压力传感器
承担巨大责任的微小组件
目前，全球每年大约生产20亿个压力传感器。 需要如此庞大的数量，是因为压力传感器应用非常广泛。 它们能够检测几毫巴到数千巴的压力，在各种行业中起到至关重要的作用。 除了汽车和医疗行业，它们还用于消费品、工业、航空电子和其他高端应用。
压力传感器如何推动汽车行业
用于压力传感器的标准玻璃产品
无论是以原始玻璃还是结构化玻璃加工，肖特玻璃和玻璃晶圆都具有极高的耐化学性、极低的导电和导热率、出色的结构化能力，可实现高精度压力传感器。 BOROFLOAT® 33 玻璃具有出色的平整度和均匀性，能够进行阳极键合，是封装 MEMS 传感器的理想选择。 如果需要非常薄的规格（0.3毫米或更薄），可使用 MEMpax®。 肖特 FLEXINITY® 结构化玻璃基板和晶圆可定制结构，进一步增强功能性，提高有效性，同时降低成本。
1. 微小组件的巨大市场
目前全球每年大约生产20亿个压力传感器，这个数字预计每年还将增长约7%。 压力传感器的最大市场是汽车行业，该领域使用的数量超过目前生产总数的一半，每辆新车大约需要10个传感器。 除了在胎压监测系统（TPMS）中起到关键作用之外，压力传感器还用于检查发动机机油和变速箱油等关键流体的压力。 安全气囊激活，通过座椅占用传感器检查安全带使用情况，这些应用是确保汽车安全最重要的部分之一。
2. 压力传感器的工作原理
压力传感器是复杂电子元件和坚固封装材料之间的一个高度互动式组合。 压力传感器的核心是键合 MEMS 硅片，这是一种极其灵敏的结构，其中包括一片很小的薄膜，在受压时会弯曲。 膜顶部的压敏电阻能够检测到这个压力，压力通过电阻变化转换为电信号，专用集成电路（ASIC）对这一电信号进行校准和评估。
MEMS 硅片整体性能的关键在于硅片下方的底座，这个底座有一个高精度通孔，能够将压力通过流体或气体传导到薄膜。 玻璃是这种底座的理想材料，因为它具有极低的导电和导热率、极高的耐化学性、出色的结构化能力以及与硅匹配的热膨胀系数（CTE）。
3. 阳极键合原理
高性能压力传感器的准确性、可靠性和长使用寿命的核心是硼硅酸盐玻璃封装元件和功能性硅片之间的连接。 采用约400°C温度和最高2000伏电压条件下的阳极键合过程，在电化学反应过程中进行晶圆级键合，将玻璃和硅中的化学成分结合在一起。 这种键合必须牢固、稳定，确保硅片封装解决方案所需的低导电性、低导热性和高耐化学性。
玻璃基板和晶圆的优势
Prof. Dr.-Ing. Roy Knechtel 介绍了有效封装对基于 MEMS 的压力传感器的重要性，以及玻璃为何是理想的材料。
基于 MEMS* 的压力传感器的主要市场是汽车、医疗、工业和消费品应用。 这些领域中，不同的应用提出的今天和未来的要求也不同。 在汽车、医疗和工业领域，产品开发人员主要关注提高精确度、长期坚固性和稳定性，同时还考虑到苛刻的使用环境。
在大批量消费品应用领域，日益增加的低成本、微型化需求是一大挑战。
（*微机电系统）
对机械应力敏感的 MEMS 硅片的封装非常重要，因为它共同确定了系统的整体性能。 一级封装有三个主要任务：
- 为最终模块和系统级封装提供应力解耦和电子隔离，
- 实现气密密封的参考压力，
- 提供附加保护，例如使用条件苛刻的介质时。
随着人们对压力传感器系统性能的要求越来越高，玻璃封装解决方案不断面临各种挑战。 更小的硅片能使每个晶圆的硅片数更多。 这要求结构化压力传感器底座晶圆的通孔定位和直径具有更严格的公差。 最好使用尽量薄的玻璃实现这一点，以减小器件的整体厚度，同时保持应力隔离功能。
超高精度 FLEXINTY® 结构化玻璃产品系列，与知名 BOROFLOAT® 33 性质相似、无表面瑕疵的抛光超薄材料 MEMpax®，两者结合可以提供基于玻璃的高性能解决方案，满足压力传感器市场的未来需求。
