已无法满足当下老年人的多元化需求,推进医养结合发展为大势所趋。养老机构作为医养服务主要供给主体之一,在推进医养服务发展的过程中起到了重要作用。其主要分为公办型养老机构与民办型养老机构两种类型。公办养
群众体育作为我国体育事业的重要组成部分,它关系到人民群众体质的增强,健康素质的提高和生活质量的改善,是现代社会文明、健康、科学的重要标志之一。可以预见,随着和谐社会