[發(fā)明專利]一種雙扭擺式微機電磁場傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310455985.2
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103472410A
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設計）人: 陳潔;梁秋實;周志浩;薛銘豪;景晟
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01R33/02
• 分類號: G01R33/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發(fā)明屬于傳感器技術領域，具體來說，涉及一種雙扭擺式微機電磁場傳感器。

背景技術

磁場傳感器有著悠久的歷史，指南針的發(fā)明到現(xiàn)代交通導航，磁場傳感器越來越被人重視。

磁場傳感器與我們的生活息息相關，自然界和人類社會生活的許多地方都存在磁場或與磁場相關的信息。利用人工設置的永磁體產(chǎn)生的磁場，可作為許多種信息的載體。因此，探測、采集、存儲、轉換、復現(xiàn)和監(jiān)控各種磁場和磁場中承載的各種信息的任務，自然就落在磁場傳感器身上。已研制出利用各種物理、化學和生物效應的磁傳感器，并已在科研、生產(chǎn)和社會生活的各個方面得到廣泛應用，承擔起探究種種信息的任務。

隨著微機電系統(tǒng)（MEMS）技術的發(fā)展，大大推動了MEMS磁場傳感器的發(fā)展，出現(xiàn)了一些微型磁場傳感器的結構，同時新發(fā)展的MEMS工藝能夠在硅襯底上利用IC（英文全稱為：integrated?circuit，中文是：集成電路）后處理工藝制作各種機械結構，為磁場傳感器的設計開辟了新的途徑，近年來，提出了一些微型磁場傳感器的結構，如法國的Vincent?Beroulle、Laurent?Latorre提出的MEMS磁場傳感器，在懸臂梁與錨區(qū)附近做壓阻，通過測量壓阻的輸出檢測磁場。扭擺式MEMS磁場傳感器最早由Beverley?Eyre等人提出，測量在磁場作用下受力后結構扭擺的幅度，來測量磁場的大小。這些磁場傳感器只能測量磁場的大小。磁場是一個矢量，所以對磁場方向信息很重要。

發(fā)明內容

技術問題：本發(fā)明所要解決的技術問題是：提供一種雙扭擺式微機電磁場傳感器，該磁場傳感器可以測量磁場幅度及角度，且該磁場傳感器結構簡單。

技術方案：為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種雙扭擺式微機電磁場傳感器，其特征在于，該磁場傳感器包括從下向上依次疊加設置的襯底、底電極層、犧牲層、金屬層和氮化硅層，犧牲層、金屬層和氮化硅層均為中空結構，氮化硅層的頂面設有錨區(qū)，錨區(qū)一邊設有第二焊盤、第四焊盤和兩個第五焊盤，錨區(qū)另一邊設有第一焊盤、第三焊盤、第十焊盤和兩個第六焊盤；氮化硅層的中部設有第一扭擺梁，第一扭擺梁通過兩個第一支撐梁與錨區(qū)固定連接，第一扭擺梁和第一支撐梁處于懸空狀態(tài)；第一扭擺梁的內側設有第二扭擺梁，第二扭擺梁通過兩個第二支撐梁與第一扭擺梁的內壁固定連接，第二扭擺梁和第二支撐梁處于懸空狀態(tài)；第一扭擺梁邊緣和第二扭擺梁邊緣布設有第一驅動金屬線和第二驅動金屬線；第一扭擺梁的底面設有第一電容和第二電容，第一扭擺梁的頂面設有第一電容引線和第二電容引線；第二扭擺梁的底面設有第三電容和第四電容，第二扭擺梁的頂面和第一扭擺梁的頂面設有第三電容引線和第四電容引線；第一扭擺梁中設有含金屬柱的第一通孔和含金屬柱的第二通孔，第一電容通過第一通孔與第一電容引線的一端連接，第一電容引線的另一端與第一焊盤連接；第二電容通過第二通孔與第二電容引線的一端連接，第二電容引線的另一端與第二焊盤連接；第二扭擺梁中設有含金屬柱的第三通孔和含金屬柱的第四通孔，第三電容通過第三通孔與第三電容引線的一端連接，第三電容引線另一端與第三焊盤連接；第四電容通過第四通孔與第四電容引線一端連接，第四電容引線另一端與第四焊盤連接；第一驅動金屬線的兩端分別與一個第五焊盤連接，第一扭擺梁上設有含金屬柱的第五通孔和含金屬柱的第六通孔，第一驅動金屬線的第一中間端通過第五通孔的金屬柱與第一連接線的一端連接，第一驅動金屬線的第二中間端通過第六通孔的金屬柱與第一連接線另一端連接；第二驅動金屬線的兩端分別與一個第六焊盤連接，第一扭擺梁上設有含金屬柱的第七通孔和含金屬柱的第八通孔，第二驅動金屬線的第三中間端通過第七通孔的金屬柱與第二連接線的一端連接，第二驅動金屬線的第四中間端通過第八通孔的金屬柱與第二連接線的另一端連接；犧牲層中設有含有金屬柱的第九通孔，氮化硅層中設有含金屬柱的第十通孔，底電極層通過第九通孔、金屬層和第十通孔與第七焊盤連接。

進一步，所述的第一電容和第二電容位于第一扭擺梁相對的兩條邊上，第一電容和第二電容均不與第一支撐梁連接在第一扭擺梁的同一邊上。

進一步，所述的第一電容和第二電容位于第一扭擺梁的底面邊緣中心，第一電容和第二電容處于同一條直線上，且對稱分布。

進一步，所述的第三電容和第四電容位于第二扭擺梁相對的兩條邊上，第三電容和第四電容均不與第二支撐梁連接在第二扭擺梁的同一邊上。

進一步，所述的第三電容和第四電容位于第二扭擺梁的底面邊緣中心，第三電容和第四電容處于同一條直線上，且對稱分布。