(111)硅片的高性能热堆式气体流量传感器及其封装技术研究

摘要：

流量测控在生物医疗、农业监测、汽车电子等方面具有举足轻重的作用.针对现有热堆式气体流量传感器普遍存在着器件尺寸大、灵敏度低、成本高等不足,基于(111)硅片的单面微机械加工工艺设计了一款p+Si/Au热电堆式气体流量传感器.采用高塞贝克系数的p+Si/Au材料制作热电偶,结合"鱼骨状"隔热薄膜和嵌入式隔热腔体结构,最大程度增大了器件的热阻,降低了热损耗,提升了器件的灵敏度.同时,热电偶冷端与单晶硅衬底之间采用高导热的复合金属相连,不仅增大了热电偶冷热端之间的温度差,而且简化了工艺的复杂度.得益于单面微机械加工工艺,传感器尺寸仅有0.65mm×0.65 mm.在此基础上,基于气体流道封装以及信号处理电路,设计了集传感器芯片,气流流道以及处理电路于一体的气体流量检测模块.测试结果表明,在320倍电压放大及1.0 V的电压偏置下,该器件的归一化灵敏度约为5.4 mV/sccm/mW,响应时间为1.44 ms.

关键词：热堆式气体流量传感器、单面硅微机械加工、p+Si/Au热电堆、气流流道

所属期刊栏目：59

分类号：TP212(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金62074151

在线出版日期：2023-04-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：30-38