一种硅谐振压力传感器制造技术

本发明专利技术提出了一种硅谐振压力传感器。所述硅谐振压力传感器包括导压板、压力敏感膜、谐振器和盖板；所述谐振器设置于所述压力敏感膜上方，并且，所述谐振器和压力敏感膜通过锚点相连；所述压力敏感膜设置于所述导压板上方；所述盖板与所述谐振器键合形成密封空间；其中，所述压力敏感膜采用硅薄膜。本发明专利技术提出的硅谐振压力传感器能够最大程度上提高硅谐振压力传感器的检测精度和准确性。压力传感器的检测精度和准确性。压力传感器的检测精度和准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种硅谐振压力传感器


[0001]本专利技术提出了一种硅谐振压力传感器，属于压力传感器


技术介绍

[0002]压力传感器是一种把非电量转换为电信号的器件，在生产测量中的应用十分广泛，常见于各种生产自动化控制领域，对提高设备精度、安全及质量具有重要作用。常见谐振式压力传感器而言，其激励方式包括静电激励、热激励和电磁激励，同时，其检测方法有压阻检测和电容检测等。热激励通常会与谐振器相接触，损坏谐振器表面，降低检测精度。电磁激励需要外置磁场，难以实现传感器微型化。相较于热激励与电磁激励，静电激励传感器具备体积小、检测精度高、寿命长等优点，常用于梳齿式压力传感器的设计中。在检测方式中，电容检测容易受到环境干扰，是一种抗干扰能力较弱的检测方式，而压阻式检测精度高、抗干扰能力强，同时，其输出能力好，信噪比较高。但是，由于其谐振器内部为了增大振动幅度进而放大信号方便读数，因此，当谐振器内部因构造或器件运行等因素产生振动扰乱时，这种扰乱信号也会被放大，而且降低压力检测数值的准确性和传感器运行稳定性。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种硅谐振压力传感器，用以硅谐振压力传感器的运行不稳定，压力检测准确度降低的问题：
[0004]一种硅谐振压力传感器，所述硅谐振压力传感器包括导压板、压力敏感膜、谐振器和盖板；所述谐振器设置于所述压力敏感膜上方，并且，所述谐振器和压力敏感膜通过锚点相连；所述压力敏感膜设置于所述导压板上方；所述盖板与所述谐振器键合形成密封空间；其中，所述压力敏感膜采用硅薄膜。r/>[0005]进一步地，所述谐振器包括柔性支撑梁、电极组一和电极组二；所述电极组一固定安装于所述支撑架一端；所述电极组二固定安装于所述支撑架的另一端；所述柔性支撑梁、电极组一和电极组二形成矩形结构。
[0006]进一步地，所述电极组一包括第一电极、梳齿对接部和第三电极；所述第一电极和第三电极通过所述梳齿对接部进行电极对接。
[0007]进一步地，所述电极组二包括第二电极、梳齿对接部和第四电极；所述第二电极和第四电极通过所述梳齿对接部进行电极对接。
[0008]进一步地，所述谐振器还包括两个重量和尺寸结构完全相同的质量块、阶梯镂空梁、电阻承载架和拾振电阻；所述两个质量块分别与电极组一和电极组二中的第三电极和第四电极对应相连；并且，所述两个质量块分别通过阶梯镂空梁与所述电阻承载架相连；所述拾振电阻固定安装在所述拾振电阻上。
[0009]进一步地，所述质量块、阶梯镂空梁、电阻承载架和拾振电阻在所述柔性支撑梁、电极组一和电极组二形成矩形空间内，以所述矩形空间的横向方向上的中心线为对称轴对称分布，并且，同时以所述矩形空间的纵向方向上的中心线为对称轴对称分布。
[0010]进一步地，所述阶梯镂空梁包括第一镂空阶梯支撑结构、第二镂空阶梯支撑结构和第三镂空阶梯支撑结构；所述第一镂空阶梯支撑结构、第二镂空阶梯支撑结构和第三镂空阶梯支撑结构的梯形部分的高满足如下大小关系：
[0011]H2<H1<H3[0012]其中，H1表示第一镂空阶梯支撑结构的梯形部分的高；H2表示第二镂空阶梯支撑结构的梯形部分的高；H3表示第三镂空阶梯支撑结构的梯形部分的高；
[0013]所述阶梯镂空梁通的横向宽度通过所述第一镂空阶梯支撑结构、第二镂空阶梯支撑结构和第三镂空阶梯支撑结构沿所述质量块向拾振电阻方向逐渐由宽向窄变化；并且，所述第三镂空阶梯支撑结构与所述电阻承载架之间通过梯形结构梁相连；所述梯形结构梁的梯形腰线与水平线之间所成夹角α的范围为6
°‑
13
°
，优选为10
°
。
[0014]其中，所述第一镂空阶梯支撑结构、第二镂空阶梯支撑结构和第三镂空阶梯支撑结构的梯形部分的高，通过如下公式获取：
[0015][0016][0017][0018]其中，L1表示所述质量块与其相连接的所述电极组一或电极组二之间的垂直距离；L2表示所述质量块与所述阶梯镂空梁安装位置底边的垂直距离；L0表示标准单位距离，并且，所述L0的取值范围为0.08D——0.12D，其中，D表示质量块的宽度。
[0019]进一步地，所述柔性支撑梁通过稳固梁固定安装在所述谐振器上。
