一种基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于MEMS(微机电系统)在线式微波功率传感器结构的压力传感器，该压力传感器包括感知压力的腔体薄膜(1)和在线式微波功率传感器结构(2)；其中，在线式微波功率传感器结构(2)包括MEMS膜桥(2c)、第一终端式微波功率传感器结构(2a)、与第一终端式微波功率传感器结构(2a)沿MEMS膜桥(2c)中心线对称设置的第二终端式微波功率传感器结构(2b)、设置在腔体薄膜(1)上表面且设置在MEMS膜桥(2c)下方的总共面波导信号线(2d1)、总共面波导地线(2d2)和总共面波导地线(2d3)。该发明专利技术可以实现压力的测量。

A pressure sensor based on MEMS in-line microwave power sensor structure

The present invention provides a method based on MEMS (MEMS) pressure sensor line type microwave power sensor structure, the cavity thin film pressure sensor includes a sensing pressure (1) and online type microwave power sensor structure (2); among them, the online type microwave power sensor structure (2) including MEMS membrane (2C), the first terminal type microwave power sensor structure (2a), and the first terminal type microwave power sensor structure (2a) along the MEMS membrane (2C) symmetry for the center line of the set of second terminal type microwave power sensor structure (2b), film (1) is disposed in the cavity on the surface and is disposed on the MEMS membrane (2C) the total coplanar waveguide signal line below (2D1), total ground coplanar waveguide (2d2) and total ground coplanar waveguide (2D3). The invention can measure pressure.

【技术实现步骤摘要】
一种基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器
本专利技术是一种基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器，属于微电子器件

