【技术实现步骤摘要】
微机电传感器和MEMS装置
本公开涉及一种微机电传感器和MEMS装置。
技术介绍
例如在工业或汽车领域存在若干应用,需要使用具有高满缩放量程值的力/压力传感器来测量高范围负载(力或压力)值,例如高达10kN或更高。用于感测高范围负载的已知传感器解决方案通常设想使用高强度金属负载单元,包括不同种类的应变计作为感测元件。应变计感测元件通过电阻的变化来检测它们所耦合到的芯的几何变形。虽然通常使用,但这些传感器的缺点是灵敏度低,并且小型化的可能性有限。使用半导体技术制造的集成压力传感器也是已知的,其使用集成在硅裸片中的压阻元件来检测施加的压力。这些传感器的缺点是需要复杂的封装结构,以便将施加的负载转换为作用于硅裸片和集成压阻上的应力。这些传感器因此昂贵,并且通常不允许容易定制,特别是在所施加负载的范围方面。例如,已知的集成压力传感器在W.Kurniawan,R.Tjandra,E.Obermeier的ProceedingsoftheEurensensorsXXIIIconference,ProceiaChemistry1(2009)544-547中的文件“Bulk-typepiezoresistiveforcesensorforhighpressureapplications”中得到公开。该文件中公开的解决方案基于在硅裸片上紧密相邻的突出岛上施加力,以在岛之间的区域中引起机械应力。对于压力测量,使用含金属隔膜和耦合金属棒的壳体将压力转化为力。传感器裸片采用SOI技术制造,这简化了突出岛的实现。虽然具有良好的灵敏度并且允许小型化,但是该传感器也具有上述缺点,即具有昂 ...
【技术保护点】
1.一种微机电传感器,其特征在于,包括:半导体材料的传感器裸片,具有第一表面和第二表面,所述第一表面和所述第二表面在水平面中延伸并且具有沿横向于所述水平面的垂直方向上的厚度;多个压阻元件,在所述第一表面处集成在所述传感器裸片中;帽状裸片,耦合到所述传感器裸片并覆盖所述多个压阻元件,所述帽状裸片具有第一表面和沿着所述垂直方向与所述第一表面相对的第二表面,所述帽状裸片的第二表面面向所述传感器裸片的第一表面;以及转换层,布置在所述传感器裸片的第一表面和所述帽状裸片的第二表面之间,所述转换层包括沿所述垂直方向通过所述转换层的整个厚度的凹槽,其中所述多个压阻元件相对于所述凹槽垂直布置,其中所述转换层被配置为将沿所述垂直方向施加至所述帽状裸片的第一表面或所述传感器裸片的第二表面中的至少一个的负载转换为在所述凹槽处作用在所述水平面中的所述传感器裸片中的平面应力分布。
【技术特征摘要】
2017.02.21 IT 1020170000194261.一种微机电传感器,其特征在于,包括:半导体材料的传感器裸片,具有第一表面和第二表面,所述第一表面和所述第二表面在水平面中延伸并且具有沿横向于所述水平面的垂直方向上的厚度;多个压阻元件,在所述第一表面处集成在所述传感器裸片中;帽状裸片,耦合到所述传感器裸片并覆盖所述多个压阻元件,所述帽状裸片具有第一表面和沿着所述垂直方向与所述第一表面相对的第二表面,所述帽状裸片的第二表面面向所述传感器裸片的第一表面;以及转换层,布置在所述传感器裸片的第一表面和所述帽状裸片的第二表面之间,所述转换层包括沿所述垂直方向通过所述转换层的整个厚度的凹槽,其中所述多个压阻元件相对于所述凹槽垂直布置,其中所述转换层被配置为将沿所述垂直方向施加至所述帽状裸片的第一表面或所述传感器裸片的第二表面中的至少一个的负载转换为在所述凹槽处作用在所述水平面中的所述传感器裸片中的平面应力分布。2.根据权利要求1所述的微机电传感器,其特征在于,所述凹槽在所述水平面中具有纵向主延伸部,并且所述应力分布限定在横向于所述纵向主延伸部的方向上的最大平面应力以及在平行于所述凹槽的所述纵向主延伸部的方向上的最小平面应力。3.根据权利要求2所述的微机电传感器,其特征在于,所述多个压阻元件包括:至少一个第一压阻元件,平行于所述凹槽的所述纵向主延伸部在所述水平面内延伸;以及至少一个第二压阻元件,横向于所述凹槽的所述纵向主延伸部在所述水平面内延伸,所述微机电传感器还包括限定通过所述第一压阻元件和所述第二压阻元件的纵向延伸部的电流路径的电连接。4.根据权利要求3所述的微机电传感器,其特征在于,所述压阻元件还包括:至少一个第三压阻元件,平行于所述凹槽的所述纵向主延伸部在所述水平面内延伸;以及至少一个第四压阻元件,横向于所述凹槽的所述纵向主延伸部在所述水平面内延伸,其中所述电连接被配置为限定包括所述第一压阻元件、所述第二压阻元件、所述第三压阻元件和所述第四压阻元件的惠斯通电桥。5.根据权利要求3所述的微机电传感器,其特征在于,所施加的负载被配置为引起所述第一压阻元件中的电阻变化和所述第二压阻元件中的对应的相反的电阻变化。6.根据权利要求1所述的微机电传感器,其特征在于,所述帽状裸片通过接合层接合到所述传感器裸片,其中所述接合层介于所述转换层与所述帽状裸片的第二表面之间。7.根据权利要求1所述的微机电传感器,其特征在于,所述帽状裸片覆盖所述传感器裸片的...
【专利技术属性】
技术研发人员:M·亚巴西加瓦蒂,D·卡尔塔比亚诺,A·皮科,A·A·波马里科,G·罗塞利,F·布拉格辛,
申请(专利权)人:意法半导体股份有限公司,
类型:新型
国别省市:意大利,IT
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