压力传感器以及压力传感器的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种压力传感器以及压力传感器的制备方法，压力传感器包括压力放大单元，压力放大单元包括第一本体和振动膜，第一本体具有第一腔室和第二腔室，振动膜覆盖第一腔室远离第二腔室的敞开端；压力感知单元，压力感知单元设于第一本体靠近第二腔室的一端，压力感知单元包括第二本体和电容器，第二本体具有气体腔，气体腔与第二腔室对应，电容器设于第一本体和第二本体之间，电容器与第二腔室和气体腔均相对设置，振动膜受压力时通过气体作用于电容器改变电容器的电容，以根据电容器的电容检测压力。由此，通过压力放大单元和压力感知单元配合，能够提高压力传感器对小数值压力检测灵敏度，也能够提高压力传感器线性度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
压力传感器以及压力传感器的制备方法


[0001]本专利技术涉及压力检测领域，尤其是涉及一种压力传感器以及压力传感器的制备方法。

技术介绍

[0002]相关技术中，压力是系统运行状态的重要检测指标之一，基于智能传感器的高精度、低功耗、高可靠压力检测技术是保障设备高效运转的重要前置条件。近年来，随着对压力传感器的研究深入，其商业化用途不断扩大，有望用于高精度微压测量领域。
[0003]现有压力传感器对微小压力测量灵敏度有限，压力传感器难以应用于微压测量工作中。因此，如何实现压力传感器对微小压力的高线性度及高灵敏度检测是目前亟需解决的关键问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术的一个目的在于提出了一种压力传感器，该压力传感器对小数值压力检测灵敏度高，且压力传感器线性度高。
[0005]本专利技术进一步地提出了一种压力传感器的制备方法。
[0006]根据本专利技术的压力传感器，包括：
[0007]压力放大单元，所述压力放大单元包括第一本体和振动膜，所述第一本体具有连通的第一腔室和第二腔室，所述振动膜和所述第二腔室分别设于所述第一腔室两端，且所述振动膜覆盖所述第一腔室远离所述第二腔室的敞开端，所述第一腔室的体积大于所述第二腔室的体积；
[0008]压力感知单元，所述压力感知单元设于所述第一本体靠近所述第二腔室的一端，所述压力感知单元包括第二本体和电容器，所述第二本体具有与大气环境连通的气体腔，所述气体腔与所述第二腔室对应，所述电容器设于所述第一本体和所述第二本体之间，所述电容器与所述第二腔室和所述气体腔均相对设置，所述振动膜受压力时通过气体作用于所述电容器改变所述电容器的电容，以根据所述电容器的电容检测压力。
[0009]在本专利技术的一些示例中，所述第二本体设有排气孔，所述排气孔与所述气体腔连通，以连通所述气体腔和大气环境；
[0010]所述排气孔的体积小于所述气体腔的体积。
[0011]在本专利技术的一些示例中，所述第二本体靠近所述电容器的端部形成有所述气体腔，所述气体腔靠近所述电容器端部敞开。
[0012]在本专利技术的一些示例中，所述电容器包括：隔膜、第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极设于所述隔膜和所述第一本体之间，所述第二金属电极设于所述隔膜和所述第二本体之间，且所述气体腔的内壁面设有所述第二金属电极，所述振动膜受压力时通过气体作用于所述电容器使所述隔膜伸入所述气体腔内与设于所述内壁面的所述第二
金属电极接触，以改变所述电容器的电容。
[0013]在本专利技术的一些示例中，设于所述内壁面的所述第二金属电极设有避让孔，所述第二本体设有连通所述气体腔和大气环境的排气孔，所述排气孔与所述避让孔连通。
[0014]在本专利技术的一些示例中，所述第一腔室的体积V1，所述第二腔室的体积V2，满足关系式：5V2≤V1≤50V2。
[0015]在本专利技术的一些示例中，在所述压力传感器的轴向方向上，所述第二腔室的正投影位于所述第一腔室的正投影范围内；
[0016]沿所述压力传感器轴向方向，所述第二腔室的正投影位于所述气体腔的正投影范围内，或所述第二腔室的正投影与所述气体腔的正投影完全重合。
[0017]在本专利技术的一些示例中，在所述压力传感器的轴向方向上，所述第一腔室的高度、所述第二腔室的高度、所述气体腔的高度均为H，满足关系式：50μm≤H≤500μm；
[0018]所述第一腔室的直径、所述第二腔室的直径、所述气体腔的直径均R，满足关系式：50μm≤R≤5
㎜
。
[0019]根据本专利技术的压力传感器的制备方法，所述压力传感器包括压力放大单元和压力感知单元，所述压力放大单元包括第一本体和振动膜，所述第一本体具有连通的第一腔室和第二腔室，所述振动膜和所述第二腔室分别设于所述第一腔室两端，且所述振动膜覆盖所述第一腔室远离所述第二腔室的敞开端，所述压力感知单元设于所述第一本体靠近所述第二腔室的一端，所述压力感知单元包括第二本体和电容器，所述第二本体具有与大气环境连通的气体腔，所述气体腔与所述第二腔室对应，所述电容器设于所述第一本体和所述第二本体之间，所述电容器与所述第二腔室和所述气体腔均相对设置，所述制备方法包括以下步骤：
