高频响MEMS压力传感器设计与制备

梁 庭，薛胜方，雷 程，王文涛，李志强，单存良

(中北大学,仪器科学与动态测试教育部重点实验室,动态测试技术山西省重点实验室,山西太原 030051)

0 引言

高频响MEMS压力传感器作为高频动态测试环境下的核心器件，常用于爆炸冲击波试验中，可以有效地反演还原测试现场[1]。影响高频响MEMS压力传感器谐振频率的主要因素是敏感芯片自身的固有频率和封装外壳(安装耦合刚度)。传感器整体的高频测量范围，是由谐振频率的大小决定的。因此当敏感芯片的固有频率确定时，可以通过优化改良刚性封装外壳以提升传感器的高频限制[2]。

高频响MEMS压力传感器的刚性封装外壳主要分为齐平式封装和管腔式封装。齐平式封装由于不存在管腔效应的影响，能够保证传感器的高频测量，理论上是高频封装的第一选择。但是齐平式封装对芯片本身有着更高的要求，常规的引线键合正装芯片稳定性较差，无法适应复杂恶劣环境下的动态性能测试。需要添加引压管道做成含管腔接头式的封装外壳[3-4]。而管腔式封装会对芯片的性能测试带来管腔效应的影响，对传感器的传输产生高频限制。因此，本文基于压阻式MEMS压力传感器的原理基础上，通过对敏感芯片的设计加工及封装结构进行设计仿真及参数优化，设计出一种高频响齐平式MEMS压力传感器。

1 方案整体设计

目前，应用广泛的2种传感器的封装形式，分别为管腔式封装和齐平式封装。如图1所示，2种封装结构的区别在于有无引压管，即对传感器有无管腔效应的影响[5]。……