SOI高温压力传感器无引线倒装式封装研究

董志超， 雷 程， 梁 庭， 薛胜方， 宫凯勋， 武学占

(中北大学 仪器与电子学院 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051)

0 引 言

压力传感器作为目前应用最为广泛的传感器之一，广泛应用于医疗、工业、国防以及人类生活的各个领域[1～3]。常规的硅基压力传感器是基于硅压阻效应实现力—电耦合[4]，其在结构上压敏电阻与硅基底之间采用PN结实现电流隔离，其硅加工工艺成熟且容易量产化，但是PN结的反向漏电流会随着温度升高而急剧加大，而当温度超过125 ℃时，PN结反向漏电流过大导致传感器性能严重退化甚至失效[5]。

为了实现更高温度环境下的动态测量，基于绝缘体上硅(silicon-on-insulator，SOI)材料的压阻式压力传感器受到了国内外学者的关注和研究。SOI材料是在顶层硅与硅基底之间引入埋氧层，其压阻式压力传感器采用绝缘性能良好的氧化硅作为压敏电阻与硅基底电隔离介质，可以避免高温条件下普通硅片扩散电阻PN结漏电失效的现象，且SOI具有高速、低功耗的优点，可以进一步提高传感器的温度性能[6,7]。国外关于SOI压力传感器的研究起步较早，最为典型是库里特、柏林工业大学研制的SOI高温压力传感器可以满足480 ℃内的稳定测量。而国内西安交通大学、中北大学、中国电子科技集团公司等关于SOI压力传感器的研究较为突出[8]，在传感器设计、工艺加工等方面技术成熟度较高，但受封装限制，难以达到量产化的阶段[9]。

传统的微机电系统(micro-electro-mechanical systerm,MEMS)压力传感器封装主要采用充油隔离式引线键合和裸露式引线键合，均为正装式封装。……