云學(xué)院第3期 | 關(guān)于壓力傳感器充油、密封與老化的秘密

往期回顧

物聯(lián)天下，傳感先行。近些年，傳感器成為越來(lái)越熱的話題，那么，傳感器究竟是什么，又是怎么制造出來(lái)的呢？在說(shuō)到壓力傳感器的制造工藝之前，我們先來(lái)聊一聊壓力傳感器的發(fā)展歷史。

壓力傳感器的發(fā)展?fàn)顩r，很大程度上是由于MEMS芯片的發(fā)展決定的，本質(zhì)是半導(dǎo)體傳感器的發(fā)展。

1954，偉大的史密斯（C.S. Smith）發(fā)現(xiàn)了硅和鍺的壓阻效應(yīng)。即當(dāng)有外力作用于半導(dǎo)體材料時(shí)，其電阻將明顯發(fā)生變化。依據(jù)此原理把應(yīng)變電阻片粘在金屬薄膜上，將力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量。壓阻式壓力傳感器也就此誕生。后續(xù)伴隨硅擴(kuò)散技術(shù)、各項(xiàng)異性的腐蝕技術(shù)以及80年代后的微加工技術(shù)，逐步將壓力傳感器帶上微米級(jí)、大批量的發(fā)展階段。

壓力傳感器的主要生產(chǎn)工序?yàn)檎称?綁定-膜片焊接-充油-密封-壓力沖擊-老化-補(bǔ)償測(cè)試-調(diào)阻-檢驗(yàn)等等。就傳感器本身而言，并不存在絕對(duì)的好壞，但其生產(chǎn)工藝水平對(duì)性能有著決定性的影響。

麥克對(duì)壓力傳感器的研究生產(chǎn)源起于20世紀(jì)70年代，這條生產(chǎn)產(chǎn)線可以說(shuō)是歷經(jīng)滄桑，承載了中國(guó)壓力傳感器的半壁歷史。經(jīng)過(guò)數(shù)十年的發(fā)展，這里已是集數(shù)字化、自動(dòng)化、柔性化為一體的先進(jìn)制造空間，承擔(dān)著我司281、288、283等拳頭產(chǎn)品的制造任務(wù)。

我們眼前所見(jiàn)的硅芯片，是目前全球先進(jìn)的硅壓力芯片之一，尺寸2mm*2mm，具備高線性度、高穩(wěn)定性等諸多優(yōu)良特性。如此精密的東西，決定了壓力傳感器制造是一個(gè)簡(jiǎn)約不簡(jiǎn)單、工藝性極強(qiáng)的過(guò)程。這些芯片需在這里歷經(jīng)20余道加工工序、經(jīng)歷20-70天的漫長(zhǎng)旅程，最終成為合格產(chǎn)品。

凈化車間里承載著粘片、金絲球焊、膜片焊接3道精加工過(guò)程。溫度、濕度、靜電、潔凈度是這里永恒的控制話題，每天數(shù)以萬(wàn)計(jì)的產(chǎn)品在這里流轉(zhuǎn)。

第一步我們稱之為粘片（Die Bonding），主要實(shí)現(xiàn)硅芯片和燒結(jié)基座、絕緣墊和燒結(jié)基座的粘接。這個(gè)過(guò)程中，位置的準(zhǔn)確、涂膠的均勻、粘接的可靠對(duì)產(chǎn)品至關(guān)重要。

第二步金絲球焊（wire Bonding），主要將芯片的電氣引腳與燒結(jié)基座的電氣引腳進(jìn)行連接。微米級(jí)的金絲穿梭在顯微鏡下，穿梭在機(jī)器視覺(jué)下。一套完整的機(jī)器參數(shù)管控、粘接力的管控體系，在為這里全面把控。

第三步膜片焊接，這一步實(shí)現(xiàn)感壓膜片和燒結(jié)基座的焊接。自動(dòng)化的上下料系統(tǒng)，精準(zhǔn)的圖像判定，高節(jié)奏的生產(chǎn)，讓焊接在此變得既可靠又藝術(shù)。潛心的工藝研究、細(xì)致的熔深、焊道管控，加之后道可靠的密封技術(shù)，讓這里可穩(wěn)定提供7kPa-100MPa壓力范圍的產(chǎn)品。

同樣，麥克具備國(guó)際先進(jìn)的低應(yīng)力感壓膜片制造能力，可確保產(chǎn)品的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

這三道特殊工序，對(duì)壓力傳感器的成敗起著非常關(guān)鍵的作用。這里也是重金打造——先進(jìn)的封裝設(shè)備、自動(dòng)化解決方案、全套的自動(dòng)化制造過(guò)程，為產(chǎn)品的一致性、可靠性提供了有力保障。

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