[0020]选取第一衬底作为所述第一本体，在所述第一本体上刻蚀形成所述第一腔室和所述第二腔室，将所述振动膜键合至所述第一本体远离所述第二腔室的端部以形成所述压力放大单元；
[0021]选取第二衬底作为所述第二本体，在所述第二本体上刻蚀形成所述气体腔，将所述电容器设于所述第二本体以形成所述压力感知单元；
[0022]将所述压力放大单元和所述压力感知单元通过键合技术连接以形成所述压力传感器。
[0023]在本专利技术的一些示例中，所述电容器包括：隔膜、第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极设于所述隔膜和所述第一本体之间，所述第二金属电极设于所述隔膜和所述第二本体之间，且所述气体腔的内壁面设有所述第二金属电极；
[0024]所述将所述电容器设于所述第二本体以形成所述压力感知单元，包括：在所述第二本体靠近所述第一本体的端面通过磁控溅射生成所述第二金属电极，在所述第二金属电极远离所述第二本体的一侧键合所述隔膜，在所述隔膜远离所述第二金属电极的一侧通过磁控溅射生成所述第一金属电极，以形成所述电容器。
[0025]本专利技术的有益效果是，根据本专利技术的压力传感器，通过压力放大单元和压力感知单元配合，能够提高压力传感器对小数值压力检测灵敏度，也能够提高压力传感器线性度。
[0026]本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
附图说明
[0027]本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0028]图1是根据本专利技术实施例的压力传感器的截面图；
[0029]图2是根据本专利技术实施例的压力传感器的另一个角度截面图；
[0030]图3是根据本专利技术实施例的压力传感器的制备方法流程图；
[0031]图4是有无压力放大单元情况下压力传感器的电容随压力变化趋势示意图。
[0032]附图标记：
[0033]压力传感器100；
[0034]压力放大单元10；
[0035]第一本体11；第一腔室111；第二腔室112；
[0036]振动膜12；
[0037]压力感知单元20；
[0038]第二本体21；气体腔211；排气孔212；
[0039]电容器22；隔膜221；第一金属电极222；第二金属电极223；避让孔224。
具体实施方式
[0040]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压力传感器，其特征在于，包括：压力放大单元，所述压力放大单元包括第一本体和振动膜，所述第一本体具有连通的第一腔室和第二腔室，所述振动膜和所述第二腔室分别设于所述第一腔室两端，且所述振动膜覆盖所述第一腔室远离所述第二腔室的敞开端，所述第一腔室的体积大于所述第二腔室的体积；压力感知单元，所述压力感知单元设于所述第一本体靠近所述第二腔室的一端，所述压力感知单元包括第二本体和电容器，所述第二本体具有与大气环境连通的气体腔，所述气体腔与所述第二腔室对应，所述电容器设于所述第一本体和所述第二本体之间，所述电容器与所述第二腔室和所述气体腔均相对设置，所述振动膜受压力时通过气体作用于所述电容器改变所述电容器的电容，以根据所述电容器的电容检测压力。2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述第二本体设有排气孔，所述排气孔与所述气体腔连通，以连通所述气体腔和大气环境；所述排气孔的体积小于所述气体腔的体积。3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述第二本体靠近所述电容器的端部形成有所述气体腔，所述气体腔靠近所述电容器端部敞开。4.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于，所述电容器包括：隔膜、第一金属电极和第二金属电极，所述第一金属电极设于所述隔膜和所述第一本体之间，所述第二金属电极设于所述隔膜和所述第二本体之间，且所述气体腔的内壁面设有所述第二金属电极，所述振动膜受压力时通过气体作用于所述电容器使所述隔膜伸入所述气体腔内与设于所述内壁面的所述第二金属电极接触，以改变所述电容器的电容。5.根据权利要求4所述的压力传感器，其特征在于，设于所述内壁面的所述第二金属电极设有避让孔，所述第二本体设有连通所述气体腔和大气环境的排气孔，所述排气孔与所述避让孔连通。6.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述第一腔室的体积V1，所述第二腔室的体积V2，满足关系式：5V2≤V1≤50V2。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的压力传感器，其特征在于，在所述压力传感器的轴向方向上，所述第二腔室的正投影位于所述第一腔室的正投影范围内；沿所述压力传感器轴向方向，所述第二腔室的正投影位于所述气体腔的正投影范...

【专利技术属性】
技术研发人员：付英春，何凡，郭伟，马刘红，
申请(专利权)人：中关村芯海择优科技有限公司郑州大学，
类型：发明
国别省市：