一種電容式壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微機電領(lǐng)域，具體是一種電容式壓力傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]微機電壓力傳感器因其尺寸小、性能好、可靠性高、成本低而得到發(fā)展，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、制造、醫(yī)學(xué)和汽車等多個領(lǐng)域。目前，市場主流的微機電壓力傳感器分為兩種:電容式和壓阻式。相比于壓阻式壓力傳感器，電容式壓力傳感器具有高靈敏度、良好的溫度特性、低功耗、易與微機接口等方面的優(yōu)點?，F(xiàn)有的電容式壓力傳感器一般包括固定電極與移動電極，移動電極形變向固定電極移動，產(chǎn)生電容的變化，從而傳遞出受力而改變的電信號，完成力的傳感過程，但是移動電極的形變不是平行運動，這就導(dǎo)致了電容變化的非線性現(xiàn)象，電容式壓力傳感器的線性度差，影響器件性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種電容式壓力傳感器，該傳感器具有良好的線性度，能夠提尚器件性能。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
一種電容式壓力傳感器，包括固定電極與移動電極，所述移動電極包括上移動電極與下移動電極，上移動電極呈片狀且底面設(shè)有環(huán)形凹槽，下移動電極由固支框、固支梁與移動質(zhì)量塊構(gòu)成，所述固支梁水平設(shè)于固支框內(nèi)頂部，移動質(zhì)量塊設(shè)于固支梁底面中心，移動質(zhì)量塊頂面與底面均為平面；固支梁頂面中部與上移動電極的底面中部相鍵合，所述固支框的頂部與上移動電極的底面邊緣相鍵合，固支框的底部與固定電極的頂部相鍵合；固支框與固定電極的鍵合處設(shè)有絕緣氧化層。
[0005]進一步的，所述固支梁呈“一”字型或“十”字型。
[0006]進一步的，所述固定電極的凹槽底部設(shè)有一組凸點，所述凸點位于移動質(zhì)量塊的下方。
[0007]本發(fā)明的有益效果是，上移動電極感受到外部壓力后，將壓力傳遞給固支梁，使移動質(zhì)量塊朝向固定電極移動，移動質(zhì)量塊與固定電極間距的變化帶來電容的變化，實現(xiàn)壓力的測量，由于移動質(zhì)量塊的移動為整體平行移動，所以電容的變化具有良好的線性度，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中移動電極不規(guī)則變形的情況，提高器件性能。
【附圖說明】
[0008]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明:
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明中上移動電極的仰視圖；
圖3是本發(fā)明中帶“一”字型固支梁的下移動電極俯視圖；
圖4是本發(fā)明中帶“十”字型固支梁的下移動電極俯視圖。
【具體實施方式】
[0009]結(jié)合圖1?圖3所示，本發(fā)明提供一種電容式壓力傳感器，包括固定電極3與移動電極，所述移動電極包括上移動電極1與下移動電極2，上移動電極1呈薄膜狀且底面設(shè)有環(huán)形凹槽la，下移動電極2由固支框2a、固支梁2b與移動質(zhì)量塊2c相鍵合構(gòu)成，所述固支梁2b呈“一”字型，固支梁2b水平設(shè)于固支框2a內(nèi)頂部，且位于固支框2a的中間；移動質(zhì)量塊2c設(shè)于固支梁2b底面中心，移動質(zhì)量塊2c頂面與底面均為平面；固支梁2b頂面中部與上移動電極1的底面中部相鍵合，所述固支框2a的頂部與上移動電極1的底面邊緣相鍵合；固定電極3的頂部設(shè)有凹槽3c，固支框2a的底部與固定電極3的頂部相鍵合；固支框2a與固定電極3的鍵合處還設(shè)有絕緣氧化層3b。凹槽3c內(nèi)底部設(shè)有一組凸點3a，所述凸點3a位于移動質(zhì)量塊2c的下方。結(jié)合圖4所示，固支梁2b也可為“十”字型，移動質(zhì)量塊2c設(shè)于十字中心。所述上移動電極1與固定電極3上還分別設(shè)有用于制作金屬引線的第一金屬PAD點4a與第二金屬PAD點4b。
[0010]所述上移動電極1、下移動電極2與固定電極3均可采用SOI硅片或是單晶硅片制作，相互之間硅硅鍵合，形成三層全硅結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中的上移動電極1、固支框2a與固定電極3可以為相互對應(yīng)的矩形，也可為相互對應(yīng)的圓形，也即本發(fā)明所提供的電容式壓力傳感器的外形不受限制。
[0011]通過在上移動電極1的底面設(shè)置環(huán)形凹槽la，使上移動電極形成感知外界壓力的膜結(jié)構(gòu)；上移動電極感受到外部壓力后，將壓力傳遞給固支梁2b，固支梁2b發(fā)生形變帶動移動質(zhì)量塊2c朝向固定電極3移動，移動質(zhì)量塊2c與固定電極3間距的變化帶來電容的變化，實現(xiàn)壓力的測量，由于移動質(zhì)量塊2c的移動為整體平行移動，所以電容的變化具有良好的線性度，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中移動電極不規(guī)則變形的情況，具有較高線性度。凸點3a能夠防止移動質(zhì)量塊2c與固定電極3發(fā)生粘連，提高傳感器的可靠性。
[0012]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同替換、等效變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種電容式壓力傳感器，包括固定電極與移動電極，其特征在于，所述移動電極包括上移動電極與下移動電極，上移動電極呈片狀且底面設(shè)有環(huán)形凹槽，下移動電極由固支框、固支梁與移動質(zhì)量塊相鍵合構(gòu)成，所述固支梁水平設(shè)于固支框內(nèi)頂部，移動質(zhì)量塊設(shè)于固支梁底面中心，移動質(zhì)量塊頂面與底面均為平面；固支梁頂面中部與上移動電極的底面中部相鍵合，所述固支框的頂部與上移動電極的底面邊緣相鍵合；所述固定電極的頂部設(shè)有凹槽，固支框的底部與固定電極的頂部相鍵合；固支框與固定電極的鍵合處還設(shè)有絕緣氧化層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電容式壓力傳感器，其特征在于，所述固支梁呈“一”字型或“十”字型。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種電容式壓力傳感器，其特征在于，所述固定電極的凹槽底部設(shè)有一組凸點，所述凸點位于移動質(zhì)量塊的下方。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電容式壓力傳感器，包括固定電極與移動電極，移動電極包括上移動電極與下移動電極，上移動電極呈片狀且底面設(shè)有環(huán)形凹槽，下移動電極由固支框、固支梁與移動質(zhì)量塊相鍵合構(gòu)成，固支梁水平設(shè)于固支框內(nèi)頂部，移動質(zhì)量塊設(shè)于固支梁底面中心；上移動電極感受到外部壓力后，將壓力傳遞給固支梁，使移動質(zhì)量塊朝向固定電極移動，移動質(zhì)量塊與固定電極間距的變化帶來電容的變化，實現(xiàn)壓力的測量，由于移動質(zhì)量塊的移動為整體平行移動，所以電容的變化具有良好的線性度，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中移動電極不規(guī)則變形的情況，具有較高的線性度。
【IPC分類】G01L1/14
【公開號】CN105241584
【申請?zhí)枴緾N201510659878
【發(fā)明人】王文靖, 郭群英, 黃斌, 陳博, 陳璞
【申請人】華東光電集成器件研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月14日