压力传感器的过载保护和封装技术庞启国二○○三年六月二十一日随着硅微机械加工和 MEMS 技术的进展，国外的传感器越来越多地采纳硅微机械传感器，这种新型的传感器与传统的传感器相比，具有体积小、易集成、成本低、功耗小、速度快、可靠性高以及精度高等特点。把这种传感器与集成电路进一步集成在一起，可构成功能强大的智能传感器，而智能传感器是本世纪传感器技术进展的主要方向，因此，硅微机械传感器已成为国内外传感器讨论的热点。但是，硅压力传感器都存在抗过载能力差的问题，主要原因是由于硅材料的易碎性造成的。因此，采纳硅膜片制造压力传感器就必须考虑过载保护的问题。过载保护和传感器封装技术是国外压力传感器的关键技术之一，这也是硅微机械压力传感器能否成功应用的关键。因此，对压力传感器的过载保护的讨论是非常必要的。现在普遍采纳的是三膜片保护技术，其结构如下图所示膜盒正负侧压力通过两侧的隔离膜片及硅油分别传递到过载保护膜片的两侧，然后再分别传递到传感器的硅膜片的上下侧，使硅膜片发生变形，其变形量与差压成正比，将此变形量转换成电信号即可知道正负侧差压的大小。其过载保护的原理如下：本体传感器颈环隔离膜片过载保护膜片负侧一、单向过载保护当单侧过压时，过压侧的隔离膜片会因压力过大而紧贴传感器本体，从而过大的压力就无法传递到传感器上，因此传感器不会损坏。传感器本体上车有保护波，其波形能与隔离膜片的波形很好地吻合，从而保证传感器单向过压时其隔离膜片不会损坏。隔离膜片起到传递压力的作用，其刚度一般较小。过载保护膜片（即中心膜片）起到隔离两侧压力的作用，其刚度一般较大，但是也不允许无穷大，是有限制的，这主要取决于传感器的过载能力。一般来说，硅膜片的过载能力只有其最大量程的倍。因此，过载保护膜片的刚度取决于，当膜盒两侧的差压达到其最大量程的倍之前，过压侧的隔离膜片就能贴到膜盒本体。由于充灌液的不可压缩性，当单向过压时，过压侧的充灌液就向过载保护膜片侧的容腔泄放。因此，单向过压时，过载保护膜片必须要能产生足够大的变形，以便能让出足够的空间容纳过压侧的硅油。但是，过载保护膜片的刚度不能太小，若太小，则膜盒两侧的差压加不到其满量程，就已被单向过载保护从而导致满量程达不到。一般来说，膜盒充灌后需测其刚度，以确认当其单向过载时，隔离膜片是否能贴到膜盒本体，否则需调整其充灌液的量。这里需要说明的是，过载保护膜片两侧的容腔都要...
