一种高灵敏度高频响石墨烯压力传感器制造技术

本发明专利技术属于压力传感器技术领域，具体涉及一种高灵敏度高频响石墨烯压力传感器，封装外壳上设置有盖帽，封装外壳内部底端安装有陶瓷基座，陶瓷基座上部键合有检测基片，检测基片下部刻蚀有腔，第一弹性梁、第二弹性梁、第三弹性梁、第四弹性梁均与检测基片连接，第一弹性梁、第二弹性梁、第三弹性梁、第四弹性梁与检测基片的连接处分别刻蚀有第一非穿透孔、第二非穿透孔、第三非穿透孔、第四非穿透孔。本发明专利技术在普通十字梁结构的基础上创造性地引入了中心岛和非穿透孔结构，在同一压力下传感器内部的纳米检测单元所能感知到的应变更大，大幅提高了传感器的灵敏度，同时在适当的结构尺寸下提高了压力传感器的结构刚度，进而提高了传感器本身的固有频率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于压力传感器，具体涉及一种高灵敏度高频响石墨烯压力传感器。

技术介绍

1、传感器技术是现代测量和自动化系统的重要技术之一，从宇宙开发到海底探秘，从生产的过程控制到现代文明生活，几乎每一项技术都离不开传感器。因此，许多国家对传感器技术的发展十分重视。

2、在各类传感器中压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、成本低、便于集成化的优点，可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制。除此以外，还广泛应用于水利、地质、气象、化工、医疗卫生等方面。压力传感器已成为各类传感器中技术最成熟、性能最稳定、性价比最高的一类传感器。

3、根据原理不同，压力传感器可分为电阻应变片式压力传感器，半导体应变片式压力传感器，压阻式压力传感器，电感式压力传感器，电容式压力传感器，谐振式压力传感器，光纤压力传感器和电容式加速度传感器，与电容式、光纤式和谐振式等其他类型的传感器相比，压阻式压力传感器具有体积小、工艺简单及线性范围宽等优势。

4、二维材料石墨烯自横空出世以来，因其优异的电学、热学和力学性能在m本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高灵敏度高频响石墨烯压力传感器，其特征在于：包括封装外壳(12)、陶瓷基座(16)、检测基片(15)、纳米检测单元、传压硅膜(1)、盖帽(17)、第一弹性梁(13-1)、第二弹性梁(13-2)、第三弹性梁(13-3)、第四弹性梁(13-4)、第一非穿透孔(11-1)、第二非穿透孔(11-2)、第三非穿透孔(11-3)、第四非穿透孔(11-4)和焊接金属(21)，所述封装外壳(12)通过焊接金属(21)与盖帽(17)键合或焊接连接，所述封装外壳(12)内部底端安装有陶瓷基座(16)，所述陶瓷基座(16)上部键合有检测基片(15)，所述检测基片(15)下部刻蚀有腔，形成一个中心岛(1...

【技术特征摘要】

1.一种高灵敏度高频响石墨烯压力传感器，其特征在于：包括封装外壳(12)、陶瓷基座(16)、检测基片(15)、纳米检测单元、传压硅膜(1)、盖帽(17)、第一弹性梁(13-1)、第二弹性梁(13-2)、第三弹性梁(13-3)、第四弹性梁(13-4)、第一非穿透孔(11-1)、第二非穿透孔(11-2)、第三非穿透孔(11-3)、第四非穿透孔(11-4)和焊接金属(21)，所述封装外壳(12)通过焊接金属(21)与盖帽(17)键合或焊接连接，所述封装外壳(12)内部底端安装有陶瓷基座(16)，所述陶瓷基座(16)上部键合有检测基片(15)，所述检测基片(15)下部刻蚀有腔，形成一个中心岛(14)和第一弹性梁(13-1)、第二弹性梁(13-2)、第三弹性梁(13-3)、第四弹性梁(13-4)，所述第一弹性梁(13-1)、第二弹性梁(13-2)、第三弹性梁(13-3)、第四弹性梁(13-4)均与检测基片(15)连接，所述第一弹性梁(13-1)、第二弹性梁(13-2)、第三弹性梁(13-3)、第四弹性梁(13-4)与检测基片(15)的连接处分别刻蚀有第一非穿透孔(11-1)、第二非穿透孔(11-2)、第三非穿透孔(11-3)、第四非穿透孔(11-4)。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度高频响石墨烯压力传感器，其特征在于：所述检测基片(16)上部键合连接有传压硅膜(1)，所述传压硅膜(1)的上、下部均刻蚀有腔，所述传压硅膜(1)下表面刻蚀形成凸柱(19)，所述凸柱(19)通过键合金属(18)与中心岛(14)键合连接，所述传压硅膜(1)通过第一金属密封环(2)和第二金属密封环(3)与检测基片(15)键合连接，所述检测基片(15)的下部与陶瓷基座(16)通过第三金属密封环(10)键合连接；所述盖帽(17)与封装外壳(12)通过键合或焊接连接，所述盖帽(17)上设有通孔结构(22)，所述通孔结构(22)的形状采用圆形或方形。

3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度高频响石墨烯压力传感器，其特征在于：所述中心岛(14)的对角线分别穿过第一弹性梁(13-1)、第二弹性梁(13-2)、第三弹性梁(13-3)、第四弹性梁(13-4)的上表面轴向中线，所述中心岛(14)的四个角点分别位于第一弹性梁(13-1)、第二弹性梁(13-2)、第三弹性梁(13-3)、第四弹性梁(13-4)的上表面轴向中线上。

4.根据权利要求1所述的一种高灵敏度高频响石墨烯压力传感器，其特征在于：所述中心岛(14)的上表面几何中心点与第一非穿透孔(11-1)、第二非穿透孔(11-2)、第三非穿透孔(11-3)、第四非穿透孔(11-4)的上表面几何中心点的连线，所述连线与第一弹性梁(13-1)、第二弹性梁(13-2)、第三弹性梁(13-3)、第四弹性梁(13-4)上表面轴向中线相重合。

5.根据权利要求1所述的一种高灵敏度高频响石墨烯压力传感器，其特征在于：所述纳米检测单元设置有四个，四个纳米检测单元分别包围在第一非穿透孔(11-1)、第二非穿透孔(11-2)、第三非穿透孔(11-3)、第四非穿透孔(11-4)周围，所述四个纳米检测单元由第一纳米检测单元、第二纳米检测单元、第三纳米检测单元、第四纳米检测单元组成。

6.根据权利要求5所述的一种高灵敏度高频响石墨烯压力传感器，其特征在于：所述第一纳米检测单元由第一石墨烯压敏电阻(25-1)、第一顶层保护层(23-1)和第一底层保护层(24-1)组成，所述第一石墨烯压敏电阻(25-1)设置在第一顶层保护层(23-1)与第一底层保护层(24-1)之间；所述第二纳米检测单元由第二石墨烯压敏电阻(25-2)、第二顶层保护层(23-2)和第二底层保护层(24-2)组成，所述第二石墨烯压敏电阻(25-2)设置在第二顶层保护层(23-2)与第二底层保护层(24-2)之间；所述第三纳米检测单元由第三石墨烯压敏电阻(25-3)、第三顶层保护层(23-3)和第三底层保护层(24-3)组...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹咏弘，李海洋，尉升升，王俊强，李孟委，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：