[0020]进一步地，所述稳固梁包括梯形结构和椭球结构；所述梯形结构包括两个顺接并且凹陷方向反向相对的梯形凹槽；所述两个梯形凹槽中，靠近柔性支撑梁的梯形凹槽的最小底面长度大于远离柔性支撑梁的梯形凹槽的最小底面长度；并且，靠近柔性支撑梁的梯形凹槽的最小底面长度与远离柔性支撑梁的梯形凹槽的最小底面长度之间满足如下关系：
[0021]0.33D2≤D1≤0.53D2[0022]其中，D1表示远离柔性支撑梁的梯形凹槽的最小底面长度；D2表示靠近柔性支撑梁的梯形凹槽的最小底面长度；
[0023]所述椭球结构设置于所述靠近柔性支撑梁的梯形凹槽的凹槽底面中心位置；并且，所述椭球结构的长轴和短轴之比范围为1.3——1.8，优选为1.57。
[0024]进一步地，所述梯形结构与所述谐振器所处水平面之间存在向上倾斜的上倾角A；所述椭球结构与所述谐振器所处水平面之间存在向下倾斜的下倾角B；其中，10
°
≤A≤16
°
；
18
°
≤B≤30
°
所述上倾角A和下倾角B之间满足如下关系：A+B≤42
°
，并且，B
‑
A≤10
°
。
[0025]本专利技术有益效果：
[0026]本专利技术提出的一种硅谐振压力传感器，用以解决现有硅谐振压力传感器由于内部器件分布不均等因素导致谐振器振动易产生扰乱波动，进而导致硅谐振压力传感器的运行不稳定，压力检测准确度降低的问题。本专利技术提出的硅谐振压力传感器能够通过质量块，阶梯镂空量和拾振电阻的横向纵向对称分布，有效提高质量块振动的振动平稳性，减少由于内部器件分布不均等因素导致谐振器振动易产生扰乱波动，同时，本申请硅谐振压力传感器设置阶梯镂空量结构能够在减少梁体所占空间面积的情况下，最大程度上增大谐振器振动稳定性，因此，能够保证所述硅谐振压力传感器的压力敏感膜采用硅薄膜时，然后能够防止谐振器振动扰乱机率，提高谐振器抗干扰能力和运行稳定性，同时，最大程度上提高硅谐振压力传感器的检测精度和准确性。
附图说明
[0027]图1为本专利技术所述硅谐振压力传感器的结构示意图一；
[0028]图2为本专利技术所述硅谐振压力传感器的结构示意图二；
[0029]图3为本专利技术所述阶梯镂空梁的结构示意图；
[0030]图4为本专利技术所述稳固梁的侧视结构示意图；
[0031](1，谐振器；2，稳固梁；3，锚点；41，第一电极；42，第二电极；43，第三电极；44，第四电极；5，梳齿对接部；6，质量块；7，电阻承载架；8，拾振电阻；9，导压板；10，压力敏感膜；11，盖板；12，柔性支撑梁；13本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硅谐振压力传感器，其特征在于，所述硅谐振压力传感器包括导压板、压力敏感膜、谐振器和盖板；所述谐振器设置于所述压力敏感膜上方，并且，所述谐振器和压力敏感膜通过锚点相连；所述压力敏感膜设置于所述导压板上方；所述盖板与所述谐振器键合形成密封空间。2.根据权利要求1所述硅谐振压力传感器，其特征在于，所述谐振器包括柔性支撑梁、电极组一和电极组二；所述电极组一固定安装于所述支撑架一端；所述电极组二固定安装于所述支撑架的另一端；所述柔性支撑梁、电极组一和电极组二形成矩形结构。3.根据权利要求2所述硅谐振压力传感器，其特征在于，所述电极组一包括第一电极、梳齿对接部和第三电极；所述第一电极和第三电极通过所述梳齿对接部进行电极对接。4.根据权利要求2所述硅谐振压力传感器，其特征在于，所述电极组二包括第二电极、梳齿对接部和第四电极；所述第二电极和第四电极通过所述梳齿对接部进行电极对接。5.根据权利要求2所述硅谐振压力传感器，其特征在于，所述谐振器还包括两个重量和尺寸结构完全相同的质量块、阶梯镂空梁、电阻承载架和拾振电阻；所述两个质量块分别与电极组一和电极组二中的第三电极和第四电极对应相连；并且，所述两个质量块分别通过阶梯镂空梁与所述电阻承载架相连；所述拾振电阻固定安装在所述拾振电阻上。6.根据权利要求2所述硅谐振压力传感器，其特征在于，所述质量块、阶梯镂空梁、电阻承载架和拾振电阻在所述柔性支撑梁、电极组一和电极组二形成矩形空间内，以所述矩形空间的横向方向上的中心线为对称轴对称分布，并且，同时以所述矩形空间的纵向方向上的中心线为对称轴对称分布。7.根据权利要求5所述硅谐振压力传感器，其特征在于，所述阶梯镂空梁包括第一镂空阶梯支撑结构、第二镂空阶梯支撑结构和第三镂空阶梯支撑结构；所述第一镂空阶梯支撑结构、第二镂空阶梯支撑结构和第三镂空阶梯支撑结构的梯形部分的高满足如下大小关系：H2<H1<H3其中，H1表示第一镂空阶梯支撑结构的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李秋萍，
申请(专利权)人：华科电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：