一种MEMS气流压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种MEMS气流压力传感器及其制备方法，包括依次层叠设置的第一气流通道层、第一硅膜层、电极及压电敏感层、第二硅膜层和第二气流通道层；第一气流通道层包括至少一个第一气流通道；第二气流通道层包括至少一个第二气流通道；第一硅膜层覆盖于所有第一气流通道的开口端；第二硅膜层覆盖于所有第二气流通道的开口端；电极及压电敏感层包括多个压电晶体和金属电极；每一压电晶体均和金属电极连接；每一相对设置的第一气流通道的开口端和第二气流通道的开口端之间均设有压电晶体。利用压电材料的压电效应检测气流产生的压力大小，不受过热、过冷环境的影响，不存在传感器内部热平衡状态难以保持的问题，提高传感器气流压力检测的准确性。力检测的准确性。力检测的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS气流压力传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及微型气流传感器设计的
，特别是涉及一种MEMS气流压力传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]气流传感器在很多领域都有重要应用，近些年来，电子烟的出现对微型气流传感器需求量增加，基于MEMS(Micro
‑
Electro
‑
Mechanical System，微电机系统)工艺制作的气流传感器具有体积小的优势，备受青睐。
[0003]目前用的比较多的方案是采用加热装置和热敏组件构成(霍尼韦尔的产品气流传感器采用方案)，通过加热装置提供一个热平衡温度场，当有气流通过会产生温度差，利用气流大小与温度变化的关系，实现气流的检测，一般通过热敏组件阻值的变化来测量温度变化，将温度信号转化为电信号。但是这种气流传感器需要外部提供电源，当电源供压不足或者处于过热、过冷的环境下，器件内部热平衡状态难以保持，大大影响器件的稳定性以及测量的准确度。针对上述问题，本专利技术提出了一种MEMS气流压力传感器及其制备方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种MEMS气流压力传感器及其制备方法，利用压电材料的压电效应检测气流产生的压力大小，不受过热、过冷环境的影响，不存在传感器内部热平衡状态难以保持的问题，提高传感器气流压力检测的准确性。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种MEMS气流压力传感器，包括依次层叠设置的第一气流通道层、第一硅膜层、电极及压电敏感层、第二硅膜层和第二气流通道层；
[0007]所述第一气流通道层包括至少一个第一气流通道；所述第二气流通道层包括至少一个第二气流通道；
[0008]所述第一气流通道的开口端和所述第二气流通道的开口端相对设置；
[0009]所述第一硅膜层覆盖于所有所述第一气流通道的开口端；所述第二硅膜层覆盖于所有所述第二气流通道的开口端；
[0010]所述电极及压电敏感层包括多个压电晶体和金属电极；每一所述压电晶体均和所述金属电极连接；
[0011]每一相对设置的所述第一气流通道的开口端和所述第二气流通道的开口端之间均设有所述压电晶体；
[0012]所述压电晶体，用于检测所述第一气流通道和所述第二气流通道中的气流对所述第一硅膜层和所述第二硅膜层产生的压力；
[0013]所述金属电极，用于输出所述压电晶体检测的气流压力信号。
[0014]可选的，所述第一硅膜层包括完全覆盖于所述第一气流通道层表面的硅膜；
[0015]所述第二硅膜层包括完全覆盖于所述第二气流通道层表面的硅膜。
[0016]可选的，所述第一硅膜层包括多个第一硅膜，所述第一硅膜与所述第一气流通道一一对应，所述第一硅膜设于与其对应的所述第一气流通道的开口端；
[0017]所述第二硅膜层包括多个第二硅膜，所述第二硅膜与所述第二气流通道一一对应，所述第二硅膜设于与其对应的所述第二气流通道的开口端。
[0018]可选的，所述金属电极采用叉指电极，所述叉指电极的相邻两电极之间均设有所述压电晶体。
[0019]可选的，在所述叉指电极的相邻两电极之间设置的所述压电晶体与所述第一气流通道的开口端一一对应。
[0020]可选的，所述叉指电极的各电极之间设置的所有所述压电晶体呈阵列排布。
[0021]可选的，所述金属电极的厚度小于等于所述压电晶体的厚度。
[0022]可选的，所述第二气流通道层还包括两个引线通孔，两个所述引线通孔分别与所述金属电极的正负电极连接。