技术介绍
压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。近年来，压力传感器的发展越来越趋向于微型化。微压力传感器是采用半导体材料和MEMS工艺制造的新型压力传感器。与传统压力传感器比拟，微压力传感用具有精度高、敏捷度高、动态特性好、体积小、耐侵蚀、成本低等长处。近年来，我国物联网取得了长足发展，而传感器作为物联网中的必要组成部分，也必将得到进一步推广和应用，在这样的形势下，开展压力传感器产业化方面的工作是非常有意义的。因此，本专利技术是基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器，当压力发生变化时，造成腔体薄膜发生形变，导致在线式微波功率传感器结构的共面波导信号线与MEMS膜桥之间的距离发生改变，从而使得耦合电容发生变化，这会使得耦合出的微波功率发生变化，进而使得热电堆输出的热电势发生改变，从而实现压力的测量。相比而言，基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器具有以下主要特点：一、MEMS在线式微波功率传感器的耦合电容结构对薄膜形变更加敏感，且耦合电容的改变对耦合度影响很大，因此可以提高灵敏度；二、该压力传感器为电压输出，相较于传统压力传感器的电容或电阻变化量的输出更易于测量；三、该压力传感器结构简单、体积小、且消耗的功率低，可以实现高可靠、微型化和低功耗的应用需求；四、该压力传感器的制作无需特殊的材料并且与Si或GaAs工艺完全兼容。基于以上MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器特点，很明显的可以看出本专利技术与传统的压力传感器相比提高了灵敏度，输出测量更加简易，并具有结构简单、体积小、功耗低的特点。本专利技术结构与Si或GaAs工艺兼容，具有高重复性、低生产成本等优点，很好的满足了集成电路对器件的基本要求。因此，基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器具有较好的应用价值和广阔的市场潜力。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器，该压力传感器利用腔体薄膜感应压力的变化，通过压力变化时腔体薄膜发生形变，导致在线式微波功率传感器结构的共面波导信号线与MEMS膜桥之间的距离发生改变，从而使得耦合电容发生变化，这会使得耦合出的微波功率发生变化，进而使得热电堆输出的热电势发生改变，从而实现压力的测量。采用该结构可以实现高灵敏度、电压输出和低功耗，并且能与Si或GaAs工艺相兼容，解决在材料、工艺、可靠性、可重复性和生产成本等诸多方面的问题，从而为实现基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器在工业自控领域中的产业化应用提供了支持和保证。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器，该压力传感器包括感知压力的腔体薄膜和设置在腔体薄膜上表面的在线式微波功率传感器结构；其中，在线式微波功率传感器结构包括MEMS膜桥、第一终端式微波功率传感器结构、与第一终端式微波功率传感器结构沿MEMS膜桥中心线对称设置的第二终端式微波功率传感器结构、设置在腔体薄膜上表面且设置在MEMS膜桥下方的总共面波导信号线、总共面波导地线和总共面波导地线；MEMS膜桥跨接在第一终端式微波功率传感器结构和第二终端式微波功率传感器结构之间；第一终端式微波功率传感器结构包括第一共面波导信号线、第一共面波导地线、第二共面波导地线、第一电阻、第二电阻和第一热电堆；第一共面波导地线和第二共面波导地线分别设置在第一共面波导信号线两侧且相距一定距离；第一电阻布置在第一共面波导信号线和第一共面波导地线之间，第二电阻布置在第一共面波导信号线和第二共面波导地线之间，第一热电堆设置在第一共面波导信号线相对的位置且与其相距一定距离；第二终端式微波功率传感器结构包括第二共面波导信号线、第三共面波导地线、第四共面波导地线、第三电阻、第四电阻和第二热电堆；第三共面波导地线和第四共面波导地线分别设置在第二共面波导信号线两侧且相距一定距离；第三电阻布置在第二共面波导信号线和第三共面波导地线之间，第四电阻布置在第二共面波导信号线和第四共面波导地线之间，第二热电堆设置在第二共面波导信号线相对的位置且与其相距一定距离；总共面波导信号线和MEMS膜桥构成耦合电容结构。当压力发生变化时，造成腔体薄膜发生形变，使总共面波导信号线与MEMS膜桥之间的距离发生改变，从而使得总共面波导信号线和MEMS膜桥构成的耦合电容发生变化。有益效果：该压力传感器结构简单，整个传感器通过微电子加工工艺，结构尺寸的精度可以达到较高水平，体积大幅缩小，有利于实现传感器的小型化；该压力传感器选用腔体薄膜来感应压力的变化，通过耦合电容的变化实现压力测量，灵敏度高。近年来，压力传感器的发展越来越趋向于微型化，本专利技术是基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器，当腔体薄膜所受压力发生变化时，腔体薄膜发生形变，导致在线式微波功率传感器结构的共面波导信号线与MEMS膜桥之间的距离发生改变，从而使得耦合电容发生变化，这会使得耦合出的微波功率发生变化，进而使得热电堆输出的热电势发生改变，从而实现压力的测量。该压力传感器具有高的灵敏度，且通过电压输出易于测量，极大拓展了压力传感器的实际适用性。同时，基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器具有结构简单、体积小、功耗低、可靠性高等诸多优点。附图说明图1是基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器俯视图。其中有：腔体薄膜1、在线式微波功率传感器结构2、MEMS膜桥2c、第一终端式微波功率传感器结构2a、第一共面波导信号线2a1、第一共面波导地线2a2、第二共面波导地线2a3、第一电阻2a4、第二电阻2a5、第一热电堆2a6、第二终端式微波功率传感器结构2b、第二共面波导信号线2b1、第三共面波导地线2b2、第四共面波导地线2b3、第三电阻2b4、第四电阻2b5、第二热电堆2b6、总共面波导信号线2d1、总共面波导地线2d2和总共面波导地线2d3。图2是基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器剖面图。其中有：腔体薄膜1、MEMS膜桥2c、总共面波导信号线2d1、和腔体3。图3是基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器剖面图。其中有：腔体薄膜1、MEMS膜桥2c、总共面波导信号线2d1、总共面波导地线2d2、总共面波导地线2d3、第一共面波导信号线2a1、第二共面波导信号线2b1、第一热电堆2a6、第二热电堆2b6和腔体3。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明。参见图1，本专利技术提供了一种基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器，该压力传感器包括感知压力的腔体薄膜1和设置在腔体薄膜1上表面的在线式微波功率传感器结构2；其中，在线式微波功率传感器结构2包括MEMS膜桥2c、第一终端式微波功率传感器结构2a、与第一终端式微波功率传感器结构2a沿MEMS膜桥2c中心线对称设置的第二终端式微波功率传感器结构2b、设置在腔体薄膜1上表面且设置在M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器，该压力传感器包括感知压力的腔体薄膜(1)和设置在腔体薄膜(1)上表面的在线式微波功率传感器结构(2)；其中，在线式微波功率传感器结构(2)包括MEMS膜桥(2c)、第一终端式微波功率传感器结构(2a)、与第一终端式微波功率传感器结构(2a)沿MEMS膜桥(2c)中心线对称设置的第二终端式微波功率传感器结构(2b)、设置在腔体薄膜(1)上表面且设置在MEMS膜桥(2c)下方的总共面波导信号线(2d1)、总共面波导地线(2d2)和总共面波导地线(2d3)；MEMS膜桥(2c)跨接在第一终端式微波功率传感器结构(2a)和第二终端式微波功率传感器结构(2b)之间；第一终端式微波功率传感器结构(2a)包括第一共面波导信号线(2a1)、第一共面波导地线(2a2)、第二共面波导地线(2a3)、第一电阻(2a4)、第二电阻(2a5)和第一热电堆(2a6)；第一共面波导地线(2a2)和第二共面波导地线(2a3)分别设置在第一共面波导信号线(2a1)两侧且相距一定距离；第一电阻(2a4)布置在第一共面波导信号线(2a1)和第一共面波导地线(2a2)之间，第二电阻(2a5)布置在第一共面波导信号线(2a1)和第二共面波导地线(2a3)之间，第一热电堆(2a6)设置在第一共面波导信号线(2a1)相对的位置且与其相距一定距离；第二终端式微波功率传感器结构(2b)包括第二共面波导信号线(2b1)、第三共面波导地线(2b2)、第四共面波导地线(2b3)、第三电阻(2b4)、第四电阻(2b5)和第二热电堆(2b6)；第三共面波导地线(2b2)和第四共面波导地线(2b3)分别设置在第二共面波导信号线(2b1)两侧且相距一定距离；第三电阻(2b4)布置在第二共面波导信号线(2b1)和第三共面波导地线(2b2)之间，第四电阻(2b5)布置在第二共面波导信号线(2b1)和第四共面波导地线(2b3)之间，第二热电堆(2b6)设置在第二共面波导信号线(2b1)相对的位置且与其相距一定距离；总共面波导信号线(2d1)和MEMS膜桥(2c)构成耦合电容结构；当压力发生变化时，造成腔体薄膜(1)发生形变，使总共面波导信号线(2d1)与MEMS膜桥(2c)之间的距离发生改变，从而使得总共面波导信号线(2d1)和MEMS膜桥(2c)构成的耦合电容发生变化。...

