电容式压力传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种电容式压力传感器，旨在通过在设置有信号处理电路的衬底上制作电容式压力传感器，并且在每个感应电容背离衬底的第一表面设置有第一凹槽，沿垂直于所述衬底的厚度方向上，所述第一凹槽从所述第一表面伸入至所述衬底中，以解决现有的电容式压力传感器的封装尺寸过大以及由于多层材料之间的热膨胀系数的差异所产生的应力，从而导致电容式压力传感器的性能退化的问题。式压力传感器的性能退化的问题。式压力传感器的性能退化的问题。

【技术实现步骤摘要】
电容式压力传感器


[0001]本技术涉及一种传感器
，更为具体的说涉及电容式压力传感器。

技术介绍

[0002]MEMS(Micro
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electro
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Mechanical Systems，微机电系统)压力传感器是发展最早、市场占有率极大的微机电传感器，被广泛应用于消费电子、医疗、汽车、工控等领域。压阻式压力传感器和电容式压力传感器是MEMS压力传感器的两种类型。其中，压阻式压力传感器具有高灵敏度、低功耗、高线性度等优点，但是其最大的缺点是温漂，对温度敏感，因为其电阻是采用半导体掺杂工艺形成，极容易受温度影响；而电容式压力传感器等与压阻式传感器相比，其最大的优点是低温漂，因为其通过检测两个极板之间的电容变化输出信号，其温度漂移远低于压阻式压力传感器。因此，在一些对温度稳定性要求苛刻的应用下(如高度计、无人机等)，通常会采用电容式压力传感器。
[0003]电容式压力传感器的原理可以等效为平板电容，其中下极板固定不动，上极板多层介质层构成可动敏感膜，上下极板之间有空气间隙。当有气压作用于上极板敏感膜，其发生形变，电容间隙发生变化，引起电容变化，随后通过C
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V转换等电路转换成特定的信号，以此来检测当前的压力。电容式压力除了对外界气压敏感外，对封装以及外界环境变化所引入的应力是敏感的。当芯片在封装、组装过程以及不同材料之间的热膨胀系数不同，产生的应力将通过衬底传递到感压薄膜，将使得器件性能发生漂移。尤其在一些特定应用中，如高度计、无人机等，其对压力传感器的精度及温度敏感性要求很高，其必须要求在不同的高度、天气条件下精确测量高度和控制无人机的姿态。
[0004]有鉴于此，亟需提供一种应力解耦的压力传感器结构，以解决现有的分立电容式压力传感器由于多层材料之间的热膨胀系数的差异所产生的应力，从而导致电容式压力传感器的性能退化的问题。

