【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及壓力傳感器，尤其涉及一種mems壓力傳感器。
技術(shù)介紹
1、微機(jī)電系統(tǒng)(mems)是集微結(jié)構(gòu)、微執(zhí)行器、微傳感器以及信號(hào)處理和控制電路甚至接口、通信和電源等于一體的微型器件或者系統(tǒng)，mems具有制作成本低、質(zhì)量小、體積小、性能高、易于集成等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，mems技術(shù)高速發(fā)展，應(yīng)用廣泛，比如在航天、汽車、生物技術(shù)等領(lǐng)域。
2、在微型傳感器中，壓力傳感器是一種比較常見也重要的傳感器，一般的有壓阻式、壓電式、電容式等原理的壓力傳感器。目前傳感器中壓阻式壓力傳感器的線性度很好，但精度一般，靈敏度也較低；電容式壓力傳感器與之相比具有精度高、溫漂小等優(yōu)點(diǎn)。
3、例如專利201680043400.8描述的電容式壓力傳感器，通過(guò)第一電極和第二電極之間的腔室形成電容來(lái)測(cè)量壓力值，不過(guò)此傳感器中靈敏度也因?yàn)榍皇抑型怀龅幕兊幂^小。
4、專利201610868540.0描述的傳感器為接觸式傳感器，傳感器的上下電極設(shè)置在外界流體中，可以測(cè)量流體中的壓力情況，但不同的流體的介電常數(shù)不同，需要不同的電容標(biāo)定，操作繁瑣。且在該專利中薄膜作為活動(dòng)電極，其法向位移比較小，若需提高其靈敏度，則需增大器件尺寸為代價(jià)。
5、專利201710688334.6所描述的壓力傳感器中，在移動(dòng)薄膜上增加了島狀結(jié)構(gòu)厚度以實(shí)現(xiàn)抗過(guò)載，但同時(shí)它也失去了高量程的效果，其靈敏度也會(huì)有相應(yīng)的損失。
6、以上專利都表現(xiàn)出在電容式壓力傳感器設(shè)計(jì)中，因?yàn)楦袎罕∧さ木窒扌远拗屏藗鞲衅鞯撵`敏度。一般在電容式壓力傳感器設(shè)計(jì)中為了
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环Nmems壓力傳感器，解決了目前的mems電容式壓力傳感器因?yàn)楦袎罕∧さ木窒扌远拗屏藗鞲衅鞯撵`敏度等問題。
2、本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环Nmems壓力傳感器，包括基座，所述基座的頂面設(shè)有凹腔，所述凹腔的內(nèi)壁從上往下依次設(shè)有第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽，所述第一環(huán)形槽內(nèi)密封安裝有一級(jí)感壓膜片，所述第二環(huán)形槽內(nèi)密封安裝有二級(jí)感壓膜片；所述一級(jí)感壓膜片、二級(jí)感壓膜片與凹腔的內(nèi)壁合圍形成密封腔，所述密封腔內(nèi)部填充有導(dǎo)壓液，所述密封腔的內(nèi)徑從上往下依次遞減；所述二級(jí)感壓膜片與凹腔的底部合圍形成檢測(cè)腔，所述檢測(cè)腔的底面設(shè)有固定電極，所述二級(jí)感壓膜片的底面設(shè)有與固定電極相配的活動(dòng)電極，所述固定電極與活動(dòng)電極構(gòu)成第一電容器。
3、本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案中，通過(guò)設(shè)置一級(jí)感壓膜片和二級(jí)感壓膜片，并在二級(jí)感壓膜片的底面設(shè)置活動(dòng)電極，在檢測(cè)腔的底面設(shè)置與活動(dòng)電極相配的固定電極；由于密封腔內(nèi)填充有導(dǎo)壓液，且密封腔的內(nèi)徑從上往下依次遞減，當(dāng)一級(jí)感壓膜片受壓向下彎曲形變時(shí)，密封腔內(nèi)的導(dǎo)壓液會(huì)壓迫二級(jí)感壓膜片向下彎曲形變，由于密封腔的下部?jī)?nèi)徑小于上部?jī)?nèi)徑，為了維持密封腔的容積恒定，二級(jí)感壓膜片的形變量會(huì)大于一級(jí)感壓膜片的形變量，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)一級(jí)感壓膜片形變量的放大，從而提高了mems壓力傳感器的靈敏度。
