探空温湿压集成传感器的研究

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1、摘要探空温湿压集成传感器，是一种将温度、湿度、气压传感器集成在一个芯片上的微型集成传感器，主要用于航天器升空前的空中气压、温度、湿度数据的测量。传统的温湿压传感器体积大、元件分立、成本高，难以满足现代航空航天发展的要求，因此研究微型化集成化的温湿压传感器具有重要意义。本论文首先基于MEMS技术设计了基于氮化硅薄膜的温湿压集成传感器。考虑到MEMS加工工艺兼容性：湿度检测采用空气导热检测的方法；温度检测采用温敏铂电阻；气压检测采用压敏氮化硅薄膜电容和电阻法检测。进行工艺实验和详细分析，并且制造出能够测量温湿度的集成芯片以及测

2、量气压的芯片。为了进一步降低成本简化工艺，又设计了基于聚酰亚胺的温湿压传感器，并且进行了工艺实验和分析。完成了对几种芯片雏形进行了测试，对实验结果进行了分析，对设计进行了优化，提高了传感器的性能，其中包括精度，稳定性以及线性。比较了不同设计的优缺点，以便选择出～“种工艺简单、成品率高、成本低、精度合适的方案。关键词：温湿压集成传感器MEMS聚酰亚胺导热检测AbstractTheintegratedsensorforatmospheredetectionconsistsoftemperature，humidityandpre

3、ssureSensorsononechip，whichareusedinairballoondatacollectionbeforespaceflightlaunch．Thetraditionalsensorsforatmosphereresearchhavemanydisadvantages，suchaslargevolume，separatedsensorsandhighcost．SotheyweFenotadaptedtotherequirementofminitypespaceflightinstrument．It

4、isimportanttomakeresearchonmicrosensorsintegratingtemperature，humidityandpressuretransducers．BasedonSi3N4material，thispaperdescribedadesignofintegratedsensorchipforatmosphereresearch，whichhadintegratedhnmidity，pressureandtemperaturesensoLConsideringMEMSprocessingc

5、ompatibility，thermalconductivityprinciplewasadoptedtomeasurehumidity,andPtresistanceusedtomeasuretemperature，andcapacitivesensortomeasurepressure．Themeasuremethodwasintroducedandthecharacteristicsofthesensorhavebeencalculatedandsimulated．Tofindasimplerprocessing，t

6、heintegratedsensorsbasedpolyimidewasdesignedandfabricated，andtheprocessingwassummarized．Databasedonthetestofthechiprudimentwereanalyzedsothatwecanoptimizethedesigntoimprovetheperformanceofthesensorsincludingprecision，stabilityandlinearity．Theadvantagesanddisadvant

7、agesofdifferentdesignsweIecomparedanddiscussedforchoosingasimple，efficientandcheaptechnologyinthenextworks．Keywords：integratedsensor；MEMS；polyimide；thermalconductivRyprinciple研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的

8、研究成果，也不包含为获得中国科学院电子学研究所或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。，、r，二’签名：7＼畸日期：多∞产占．／尹关于学位论文使用权的说明本人完全了解中国科学院电子学研究所有关保留、使用