[發明專利]具有二層基板的微機械傳感器

有效

• 申請號: 201410001232.9
• 申請日: 2014-01-03
• 公開（公告）號: CN103743439A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 劉清惓;李海濤;郭薇;王勛濤
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02;B81B7/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明公開了具有二層基板的微機械傳感器，屬于微機械傳感器的技術領域。

背景技術

測量降水是氣象測量中重要的組成部分。傳統的測量降水的方法主要使用翻斗式或量筒式雨量計。但傳統雨量計存在浸潤誤差，當僅有少量降水粒子時，浸潤誤差可能使得儀器不能發現降水粒子。同時傳統雨量計不能測量雨滴的質量，也不能區分雨滴或者冰雹。

現在的基于光學散射原理的雨滴譜儀，可以測量雨滴的質量，也可以避免浸潤誤差。但這種雨滴譜儀價格昂貴，難以大規模使用，其生產工藝也與微電子工藝不兼容。基于光學原理的儀器還容易受到周圍環境的影響，例如灰塵遮擋住鏡頭，會對測量產生影響。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述背景技術的不足，提供了具有二層基板的微機械傳感器。

本發明為實現上述發明目的采用如下技術方案：

具有二層基板的微機械傳感器，其特征在于，單晶硅片制成的第一基板、第二基板，第二基板為具有二層基板的微機械傳感器的底座，第一基板置于第二基板上方且與第二基板連接，其中，

第一基板經過MEMS工藝處理得到開口向上的第一空腔以及開口向下的第二空腔，所述第一空腔與所述第二空腔之間的部分第一基板構成第一膜片?，

第二基板經過MEMS工藝處理得到開口向上的第三空腔以及開口向下的第四空腔，所述第三空腔與所述第四空腔之間的部分第二基板構成第二膜片，所述第二膜片上開有通孔，所述第三空腔與所述第二空腔連通，所述第二膜片上固定有加熱電阻、分別置于加熱電阻兩側的第一測量電阻、第二測量電阻。

作為所述微機械傳感器的進一步優化方案，第二膜片朝向的第三空腔的表面上有一層隔熱層，所述加熱電阻、第一測量電阻、第二測量電阻固定在隔熱層有限區間上，有限區間從從第二空腔和第三空腔的連通處到通孔。

進一步的，所述微機械傳感器上固定有烘干電阻。

本發明采用上述技術方案，具有以下有益效果：

（1）不僅可以測量粒子質量，還能分辨粒子相態；

（2）傳感器使用MEMS工藝，成本較低，工藝質量易于控制，工藝兼容性好，減小了傳感器體積；

（3）固定測量電阻以及加熱電阻的膜片有隔熱層，有效降低電阻散熱，降低傳感器功耗，防止漏電；

（4）第一空腔和第二空腔可以避免粒子撞擊膜片時，膜片受到損壞，提高傳感器的可靠性；

（5）在氣體流通路徑中最狹窄的部位布局測量電阻以及加熱電阻，提高了氣體流動速度，進而提高了微機械傳感器測量氣體流速的靈敏度。

附圖說明

圖1為具有二層基板的微機械傳感器的結構圖。

圖中標號說明：101、第一基板，102、第一膜片，103、第一空腔，104、第二空腔，201、第二基板，202、第三空腔，203、第四空腔，204、第二膜片，205、第一測量電阻，206、加熱電阻，207、第二測量電阻，208、通孔，209、焊盤，210、烘干電阻。

具體實施方式

下面結合附圖對發明的技術方案進行詳細說明：

如圖1所示的具有二層基板的微機械傳感器，包括：單晶硅片制成的第一基

板101、第二基板201，第二基板201為具有二層基板的微機械傳感器的底座，第一基板101置于第二基板201上方且與第二基板201連接，其中，

第一基板101經過MEMS工藝處理得到開口向上的第一空腔103以及開口向下的第二空腔104，第一空腔103與第二空腔104之間的部分第一基板構成第一膜片?102，

第二基板201經過MEMS工藝處理得到開口向上的第三空腔202以及開口向下的第四空腔203，第三空腔202與第四空腔203之間的部分第二基板構成第二膜片204，第二膜片204上開有通孔208，第三空腔202與第二空腔104連通，第二膜片204上固定有加熱電阻206、分別置于加熱電阻206兩側的第一測量電阻205、第二測量電阻207。第二空腔104、第三空腔202、通孔208構成氣體流動的唯一通道。