[0023]可选的，每个所述引线通孔内填充有导电浆料。
[0024]本专利技术还提供了一种MEMS气流压力传感器的制备方法，包括：
[0025]在第一硅基底上设置至少一个第一凹槽通道；
[0026]在所述第一凹槽通道的开口端键合第一硅膜；
[0027]在所述第一硅膜表面设置金属电极和压电晶体；
[0028]在所述金属电极表面和所述压电晶体表面键合第二硅膜；
[0029]在第二硅基底上设置至少一个第二凹槽通道；将所述第二凹槽通道的开口端与所述第一凹槽通道的开口端相对设置；
[0030]将所述第二凹槽通道的开口端与所述第二硅膜进行键合，得到MEMS气流压力传感器。
[0031]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0032]本专利技术提供一种MEMS气流压力传感器及其制备方法，包括依次层叠设置的第一气流通道层、第一硅膜层、电极及压电敏感层、第二硅膜层和第二气流通道层；第一气流通道层包括至少一个第一气流通道；第二气流通道层包括至少一个第二气流通道；第一硅膜层覆盖于所有第一气流通道的开口端；第二硅膜层覆盖于所有第二气流通道的开口端；电极及压电敏感层包括多个压电晶体和金属电极；每一压电晶体均和金属电极连接；每一相对设置的第一气流通道的开口端和第二气流通道的开口端之间均设有压电晶体；压电晶体，用于检测第一气流通道和第二气流通道中的气流对第一硅膜层和第二硅膜层产生的压力；金属电极，用于输出所述压电晶体检测的气流压力信号。与现有技术相比，利用压电材料的压电效应检测气流产生的压力大小，不受过热、过冷环境的影响，不存在传感器内部热平衡状态难以保持的问题，提高传感器气流压力检测的准确性。并且本专利技术利用压电效应原理检测气流压力，不需要外部提供电源，实现了无源检测，而且不需要使器件一直处于供电状态，降低了产品的功耗；同时采用无引线设计，采用各层直接贴合的方式上，避免了打线操作，既减小了封装体积，也提高了器件性能的稳定性。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1为本专利技术实施例1提供的一种MEMS气流压力传感器的结构示意图；
[0035]图2为本专利技术实施例1提供的第一气流通道层的结构示意图；
[0036]图3为本专利技术实施例1提供的电极及压电敏感层的结构示意图；
[0037]图4为本专利技术实施例2提供的一种MEMS气流压力传感器的制备流程图。
[0038]符号说明：
[0039]1：第一气流通道层；11：第一气流通道；2：第一硅膜层；3：电极及压电敏感层；31：压电晶体；32：金属电极；4：第二硅膜层；5：第二气流通道层；51：第二气流通道；6：引线通孔。
具体实施方式
[0040]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种MEMS气流压力传感器，其特征在于，包括依次层叠设置的第一气流通道层、第一硅膜层、电极及压电敏感层、第二硅膜层和第二气流通道层；所述第一气流通道层包括至少一个第一气流通道；所述第二气流通道层包括至少一个第二气流通道；所述第一气流通道的开口端和所述第二气流通道的开口端相对设置；所述第一硅膜层覆盖于所有所述第一气流通道的开口端；所述第二硅膜层覆盖于所有所述第二气流通道的开口端；所述电极及压电敏感层包括多个压电晶体和金属电极；每一所述压电晶体均和所述金属电极连接；每一相对设置的所述第一气流通道的开口端和所述第二气流通道的开口端之间均设有所述压电晶体；所述压电晶体，用于检测所述第一气流通道和所述第二气流通道中的气流对所述第一硅膜层和所述第二硅膜层产生的压力；所述金属电极，用于输出所述压电晶体检测的气流压力信号。2.根据权利要求1所述的MEMS气流压力传感器，其特征在于，所述第一硅膜层包括完全覆盖于所述第一气流通道层表面的硅膜；所述第二硅膜层包括完全覆盖于所述第二气流通道层表面的硅膜。3.根据权利要求1所述的MEMS气流压力传感器，其特征在于，所述第一硅膜层包括多个第一硅膜，所述第一硅膜与所述第一气流通道一一对应，所述第一硅膜设于与其对应的所述第一气流通道的开口端；所述第二硅膜层包括多个第二硅膜，所述第二硅膜与所述第二气流通道一一对应，所述第二硅膜设于与其对应的所述第二气流通道的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘京杰，校少辉，欧毅，孙茂友，
申请(专利权)人：深圳市锐迪芯电子有限公司，
类型：发明
国别省市：