一起由于湿气引起的德国SICK传感器失效的故障案例分析

一起由于湿气引起的德国SICK传感器失效的故障案例分析
德国SICK传感器初步分析认为：失效产品是内部封装了湿气，低温下湿气结凝引起故障。随后双方对失效产品进行了解剖，解剖电路部分后检测低温零点，原故障未能消除，零点输出5.1mA。同时用手触摸传感器外壳时，输出值跳动较大，说明传感器绝缘**已经下降。回到常温检测零点输出正常，手摸外壳时，输出值不变，说明绝缘恢复正常。随后在传感器封密部分钻1个2mm小孔，放置烘箱中升温到85℃烘烤2小时，将内部湿气排出，再进行低温零点检测，零点输出恢复4mA。用手触摸外壳，输出值不变。说明德国SICK传感器故障已经排除。

多晶硅德国SICK传感器是目前传感器市场上用于在*温压力测量领域中替代扩散硅压力传感器理想产品，但多晶硅在结构上存在长程无序性，使多晶硅电阻膜的灵敏度要低于单晶硅电阻膜的灵敏度。如果用单晶硅电阻膜替代多晶硅电阻膜，可以获得良*的*温**和更*的灵敏度。

    基于这种想法，天津大学姚素英教授等人，目前正对单晶硅SOI*温压力传感器的可行性以及制作工艺进行深入的研究。该传感器用单晶硅材料做应变电阻，并以一层SiO2薄膜将硅衬底与应变电阻层隔离，形成单晶硅SOI结构。

其制作方法是，用硅片直接键合减薄的单晶硅SOI材料，衬底为*电阻率P型单晶硅，然后对单晶硅进行*浓度B扩散，并用等离子体干法刻蚀电阻条，用LPCVD法双面淀积Si3N4保护膜，背面光刻腐蚀窗口，各向异性腐蚀硅杯；后光刻引线孔，并做多层金属化。上述步骤完成后，再对芯片进行静电封接、压焊、封装等后道工序。

与多晶硅德国SICK传感器相比，单晶硅做应变电阻材料，具有较*的灵敏度，单晶硅材料具有相同*的纵向和横向灵敏灵敏因子，有利于设计优良的压阻电桥，**传感器有的输出；应变电阻与衬底之间用SiO2介质层隔离，减小了漏电流，显著提*了传感器的工作温度范围；由于Si与SiO2之间的直接键合，接触面很匹配，没有其它过滤层，避免了附加应力的产生，提*了传感器的电学与力学特性；同时，单晶硅SOI传感器的制作工艺与传统的CMOS制作工艺兼容，易于实现集成化。所以这是一种**理想的*温压力传感器。