汽车进气歧管压力传感器学习教案

1、会计学1汽车汽车(qch)进气歧管压力传感器进气歧管压力传感器第一页，共31页。1一、概念一、概念(ginin)（1）进气歧管：进气歧管位于节气门与引擎进气门之间）进气歧管：进气歧管位于节气门与引擎进气门之间第二页，共31页。1一、概念一、概念(ginin)（2）压力传感器：把进气歧管内节气门后方的压力变化转化为电）压力传感器：把进气歧管内节气门后方的压力变化转化为电信号，和发动机转速信号一起送入发动机控制单元（信号，和发动机转速信号一起送入发动机控制单元（ECU），），ECU据此确定基本喷油量据此确定基本喷油量第三页，共31页。1二、安装二、安装(nzhung)位置位置发动机机舱内，用真空管

2、与进气总管相连；发动机机舱内，用真空管与进气总管相连；节气门后方的进气管上节气门后方的进气管上第四页，共31页。1三、分类三、分类按其检测原理可分为：按其检测原理可分为：压敏电阻式压敏电阻式电容式电容式电感式电感式表面弹性表面弹性(tnxng)波式波式注：应用较多的是压敏电阻式和电容式两种。注：应用较多的是压敏电阻式和电容式两种。第五页，共31页。2压敏电阻压敏电阻(dinz)式式（1）结构组成：）结构组成： 真空室真空室-1 硅膜片硅膜片-2 （四个应变电阻（四个应变电阻(dinz)） 集成电路集成电路3第六页，共31页。2（2）内部结构：）内部结构： 主要由硅膜片、真空室、硅杯、底座主要由

3、硅膜片、真空室、硅杯、底座(dzu)、真空管接头和引线电极等、真空管接头和引线电极等硅杯与壳体、底座硅杯与壳体、底座(dzu)之间组成的腔室为真空室，真空室为基准压力之间组成的腔室为真空室，真空室为基准压力室，基准压力为室，基准压力为0。第七页，共31页。2第八页，共31页。2第九页，共31页。2（3）工作原理）工作原理(yunl)： 压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片，压力转换元件是利用半导体的压阻效应制成的硅膜片，一侧是真空室，另一侧是进气管负压。一侧是真空室，另一侧是进气管负压。进气压力进气压力膜片变形膜片变形应变电阻应变电阻输出电压信号输出电压信号第十页，共31页。2（4）

4、信号特点：）信号特点： 随着进气歧管压力的上升，传感器随着进气歧管压力的上升，传感器的输出电压越来越高。基本上是呈的输出电压越来越高。基本上是呈线性增长线性增长(zngzhng)关系关系在通常情况下，传感器输出信号电在通常情况下，传感器输出信号电压范围应该从怠速运转时的大约压范围应该从怠速运转时的大约1.25V，平稳上升到气节门全开时的大约平稳上升到气节门全开时的大约5V。第十一页，共31页。2（5）优缺点：）优缺点： 优点：体积小，精度高，响应性好，成本低。优点：体积小，精度高，响应性好，成本低。缺点：急加速时响应慢。缺点：急加速时响应慢。注意：安装注意：安装(nzhung)在压力波动小的部

5、位。在压力波动小的部位。第十二页，共31页。3（1）参数的选取：）参数的选取： 压力压力(yl)测量范围：测量范围：15300PSIG 工作电压：工作电压：5VDC或或1.5mA 工作温度：工作温度：-40-85 晶圆片规格：晶圆片规格：100mm(4in)X500m 晶圆片参数：杨氏模量晶圆片参数：杨氏模量E=190000MPa 泊松比泊松比=0.25 屈服应力屈服应力s=7000MPa工作温度范围(fnwi)：-4085 第十三页，共31页。3（2）尺寸）尺寸(ch cun)的选取：的选取： 硅膜边长硅膜边长a：500m硅膜厚度硅膜厚度h：11m硅片边长硅片边长A：1000m硅片厚度硅片厚

