TDK提供高精度压阻式压力传感MEMS管芯系列

车载、工业电子零件要求的条件一年比一年严格，在这样的情况下，能高精度测量绝对压力、表压、压差的压阻式压力传感器非常适合这些领域的广泛应用。压力传感器的核心部件称作管芯(die)，它是将压力转化为电气输出的传感元件。

目录

压阻式压力传感

C43 / C44产品系列的说明

C43 / C44管芯的主要特点
- 1. 加压界限提高
- 2. 长期稳定性
- 3. 通过现有传感器封装进行升级

MEMS管芯C44的特殊功能

产品概要

应用示例
- 1. 车载应用
- 2. 工业应用

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压阻式压力传感

TDK提供一系列高精度压阻式压力传感MEMS管芯，有各种压力范围和尺寸。
TDK管芯的特点是灵敏度高、设计灵活，重点放在了提高介质耐性，易于处理，整个产品寿命期间的高可靠性和稳定的信号输出上。

图1 压阻式压力传感

绝对压力

表压			压差

C43 / C44产品系列的说明

压力传感器管芯C43和C44能够测量表压[C43、C44]、正面[C43]、背面[C44]的绝对压力。C43 / C44产品系列是进一步提高了广受好评的"C32"管芯系列的功能后得到的新系列产品。
测量压力范围为0 … 10 bar～0 … 40 bar，温度范围为-40 °C～+150 °C。特别是，通过C44的背面受压方式测定绝对压力时，液体、气体等介质的压力施加在管芯的背面，所以可以完全防止这些介质与上表面的电子电路构成面的接触。

图2 C43 / C44系列的说明

 

产品概要

压力传感器元件 – 压力测量方法

C43 / C44管芯的主要特点

1. 加压界限提高

C43 / C44系列的加压界限大幅提高，最大150 bar，有力地扩充了TDK面向高压应用的压力传感器管芯的产品系列。
这种加压界限的显著上升是通过增加玻璃基座的阳极结合面积，减少空腔的体积实现的。

图3 加压界限提高

2. 长期稳定性

信号输出的精度在整个耐用期间都在±0.1%以内（满量程），长期稳定性非常好，这也是一大特点。
此外，为了限制对管芯性能的电磁、电化学影响，直接对MEMS的多层结构进行电气密封。

图4 长期稳定性

长期稳定性试验的步骤：

试验	试验方法
开始	测定安装后的偏移电压
TL150 – 1	通过150℃、15小时、不施加偏置的温度负荷，使试料后固化
MR – 1	-40°C～135°C的温度范围内的初始MR（测定输出特性）
TCB	-40℃～135℃、dT/dt = 1 K/min、VDD = 5V、10个循环的温度循环偏置施加试验（参照测定报告 "TCB"）
TL150 – 2	150℃、15小时、不施加偏置的温度负荷
HTB	150℃、168小时、施加10V偏置的温度负荷（参照测定报告 "HTB"）。
TL150 – 3	150℃、15小时、不施加偏置的温度负荷
KL – 40	-40℃、15小时、不施加偏置的温度负荷
MR – 2	-40°C～135°C的温度范围内的MR（测定输出特性）

关于上述试验、"长期稳定性"的定义的详细信息，请参考本公司网站的"AS标准100001"。

 

应用提示

压力传感器芯片长期稳定性测试AS100001

3. 通过现有传感器封装进行升级

对加压界限需求更高的客户，可以通过与现行的 C32 管芯系列相同的传感器封装使用 C43 与 C44 系列。
C43 与 C44 系列是广受好评的 C32 系列的后继产品（extension）。
焊盘的配置、高度和安装面积与 C32 相同，但是加压界限更高。

图5 通过现有传感器封装进行升级

MEMS管芯 C44的特殊功能

图6 MEMS管芯 C44的特殊功能

1	可焊接的背面金属化绝对压力传感元件 ・为了使压力传感元件和传感器封装之间的焊接坚固，使管芯背面金属化。 ・这样，实现了优异的机械坚固性和耐介质性。
2	测定表压 ・用于测定表压的C44不使用玻璃底座，成本效率优异。 ・设计时采用525µm厚的硅 ，十分坚固。 ・小包装 1.65 x 1.65 x 0.525mm3

产品概要

图7 产品概要

系列	压力测量方法	管芯尺寸（mm3）	测定介质	产品信息
C43	绝对压力，正面受压式 (开放电桥)	1.65 × 1.65 × 1.1	干燥、无刺激性的气体	Link
	表压(开放电桥)	1.65 × 1.65 × 1.1	无刺激性的气体、液体和其他被测定的压力介质（背面）	Link
C44	绝对压力、背面受压型	1.65 × 1.65 × 1.5	无刺激性的气体、液体	Link
	表压（无玻璃底座）	1.65 × 1.65 × 0.525	无刺激性的气体、液体和其他被测定的压力介质（背面）	Link

应用示例

1. 车载应用

在汽车领域，传感器被用于测量不同介质的压力，对动力传动系统的管理、安全系统提供支持。
对于以往的汽油内燃机汽车，为了提高燃油经济性，需要使用传感器对发动机进行精确的控制。另外，对于处理废气，削减有害气体的排放，传感器也是不可缺少的。另一方面，在电动汽车的电力驱动系统、氢燃料电池应用方面，也需要传感器来协助管理蓄电池、燃料电池。
为了让制动器、变速器、空气悬架、供暖/通风/空调（heating, ventilating and air conditioning: HVAC）等各种车载组件也能有效发挥功能，精确监测各种介质的压力是不可或缺的。
在含有液压油等液体的系统中，局部压力可能上升（称为压力峰值），这可能会损伤传感器管芯。C43和C44系列具有较高的加压界限，十分结实，在这些峰值压力下运行也能充分承受压力，降低管芯故障的风险。
为了满足最新车载系统的严格要求，传感器的长期稳定性、高精度的压力检测不可或缺。

2. 工业应用

在工业设备、系统中，压力传感器被用于水压、空气压力驱动的机械、建筑HVAC系统、能源管理和水管理等中的控制和诊断。
它已经成为测定、控制技术不可或缺的重要组件。
与气体填充系统相比，使用液体的应用需要更高的加压界限。压力峰值一般发生在泵、阀门、执行器的初始运行期间。
C43 / C44系列将在这些需要高加压界限（胀裂压力）的应用中发挥真正的价值。

        审核编辑：彭菁