高频响耐高温MEMS压力传感器封装工艺研究

李 瑜， 刘志远， 王晓光， 丁文波， 王明伟

(1.中国航发控制系统研究所，江苏 无锡 214063; 2.中国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江 哈尔滨 150028)

0 引 言

高频响耐高温微机电系统(micro-electro-mechanical system，MEMS)压力传感器不仅用于飞机、坦克、舰船等发动机的压力检测，而且还可用于各种高温的火箭、导弹、卫星等耐热腔体和表面的压力检测，是系统中的关键基础元件，压力传感器内部核心器件为感压元件(芯体)。

含油封装的感压元件其封装体内部含有二甲基硅油，各个牌号硅油的工作温度范围在-55～320 ℃范围之间。而含油封装感压元件内的芯片电极一般为铝电极，引线连接一般使用金丝键合，当温度达到200 ℃以上时金开始变得活跃，芯片铝电极金丝键合处会发生金迁移，当温度超过300 ℃时金迁移的速度会大幅增加，导致在金丝键合处出现大量孔洞，最终产生感压元件输出电阻变大或电气连接失效现象。所以含油封装感压元件很难应用在300 ℃以上的高温环境下。 导电烧结及绝缘烧结是制作高温封装MEMS感压元件的关键技术，本文研究了应用纳米银浆同B2O3·ZnO·PbO系玻璃粉进行无引线芯片Cr/Pt/Au多层电极与管座可伐转接端子的无引线封装导电烧结技术。

耐高温封装感压元件由于其特殊的芯片背面感压方式，可以做到无油封装，并且不需要引线键合实现电气连接，故最高使用温度可以达到350 ℃以上，现在国外耐高温封装MEMS压力传感器的最高工作高温可以达到538 ℃[1]。

1 结构分析

从图1的仿真结果可以看出对于同样尺寸的芯片敏感膜(量程相同)，含油封装感压元件的固有频率(约为58 kHz)是高温封装感压元件固有频率(约为416 kHz)的1/7左右。……