6、度H：110m工作温度范围(fnwi)：-4085 第十四页，共31页。3（2）尺寸）尺寸(ch cun)的选取的选取 工作温度范围(fnwi)：-4085 第十五页，共31页。3（2）尺寸）尺寸(ch cun)的选取的选取 工作温度范围(fnwi)：-4085 第十六页，共31页。3第十七页，共31页。3工作温度范围(fnwi)：-4085 第十八页，共31页。3（4）压敏传感器制作封装流程）压敏传感器制作封装流程c.压敏电阻及其互连线的制作压敏电阻及其互连线的制作单晶离子注入法：单晶离子注入法：注入区域：硅衬底注入区域：硅衬底注入杂质：注入杂质：B、BF2和和P一般流程：热氧一般流程：热氧

7、SiO2生长生长光刻电阻区光刻电阻区腐蚀腐蚀SiO2离子注入离子注入 去胶去胶退火退火(tu hu)光刻光刻SiO2开接触孔开接触孔溅铝溅铝工作温度范围(fnwi)：-4085 第十九页，共31页。3（4）压敏传感器制作封装流程）压敏传感器制作封装流程d.硅膜空腔的设计制作（用于接受气流压力）硅膜空腔的设计制作（用于接受气流压力） 通过电化学自停止腐蚀通过电化学自停止腐蚀(fsh)和掩膜版的配合形成边长为和掩膜版的配合形成边长为500um的正方的正方形硅膜，具体装置如下图所示：形硅膜，具体装置如下图所示： 工作温度范围(fnwi)：-4085 第二十页，共31页。3（4）压敏传感器制作封装流程

8、）压敏传感器制作封装流程e.硅盖空腔的设计制作（用于产生绝对压力）硅盖空腔的设计制作（用于产生绝对压力）采用深层反应离子采用深层反应离子(lz)刻蚀技术，刻蚀一个深度为刻蚀技术，刻蚀一个深度为50um边长为边长为500um的方孔。的方孔。 工作温度范围(fnwi)：-4085 第二十一页，共31页。3（4）压敏传感器制作封装流程）压敏传感器制作封装流程f.玻璃底座的设计玻璃底座的设计 切割切割(qig) 用玻璃刀切割用玻璃刀切割(qig)出尺寸为出尺寸为1000um*1000um*200um的玻璃的玻璃 刻蚀刻蚀 采用玻璃钻头钻出一个直径为采用玻璃钻头钻出一个直径为250um的玻璃通孔的玻璃通

9、孔g.键合工艺键合工艺玻璃底座与制成的硅片采用阳极键玻璃底座与制成的硅片采用阳极键硅盖和硅片采用硅硅直接键合。硅盖和硅片采用硅硅直接键合。 工作温度范围(fnwi)：-4085 第二十二页，共31页。3（4）压敏传感器制作封装流程）压敏传感器制作封装流程h.封装工艺封装工艺芯片级封装：在芯片表面覆盖硅树脂凝胶。芯片级封装：在芯片表面覆盖硅树脂凝胶。器件器件(qjin)级封装：用金属外壳将其包装起来。实现信号转换、级封装：用金属外壳将其包装起来。实现信号转换、 芯片同用户需要的连接件之间的设计与封装。芯片同用户需要的连接件之间的设计与封装。系统级封装：通过薄金属层进行必要的电磁屏蔽。系统级封装：

10、通过薄金属层进行必要的电磁屏蔽。 工作温度范围(fnwi)：-4085 第二十三页，共31页。4（1）ansys仿真仿真 整体整体(zhngt)结构结构第二十四页，共31页。4（1）ansys仿真仿真(fn zhn) 硅膜结构硅膜结构第二十五页，共31页。4（1）ansys仿真仿真(fn zhn) 受力模拟分析受力模拟分析第二十六页，共31页。4（1）ansys仿真仿真(fn zhn)模拟模拟 受力模拟分析受力模拟分析第二十七页，共31页。4（2）压力传感器测试）压力传感器测试(csh) 测试测试(csh)原理：原理： 当电桥平衡时，即当电桥平衡时，即U0=0时，时， 理想状态下，理想状态下，4片电阻片阻值相同，即片电阻片阻值相同，即第二十八页，共31页。4（2）压力传感器测试）压力传感器测试 测试原理测试原理(yunl)： 当梁受到载荷当梁受到载荷F的作用时，的作用时， 将式（将式（3）、（）、（5）代入式（）代入式（4）后）后 第二十九页，共31页。4（2）压力传感器测试）压力传感器测试(csh) 测试测试(csh)过程过程 温度