【技术实现步骤摘要】
一种浮雕式岛膜应力集中结构微压传感器芯片及制备方法
本专利技术涉及MEMS压阻式微压传感器
,具体涉及一种浮雕式岛膜应力集中结构微压传感器芯片及制备方法。
技术介绍
随着微机械电子系统技术的发展,MEMS微压传感器已被广泛应用于风洞测试、生物医电等领域,尤其在航空航天领域,对传感器的体积、重量有严格要求,并要求传感器具有一定的灵敏度和固有频率。MEMS传感器无疑是十分理想的选择。例如在航空航天领域,对于飞行器深高空高度监测具有重要意义,而压力与高度有一定的比例关系,因而通过压力传感器就可反映出飞行器高度的变化。飞行器从发射到达到预定高度,大气压力从约100kPa变化到几百Pa,因而传感器除了能检测几百Pa的微压能力外,还必须具有高过载能力,以使其在地面大气作用下不会因大气压力造成破坏。又如在生物仪器领域,为了精确的进行移液工作,需要精密地检测液面高度的变化,可通过检测液体高度产生的微压变化来反应液面高度的变化,而毫米级液面高度对应的压力范围仅在几百Pa范围内。不同敏感原理的压力传感器有着不同的优缺点。比如压电式压力传感器受其敏感原理的限制,不能测量静态压力,且输出的电荷信号需要后续复杂的辅助电路进行处理;电容式压力传感器具有灵敏度高、温漂小,功耗低等优点,但输入阻抗大,易受寄生电容的影响,对于周围环境的干扰较敏感;谐振式压力传感器具有较好的灵敏度以及较低的温漂,但与压阻式压力传感器相比其制作工艺更加复杂,成品率相对较低;压阻式压力传感器虽易受温度影响,但其测量范围广、可测量静态和动态信号,精度高,动态响应好,后处理电路简单。压阻式压力传感器的关键结构 ...
【技术保护点】
一种浮雕式岛膜应力集中结构微压传感器芯片,包括基底(1)中部设有的薄膜(2),其特征在于:四个浮雕岛(3‑1、3‑2、3‑3、3‑4)沿着薄膜(2)上部边缘均匀分布,四个浮雕岛(3‑1、3‑2、3‑3、3‑4)的厚度均为薄膜(2)厚度的5%~90%;四个浮雕根部(4‑1、4‑2、4‑3、4‑4)将四个浮雕岛(3‑1、3‑2、3‑3、3‑4)与基底(1)相连接,四个浮雕根部(4‑1、4‑2、4‑3、4‑4)的上表面与四个浮雕岛(3‑1、3‑2、3‑3、3‑4)的上表面齐平;四个压敏电阻条(7‑1、7‑2、7‑3、7‑4)分别按应力分布规律均匀布置在四个浮雕根部(4‑1、4‑2、4‑3、4‑4)的上表面,且压敏电阻条(7‑1、7‑2、7‑3、7‑4)的有效长度方向沿着压阻系数最大的晶向;焊盘(9)布置在基底(1)上表面;金属引线(8)将四个压敏电阻条(7‑1、7‑2、7‑3、7‑4)相互连接成半开环惠斯通电桥,并且将电桥的输出端与焊盘(9)连接;四个凸块(6‑1、6‑2、6‑3、6‑4)沿薄膜(2)下部边缘均匀分布,且与基底(1)相连;四个质量块(5‑1、5‑2、5‑3、5‑4)与凸块(6 ...
【技术特征摘要】
1.一种浮雕式岛膜应力集中结构微压传感器芯片,包括基底(1)中部设有的薄膜(2),其特征在于:四个浮雕岛(3-1、3-2、3-3、3-4)沿着薄膜(2)上部边缘均匀分布,四个浮雕岛(3-1、3-2、3-3、3-4)的厚度均为薄膜(2)厚度的5%~90%;四个浮雕根部(4-1、4-2、4-3、4-4)将四个浮雕岛(3-1、3-2、3-3、3-4)与基底(1)相连接,四个浮雕根部(4-1、4-2、4-3、4-4)的上表面与四个浮雕岛(3-1、3-2、3-3、3-4)的上表面齐平;四个压敏电阻条(7-1、7-2、7-3、7-4)分别按应力分布规律均匀布置在四个浮雕根部(4-1、4-2、4-3、4-4)的上表面,且压敏电阻条(7-1、7-2、7-3、7-4)的有效长度方向沿着压阻系数最大的晶向;焊盘(9)布置在基底(1)上表面;金属引线(8)将四个压敏电阻条(7-1、7-2、7-3、7-4)相互连接成半开环惠斯通电桥,并且将电桥的输出端与焊盘(9)连接;四个凸块(6-1、6-2、6-3、6-4)沿薄膜(2)下部边缘均匀分布,且与基底(1)相连;四个质量块(5-1、5-2、5-3、5-4)与凸块(6-1、6-2、6-3、6-4)图形的对称轴相重合且与凸块(6-1、6-2、6-3、6-4)在沿对称轴方向上间隔有距离,凸块(6-1、6-2、6-3、6-4)连接在薄膜(2)上;基底(1)背面与防过载玻璃(10)键合在一起;所述的防过载玻璃(10)上制作有台阶结构;台阶结构由顶面(13)、底面(11)和两者之间设有的台阶面(12)组成,底面(11)与台阶面(12)的深度以及尺寸的设计保证传感器在正常工作情况下,质量块(5-1、5-2、5-3、5-4)与顶面(13)、台阶面(12)、底面(11)之间不发生干涉,在过载状态下,台阶面(12)与底面(11)能够将质量块(5-1、5-2、5-3、5-4)进行限位,当基底(1)和防过载玻璃(10)之间形成的腔体为真空时,则实现绝对微压测量;当防过载玻璃(10)带有孔时,则实现相对微压测量。2.根据权利要求1所述的一种浮雕式岛膜应力集中结构微压传感器芯片,其特征在于:所述的薄膜(2)的膜宽厚比为70~700:1。3.根据权利要求1所述的一种浮雕式岛膜应力集中结构微压传感器芯片,...
【专利技术属性】
技术研发人员:赵立波,徐廷中,蒋庄德,彭年才,王久洪,郭鑫,许煜,苑国英,赵玉龙,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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