技术实现思路

[0005]本技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种电容式压力传感器。
[0006]本技术的目的采用以下技术方案实现：
[0007]根据本技术的一方面，提供一种电容式压力传感器，包括：
[0008]衬底，所述衬底设置有信号处理电路；
[0009]感应电容，所述感应电容位于所述衬底上并且分别与所述信号处理电路电连接，并且每个所述感应电容包括下极板、上极板以及所述下极板和所述上极板之间的腔体，
[0010]每个所述感应电容的所述腔体是无填充物的空腔；
[0011]其中，在每个所述感应电容的背离所述衬底的第一表面设置有第一凹槽，沿所述衬底的厚度方向上，所述第一凹槽从所述第一表面伸入至所述衬底中。
[0012]进一步地，还包括：参考电容，所述参考电容位于所述衬底上并且与所述信号处理
电路电连接，并且每个所述感应电容包括下极板、上极板以及所述下极板和所述上极板之间的腔体，每个所述参考电容的所述腔体是无填充物的空腔。
[0013]进一步地，所述第一凹槽环绕在每个所述感应电容的力敏感膜的四周。
[0014]进一步地，所述第一凹槽环绕在每个所述参考电容的力敏感膜的四周。
[0015]进一步地，所述第一凹槽伸入至所述衬底内的厚度为10～40μm。
[0016]进一步地，所述电容式压力传感器通过设置在所述衬底上的导电焊球与封装基底电连接，在所述封装基底上设置有第二凹槽，所述第二凹槽在厚度方向上贯穿所述封装基底，并且每个所述第二凹槽对应环绕每个所述导电焊球设置。
[0017]进一步地，所述封装基底包括印刷电路板、柔性电路板以及陶瓷基板中的任意一种。
[0018]进一步地，所述第二凹槽为环状槽或者环状折叠梁状槽。
[0019]进一步地，所述封装基底上还设置有绑定区，所述绑定区包括多个焊盘，所述电容式压力传感器经由第一导电结构与所述多个焊盘绑定连接。
[0020]进一步地，所述电容式压力传感器被密封在壳体内，所述壳体与所述封装基底固定形成腔体；其中，所述壳体为金属盖板，所述壳体上设置有进气孔。
[0021]采用本技术实施例提供的电容式压力传感器，旨在通过在设置有信号处理电路的衬底上制作电容式压力传感器，并且在每个所述感应电容背离衬底的第一表面设置有第一凹槽，沿垂直于所述衬底的厚度方向上，所述第一凹槽从所述第一表面伸入至所述衬底中，以解决现有的电容式压力传感器的封装尺寸过大以及由于多层材料之间的热膨胀系数的差异所产生的应力，从而导致电容式压力传感器的性能退化的问题。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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实施方式。
[0023]图1A是根据本技术一实施例的电容式压力传感器的结构示意图。
[0024]图1B是根据本技术又一实施例的电容式压力传感器的结构示意图。
[0025]图2A是图1A的一种俯视结构示意图。
[0026]图2B是图1B的一种俯视结构示意图。
[0027]图3是本技术实施例提供的电容式压力传感器与封装基底连接的结构示意图。
[0028]图4图3的一种俯视结构示意图。
具体实施方式
[0029]上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
[0030]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安
装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。在涉及方法步骤时，本文图示的先后顺序代表了一种示例性的方案，但不表示对先后顺序的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0031]为使本技术的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0032]图1A是根据本技术一实施例的电容式压力传感器的结构示意图。所述电容式压力传感器包括：衬底100，所述衬底100上设置有信号处理电路(图未示出)；感应电容160，所述感应电容160位于所述衬底100的一侧表面上并且分别与所述信号处理电路电连接，并且每个所述感应电容160包括下极板、上极板以及所述下极板和所述上极板之间的腔体，每个所述感应电容160的所述腔体是无填充物的空腔；其中，在每个所述感应电容160背离衬底100的第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容式压力传感器，其特征在于，包括：衬底，所述衬底设置有信号处理电路；感应电容，所述感应电容位于所述衬底上并且与所述信号处理电路电连接，并且每个所述感应电容包括下极板、上极板以及所述下极板和所述上极板之间的腔体，每个所述感应电容的所述腔体是无填充物的空腔；其中，在每个所述感应电容的背离所述衬底的第一表面设置有第一凹槽，沿所述衬底的厚度方向上，所述第一凹槽从所述第一表面伸入至所述衬底中。2.如权利要求1所述的电容式压力传感器，其特征在于，还包括：参考电容，所述参考电容位于所述衬底上并且与所述信号处理电路电连接，并且每个所述感应电容包括下极板、上极板以及所述下极板和所述上极板之间的腔体，每个所述参考电容的所述腔体是无填充物的空腔。3.如权利要求1所述的电容式压力传感器，其特征在于，所述第一凹槽环绕在每个所述感应电容的力敏感膜的四周。4.如权利要求2所述的电容式压力传感器，其特征在于，所述第一凹槽环绕在每个所述参考电容的力敏感膜的四周。5.如权利要求3或4所述的电容式...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕萍，李刚，
申请(专利权)人：苏州敏芯微电子技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：