一种高灵敏度MEMS谐振式温度传感器芯片制造技术

技术编号:23551707 阅读:29 留言:0更新日期:2020-03-24 23:44
本发明专利技术涉及一种高灵敏度MEMS谐振式温度传感器芯片,属于MEMS温度传感器技术领域。包括石英玻璃环形基座和石英晶体谐振层;石英晶体谐振层包括菱形力放大谐振器、第一石英臂、第二石英臂、第一锚点和第二锚点;菱形力放大谐振器包括菱形环和双端固支石英音叉;第一锚点、第一石英臂、第二石英臂和第二锚点位于菱形环的短对角线上;双端固支石英音叉位于菱形环的长对角线上。当被测环境温度变化时,石英晶体谐振层因环形基座制约而产生热膨胀变形,在一对石英臂内部产生较大的轴向应力,经菱形环放大作用于双端固支石英音叉;本发明专利技术显著提高了传感器的灵敏度和谐振频率的稳定性,还具有结构简单,抗干扰能力强等优点。

A high sensitivity MEMS resonant temperature sensor chip

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度MEMS谐振式温度传感器芯片
本专利技术属于MEMS温度传感器
,具体涉及一种高灵敏度谐振式MEMS温度传感器芯片。
技术介绍
随着科技的发展,工业生产对温度测量提出了越来越高的要求,例如超精密恒温控制环境,这就要求温度传感器具有较高的灵敏度和良好的抗干扰能力。随着微机械电子系统(Micro-Electro-Mechanical-Systems,MEMS)的快速发展,MEMS谐振式温度传感器不断涌现,这类传感器主要利用温度变化引起谐振器件的固有频率变化的原理制成的,具有体积小、准数字输出、抗干扰能力强等优点。谐振器的材料主要有单晶硅和石英晶体,其中单晶硅材料与MEMS工艺兼容性好,目前其结构形式主要采用具有两种或几种不同热膨胀系数材料的悬臂梁结构,当温度变化时,悬臂梁产生弯曲变形,利用其结构形状改变所引起的谐振频率变化实现温度的测量,这类传感器激励和检测复杂,品质因数较低,另外受结构形式的制约,其灵敏度不高,一般约为几十赫兹每摄氏度。相比而言,石英晶体品质因数高,具有固有的压电效应,利用其制作的谐振器激励简单可靠,目前这类温度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高灵敏度MEMS谐振式温度传感器芯片,其特征在于:包括石英玻璃环形基座(6)和石英晶体谐振层(7);/n所述石英晶体谐振层(7)包括菱形力放大谐振器(1)、第一石英臂(2)、第二石英臂(3)、第一锚点(4)和第二锚点(5);所述第一锚点(4)和第二锚点(5)对称设于石英玻璃环形基座(6)上,所述第一石英臂(2)的一端连接着第一锚点(4),另一端连接着菱形力放大谐振器(1)的菱形环(10)的一个角,所述第二石英臂(3)的一端连接着第二锚点(5),另一端连接着菱形力放大谐振器(1)的菱形环(10)对称的另一个角;所述第一锚点(4)、第一石英臂(2)、第二石英臂(3)和第二锚点(5)位于菱形...

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度MEMS谐振式温度传感器芯片,其特征在于:包括石英玻璃环形基座(6)和石英晶体谐振层(7);
所述石英晶体谐振层(7)包括菱形力放大谐振器(1)、第一石英臂(2)、第二石英臂(3)、第一锚点(4)和第二锚点(5);所述第一锚点(4)和第二锚点(5)对称设于石英玻璃环形基座(6)上,所述第一石英臂(2)的一端连接着第一锚点(4),另一端连接着菱形力放大谐振器(1)的菱形环(10)的一个角,所述第二石英臂(3)的一端连接着第二锚点(5),另一端连接着菱形力放大谐振器(1)的菱形环(10)对称的另一个角;所述第一锚点(4)、第一石英臂(2)、第二石英臂(3)和第二锚点(5)位于菱形环(10)的短对角线上;
所述菱形力放大谐振器(1)包括菱形环(10)和双端固支石英音叉(12),所述双端固支石英音叉(12)包括第一石英梁(13)和第二石英梁(14);所述第一石英梁(13)和第二石英梁(14)平行,两端分别通过隔离器(11)连接着菱形环(10),且双端固支石英音叉(12)位于菱形环(10)的长对角线上;
所述第一石英梁(13)的顶面和底面分别布有第一电极(15)和第二电极(16),所述第二石英梁(14)的顶面和底面分别布有第一电极(15)和第二电极(16);所述第一石英梁(13)上的第一电极(15)和第二石英梁(14)上的第一电极(15)串联,经菱形环(10)和第二石英臂(3)引出连接着第二锚点(5)上的第一压焊块(8);所述第一石英梁(13)上的第二电极(16)和第二石英梁(14)...

【专利技术属性】
技术研发人员:程荣俊宋鹏程张何洋黄强先张连生李瑞君
申请(专利权)人:合肥工业大学
类型:发明
国别省市:安徽;34

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