摘要：美国的NHTSA已出台的TREAD法规引起新一轮轿车压力传感器运用高潮和TPMS产品的开发热潮。为了该产品的国产种类开发规划，咱们研发出了一种轮胎压力传感器芯片，它是选用根据MEMS技能的硅体微机械加工技能制造的，选用硅—硅真空键合大大缩小单元尺寸，有利于下降本钱。已研发成功的用这一芯片制造的压力传感器功用已到达了有用化要求。
前语:新世纪伊始，因为凡世通轮胎（Fire-tone）的质量问题，很多的爆胎和翻车事端构成了超越100人的逝世和400人的受伤，引起了轿车业界和美国政府的重视。该公司不得不于次年8月召回了650万只轮胎。据统计，美国每年有26万例交通事端是因为轮胎气压低或渗漏构成的，占交通事端的75%。而我国高速公路上交通事端的70%是因为爆胎引起的。
轮胎质量专家以为，“坚持规范的车胎气压行进和及时发现车胎漏气是避免爆胎的要害。”当时盛行的低本钱的手执式数字胎压计不能确保及时发现车胎漏气，现在用于200多万辆通用和福特公司轿车上的间接丈量技能——用防抢死刹车轮胎速度传感器来丈量比较每一个轮胎转速，然后推断出轮胎的压力是否缺乏的办法实在是既费事又不精确。
在每一个车胎中安装上胎压监测传感器和射频发射器的智能轮胎正在引起极大的重视，智能轮胎与轿车仪表盘上一个接受器及显示器合作，即构成一个轮胎压力器测体系，即TPMS(Tire Pressure Monitoring System)，它也能够直称为胎压监测传感器（Tire Pressure Monitoring Sensor）。
美国国家公路安全管理局上世纪七十所代中期的强制性联邦法则，促成了燃油主动喷发体系的遍及及第一次轿车传感器运用的高潮。2002年NHTSA的又一联邦法案，规则美国轿车从2003~2006年，每年别离以15%，35%，65%，100%的份额安装TPMS体系 ，这将掀起新一轮轿车压力传感器运用的高潮。
轮胎压力传感器
车胎共同的作业环境条件，决议了胎压实时监测的压力传感器的高要求，要求宽温区，宽电源电压范围内较高的有用总精度要求，低功耗要求，无线信号传输要求，耐恶劣环境要求和低本钱要求。
摩托罗拉（Motorola）公司是TPMS体系的活跃开发者，它选用根据MEMS技能的硅集成电容式压力传感器MPXY8020A作为胎压检测单元，具有低功耗和全集成的特色。选用32针封装的MC68HC908RF2作为信号操控处理与发射单元，它是一个8位单片机和UHF发射器集成在一起的器材，选用MC33594作为接纳单元。
近年为通用电器公司收买的闻名传感器厂商诺瓦传感器公司（GE NovaSensor）是另一个活跃开发者，它选用了根据MEMS技能的硅压阻式压力传感器作为胎压监测单元，配有一个能完结操控、丈量、信号补偿与调整及发射的专用CMOS大规模集成电路。将两个芯片封装在一个规范的14脚SOIC封装中，即构成其TPMS，类型为NPXC01746，因为选用了唤醒瞬态作业形式，其功耗仅9.7微安秒，可满意电池十年的作业寿数，因为选用了数字补偿功用，在-40℃~+125℃，电池电压2.1V~3.0V范围内，测压精度优于1.5%FS，Nova形式的更大含义在于它能够选用现有的ASIC与任何一种集成惠斯顿全桥压阻压力传感器复合集成，发生更多类型的TPMS产品。
挪威的SensoNor公司专业制造根据压阻压力的专用集成传感器，由轮胎压力监测体系供货商如TRW Automotive公司、SmarTire公司配套制造成TPMS,SensoNor的压阻式轮胎传感器与SmarTire的射频发生器组合成功的TPMS已为西门子VDO轿车配件公司和美国固特异轮胎公司（Goodyear）选用。
轮胎压力传感器力敏芯片的规划与开发
为开发轮胎压力传感器，咱们规划和研发出了一种适用的肯定压力传感器，它是一种根据MEMS硅体微机械加工技能的微型压阻肯定压力传感器，灵敏元件为―集成惠斯顿全桥。力敏电阻按惯例规划散布在正方形硅薄膜的四边边际中心点，按〈110〉晶向摆放，一对呈纵向布局，一对呈切向布局，然后构成惠斯顿应变全桥。电阻条宽8um，全长60um,均匀有用应力能够确保20mV／V 的输出灵敏度。电阻选用离子注入掺杂构成，有优秀的均匀性和掺杂精确度以确保零位和灵敏度的稳定性，电阻规划的阻抗为5KΩ，选用硅硅键合技能构成肯定压力传感器的真空参阅腔。它比之用硅－pyrex玻璃阳极键合构成肯定压力参阅腔有更优秀的热膨涨体系匹配，因此更有利于产品的热稳定性和时刻稳定性。选用这一规划工艺技能的另一严重长处是能够大大缩小单元芯片尺寸，本规划的单元芯片尺寸为1mm×1mm，在1个四英硅圆片上可制造七千余个力灵敏元件单元，而选用硅―玻璃键合规划的单元芯片尺寸一般为1.5×1.5mm至2.2×2.2mm，因此在一个四英吋的硅圆片上可制的压力灵敏元件单元别离为3400个和1600个，清楚明了，咱们的规划有利于下降单元制造本钱。当然，选用这一规划的条件是把握好硅―硅键合技能及薄硅膜片制造技能。鉴于轮胎压力传感器的量程较大，硅膜片较厚，选用精密机械减薄或各向同性腐蚀技能都不难到达规划的要求，即便将这一规划的量程下延至轿车用MAP和AAP肯定压力传感器的量程，选用Smart Cut 技能或外延片电化学挑选腐蚀技能亦不难取得15~20um厚的硅薄膜。
非线性：0.05~0.1%FS；
迟滞与重复性：0.03%FS；
输出灵敏度：10~20mV／V；
量程：700Kpa；
过载才能：300%；
零点及灵敏度温度系数：1~3×10-4/℃·FS。
本芯片亦可供轮胎压力传感器及手持式数字轮胎压力及配套运用。
结语
用MEMS硅体微机械加工技能制造成功轮胎压力监测体系用的轮胎压力传感器芯片，选用硅―硅键合规划与相关工艺技能缩小芯片尺寸，下降单元本钱，为TPMS产品开发走出了第一步。