4、在某些實(shí)施方式中，所述固定電極與活動(dòng)電極之間設(shè)有參考電極，所述參考電極與活動(dòng)電極構(gòu)成第二電容器，所述第一電容器和第二電容器的電容差值被配置為與施加在一級(jí)感壓膜片上的壓力呈線性關(guān)系；通過(guò)在固定電極與活動(dòng)電極之間設(shè)置參考電極，使得第一電容器與第二電容器的電容差值與壓力傳感器感受到的壓力呈線性變化，一方面可以抑制電容受到外界環(huán)境的溫度、氣壓等因素的影響，消除環(huán)境因素造成的零點(diǎn)漂移，從而提高mems壓力傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；另一方面能夠?qū)崿F(xiàn)在特定的膜片剛度下解決mems壓力傳感器輸出非線性的問題。
5、在某些實(shí)施方式中，所述活動(dòng)電極和參考電極為圓形電極，所述固定電極為環(huán)形電極，所述固定電極的外徑與活動(dòng)電極的外徑相配，所述固定電極的內(nèi)徑與參考電極的外徑相配，所述固定電極、參考電極、活動(dòng)電極同軸設(shè)置，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以避免參考電極與固定電極之間互相影響，活動(dòng)電極的外部環(huán)形區(qū)域與固定電極的頂面對(duì)應(yīng)構(gòu)成第一電容器，活動(dòng)電極的中部圓形區(qū)域與參考電極的頂面對(duì)應(yīng)構(gòu)成第二電容器。
6、在某些實(shí)施方式中，所述mems壓力傳感器還包括信號(hào)處理芯片，所述信號(hào)處理芯片分別與第一電容器、第二電容器電連接，信號(hào)處理芯片根據(jù)第一電容器與第二電容器的電容差值計(jì)算施加在一級(jí)感壓膜片上的壓力數(shù)據(jù)。
7、在某些實(shí)施方式中，所述檢測(cè)腔的側(cè)壁開設(shè)有與外界連接連通的氣體平衡通道，通過(guò)在檢測(cè)腔的側(cè)壁開設(shè)連通外界的氣體平衡通道，使檢測(cè)腔內(nèi)的氣壓始終維持恒定，當(dāng)二級(jí)感壓膜片向下形變時(shí)不會(huì)壓縮檢測(cè)腔內(nèi)的空氣，檢測(cè)腔內(nèi)的氣壓維持恒定，從而不會(huì)反過(guò)來(lái)影響二級(jí)感壓膜片的形變，進(jìn)一步提高了檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
8、進(jìn)一步的，所述氣體平衡通道的進(jìn)出口設(shè)有防水透氣膜，防止水分通過(guò)氣體平衡通道進(jìn)入檢測(cè)腔影響檢測(cè)腔內(nèi)介質(zhì)的介電常數(shù)，從而進(jìn)一步保障了檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
9、在某些實(shí)施方式中，所述基座包括從上往下依次設(shè)置的蓋板層、芯體層和襯底層，所述第一環(huán)形槽設(shè)在芯體層的頂面，所述第二環(huán)形槽設(shè)在襯底層的頂面；所述蓋板層的底面與芯體層的頂面采用鍵合的方式連接，所述芯體層的底面與襯底層的頂面采用鍵合的方式連接，采用這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方便傳感器的加工。
10、在某些實(shí)施方式中，所述基座采用硅、碳化硅或玻璃等材料制成。
11、上述說(shuō)明僅是本申請(qǐng)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本申請(qǐng)的技術(shù)手段，而可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本申請(qǐng)的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉本申請(qǐng)的具體實(shí)施方式。
本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種MEMS壓力傳感器，其特征在于，包括基座(1)，所述基座(1)的頂面設(shè)有凹腔(2)，所述凹腔(2)的內(nèi)壁從上往下依次設(shè)有第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽，所述第一環(huán)形槽內(nèi)密封安裝有一級(jí)感壓膜片(3)，所述第二環(huán)形槽內(nèi)密封安裝有二級(jí)感壓膜片(4)；所述一級(jí)感壓膜片(3)、二級(jí)感壓膜片(4)與凹腔(2)的內(nèi)壁合圍形成密封腔(5)，所述密封腔(5)內(nèi)部填充有導(dǎo)壓液，所述密封腔(5)的內(nèi)徑從上往下依次遞減；所述二級(jí)感壓膜片(4)與凹腔(2)的底部合圍形成檢測(cè)腔