压力传感器是传感器族中的重要分支,压力传感器的可靠性和稳定性是传感器技术的一个关键点。压差传感器为压力传感器中比较复杂的一种。高温压力的测量因受材料温度限制,一直是压力检测领域需要攻克的难题。本课题致力于设计并研究一种耐高温,精度高,大压力,大过载,小体积的压差传感器,以满足国防及民用的需求。根据耐高温、大压力以及大过载的技术要求,以及目前国内外压力敏感材料及生产工艺的发展现状,选取SOI (silicon on insulator,绝缘体上硅)敏感芯片作为力电转换元件。SOI敏感芯片具有“顶层单晶硅-绝缘氧化埋层-硅衬底”三层结构,能够有效克服传统硅压阻敏感芯片在高温下p-n节漏电流问题,适用于高温高压的工作环境。同时,为满足大压力测量小型化的要求,对SOI敏感芯片的力学特性进行分析,确定敏感芯片的结构采用“C”型结构。根据压阻效应原理,对恒流源供电和恒压源供电方式进行理论分析。由于传感器工作温区宽,为保证高精度要求选取不受温度变化影响的供电方式,采用恒流源供电方式。根据传感器的使用环境要求,对传感器进行结构及电路设计。根据确定的敏感芯片选用方案,采用有限元分析方法对SOI敏感芯片的弹性膜片进行实体建模,根据灵敏度、线性度及可靠性等因素,对膜片进行模拟、优化。根据传感器的实际需求,采用里兹算法(Leeds algorithm),确定电阻条的长度(L)、宽度(W)、厚度(δ),完成芯片版图设计。运用三维建模软件对传感器的结构进行三维建模,分析传感器各部分结构设计是否合理,并根据分析结果进行优化,实现传感器的小型化并保证结构强度。通过差动放大设计、温度补偿设计和抗电磁干扰设计等技术手段实现传感器的高精度、耐高温以及抗干扰。采用微机械加工(smart cut)工艺、焊接等工艺制作传感器,通过工艺仿真工具对敏感芯片静电键合工艺进行仿真及优化,根据优化结果确定工艺参数。对焊接参数进行实验验证,通过对焊件进行解剖、测量,验证焊接参数是否能够满足强度要求。通过实验对传感器的各项性能指标进行验证,并对试验数据进行分析。通过对选取的13只传感器进行性能测试,随机选取3只传感器进行了环境适应性实验,结果表明,传感器能够满足高精度、大压力、大过载、小体积以及强振动、大冲击、盐雾等技术指标。