【技术特征摘要】
1.一种基于MEMS在线式微波功率传感器结构的压力传感器，该压力传感器包括感知压力的腔体薄膜(1)和设置在腔体薄膜(1)上表面的在线式微波功率传感器结构(2)；其中，在线式微波功率传感器结构(2)包括MEMS膜桥(2c)、第一终端式微波功率传感器结构(2a)、与第一终端式微波功率传感器结构(2a)沿MEMS膜桥(2c)中心线对称设置的第二终端式微波功率传感器结构(2b)、设置在腔体薄膜(1)上表面且设置在MEMS膜桥(2c)下方的总共面波导信号线(2d1)、总共面波导地线(2d2)和总共面波导地线(2d3)；MEMS膜桥(2c)跨接在第一终端式微波功率传感器结构(2a)和第二终端式微波功率传感器结构(2b)之间；第一终端式微波功率传感器结构(2a)包括第一共面波导信号线(2a1)、第一共面波导地线(2a2)、第二共面波导地线(2a3)、第一电阻(2a4)、第二电阻(2a5)和第一热电堆(2a6)；第一共面波导地线(2a2)和第二共面波导地线(2a3)分别设置在第一共面波导信号线(2a1)两侧且相距一定距离；第一电阻(2a4)布置在第一共面波导信号线(2a1)和第一共面波导地线(2a...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩磊，于洋，肖申，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32