(6)，所述檢測(cè)腔(6)的底面設(shè)有固定電極(7)，所述二級(jí)感壓膜片(4)的底面設(shè)有與固定電極(7)相配的活動(dòng)電極(8)，所述固定電極(7)與活動(dòng)電極(8)構(gòu)成第一電容器(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述固定電極(7)與活動(dòng)電極(8)之間設(shè)有參考電極(10)，所述參考電極(10)與活動(dòng)電極(8)構(gòu)成第二電容器(11)，所述第一電容器(9)和第二電容器(11)的電容差值被配置為與施加在一級(jí)感壓膜片(3)上的壓力呈線性關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種MEMS壓力傳感器，其特
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述MEMS壓力傳感器還包括信號(hào)處理芯片，所述信號(hào)處理芯片分別與第一電容器(9)、第二電容器(11)電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述檢測(cè)腔(6)的側(cè)壁開設(shè)有與外界連接連通的氣體平衡通道(12)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述氣體平衡通道(12)的進(jìn)出口設(shè)有防水透氣膜(13)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述基座(1)包括從上往下依次設(shè)置的蓋板層(110)、芯體層(120)和襯底層(130)，所述第一環(huán)形槽設(shè)在芯體層(120)的頂面，所述第二環(huán)形槽設(shè)在襯底層(130)的頂面；所述蓋板層(110)的底面與芯體層(120)的頂面采用鍵合的方式連接，所述芯體層(120)的底面與襯底層(130)的頂面采用鍵合的方式連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MEMS壓力傳感器，其特征在于，所述基座(1)采用硅、碳化硅或玻璃材料制成。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種mems壓力傳感器，其特征在于，包括基座(1)，所述基座(1)的頂面設(shè)有凹腔(2)，所述凹腔(2)的內(nèi)壁從上往下依次設(shè)有第一環(huán)形槽和第二環(huán)形槽，所述第一環(huán)形槽內(nèi)密封安裝有一級(jí)感壓膜片(3)，所述第二環(huán)形槽內(nèi)密封安裝有二級(jí)感壓膜片(4)；所述一級(jí)感壓膜片(3)、二級(jí)感壓膜片(4)與凹腔(2)的內(nèi)壁合圍形成密封腔(5)，所述密封腔(5)內(nèi)部填充有導(dǎo)壓液，所述密封腔(5)的內(nèi)徑從上往下依次遞減；所述二級(jí)感壓膜片(4)與凹腔(2)的底部合圍形成檢測(cè)腔(6)，所述檢測(cè)腔(6)的底面設(shè)有固定電極(7)，所述二級(jí)感壓膜片(4)的底面設(shè)有與固定電極(7)相配的活動(dòng)電極(8)，所述固定電極(7)與活動(dòng)電極(8)構(gòu)成第一電容器(9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種mems壓力傳感器，其特征在于，所述固定電極(7)與活動(dòng)電極(8)之間設(shè)有參考電極(10)，所述參考電極(10)與活動(dòng)電極(8)構(gòu)成第二電容器(11)，所述第一電容器(9)和第二電容器(11)的電容差值被配置為與施加在一級(jí)感壓膜片(3)上的壓力呈線性關(guān)系。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種mems壓力傳感器，其特征在于，所述活動(dòng)電極(8)和參考電極(10)為圓形電極，所述固定電極(7)為環(huán)形電極，所述固定電極(7)的外徑...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王小平，曹萬(wàn)，李凡亮，楊軍，吳林，王紅明，吳登峰，洪鵬，梁世豪，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢飛恩微電子有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：
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