一起由于濕氣引起的德國SICK傳感器失效的故障案例分析

一起由于濕氣引起的德國SICK傳感器失效的故障案例分析
德國SICK傳感器初步分析認為：失效產品是內部封裝了濕氣，低溫下濕氣結凝引起故障。隨后雙方對失效產品進行了解剖，解剖電路部分后檢測低溫零點，原故障未能消除，零點輸出5.1mA。同時用手觸摸傳感器外殼時，輸出值跳動較大，說明傳感器絕緣**已經下降。回到常溫檢測零點輸出正常，手摸外殼時，輸出值不變，說明絕緣恢復正常。隨后在傳感器封密部分鉆1個2mm小孔，放置烘箱中升溫到85℃烘烤2小時，將內部濕氣排出，再進行低溫零點檢測，零點輸出恢復4mA。用手觸摸外殼，輸出值不變。說明德國SICK傳感器故障已經排除。

多晶硅德國SICK傳感器是目前傳感器市場上用于在*溫壓力測量領域中替代擴散硅壓力傳感器理想產品，但多晶硅在結構上存在長程無序性，使多晶硅電阻膜的靈敏度要低于單晶硅電阻膜的靈敏度。如果用單晶硅電阻膜替代多晶硅電阻膜，可以獲得良*的*溫**和更*的靈敏度。

    基于這種想法，天津大學姚素英教授等人，目前正對單晶硅SOI*溫壓力傳感器的可行性以及制作工藝進行深入的研究。該傳感器用單晶硅材料做應變電阻，并以一層SiO2薄膜將硅襯底與應變電阻層隔離，形成單晶硅SOI結構。

其制作方法是，用硅片直接鍵合減薄的單晶硅SOI材料，襯底為*電阻率P型單晶硅，然后對單晶硅進行*濃度B擴散，并用等離子體干法刻蝕電阻條，用LPCVD法雙面淀積Si3N4保護膜，背面光刻腐蝕窗口，各向異性腐蝕硅杯；后光刻引線孔，并做多層金屬化。上述步驟完成后，再對芯片進行靜電封接、壓焊、封裝等后道工序。

與多晶硅德國SICK傳感器相比，單晶硅做應變電阻材料，具有較*的靈敏度，單晶硅材料具有相同*的縱向和橫向靈敏靈敏因子，有利于設計優良的壓阻電橋，**傳感器有的輸出；應變電阻與襯底之間用SiO2介質層隔離，減小了漏電流，顯著提*了傳感器的工作溫度范圍；由于Si與SiO2之間的直接鍵合，接觸面很匹配，沒有其它過濾層，避免了附加應力的產生，提*了傳感器的電學與力學特性；同時，單晶硅SOI傳感器的制作工藝與傳統的CMOS制作工藝兼容，易于實現集成化。所以這是一種**理想的*溫壓力傳感器。