[發(fā)明專利]一種MEMS壓力傳感元件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510368749.6
• 申請(qǐng)日: 2015-06-29
• 公開（公告）號(hào): CN104897334B
• 公開（公告）日: 2017-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭國光
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 歌爾股份有限公司
• 主分類號(hào): G01L9/12
• 分類號(hào): G01L9/12;B81B3/00
• 代理公司: 北京博雅睿泉專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)11442
• 代理人: 馬佑平,馬鐵良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，更具體地，涉及一種MEMS壓力傳感元件。

背景技術(shù)

目前的MEMS壓力傳感器，無論是壓阻式還是電容式的，都需要把壓力敏感薄膜暴露在空氣中，否則壓力敏感膜無法對(duì)外界的氣壓做出敏感的反應(yīng)。該壓力敏感膜通常作為電學(xué)電容極板或電阻應(yīng)用，由于其必須暴露在空氣中而不能設(shè)置于在封閉的電學(xué)腔體中，外界的電磁干擾會(huì)對(duì)MEMS壓力傳感器的輸出造成影響。

現(xiàn)有電容式MEMS壓力傳感器多采用單電容檢測(cè)的方式：由壓力敏感膜與襯底形成密封真空腔，當(dāng)外界的氣壓變化時(shí)，處在真空腔上方的壓力敏感膜會(huì)發(fā)生彎曲，從而導(dǎo)致壓力敏感膜與襯底形成的電容會(huì)發(fā)生變化，檢測(cè)該電容變化即可取得外界壓力。

上述電容式MEMS壓力傳感器是通過單個(gè)電容來檢測(cè)外界壓力變化，一般來說，外界氣壓變化所引起的電容變化量都是很小的，采用單個(gè)電容進(jìn)行檢測(cè)的誤差很大。另外，除了外界的壓力變化會(huì)引起電容變化外，其它干擾信號(hào)也會(huì)引起電容的變化，如應(yīng)力、溫度及其它共模信號(hào)，都會(huì)影響電容的變化值。單電容檢測(cè)對(duì)外界的干擾信號(hào)無法濾除，會(huì)影響輸出信號(hào)的噪聲水平，降低信噪比。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種能夠?qū)⑼饨珉姶鸥蓴_屏蔽在電容外部的MEMS壓力傳感元件。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種MEMS壓力傳感元件，包括：設(shè)有凹槽的基底；設(shè)置于所述基底上方的壓力敏感膜，所述壓力敏感膜密封所述凹槽的開口以形成密封腔體；位于所述密封腔體內(nèi)的構(gòu)成電容結(jié)構(gòu)的可動(dòng)極板和固定極板；其中，所述固定極板固定于基底凹槽的底壁，所述可動(dòng)極板懸置于所述固定極板的上方并且與所述固定極板相對(duì)；所述壓力敏感膜與所述可動(dòng)極板連接，以在外界壓力作用下帶動(dòng)所述可動(dòng)極板運(yùn)動(dòng)。

優(yōu)選的，所述可動(dòng)極板包括依次并列設(shè)置的第一扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊、壓力傳導(dǎo)部以及第二扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊，所述第一扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊和所述第二扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊關(guān)于所述壓力傳導(dǎo)部對(duì)稱；所述壓力傳導(dǎo)部通過第一彈性連接部與所述第一扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊連接，通過第二彈性連接部與所述第二扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊連接；所述壓力傳導(dǎo)部的中心部分通過第一錨點(diǎn)與所述壓力敏感膜的中心部分固定連接；所述第一扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊的中心部分通過第二錨點(diǎn)與基底凹槽的底壁固定連接；所述第二扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊的中心部分處通過第三錨點(diǎn)與基底凹槽的底壁固定連接。

優(yōu)選的，所述第一彈性連接部包括第一彈性梁、第一連接臂、以及第二連接臂；所述第二彈性連接部包括第二彈性梁、第三連接臂、以及第四連接臂；所述第一彈性梁和第二彈性梁平行于所述壓力傳導(dǎo)部；所述第一彈性梁的兩端分別通過一條第一連接臂與所述壓力傳導(dǎo)部連接，所述第一彈性梁的中間通過第二連接臂與所述第一扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊連接；所述第二彈性梁的兩端分別通過一條第三連接臂與所述壓力傳導(dǎo)部連接，所述第二彈性梁的中間通過第四連接臂與所述第二扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊連接。

優(yōu)選的，所述第一扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊包括第一矩形框架結(jié)構(gòu)和第三彈性梁；所述第一矩形框架結(jié)構(gòu)包括平行于壓力傳導(dǎo)部的第一可動(dòng)極板和第二可動(dòng)極板，以及兩條垂直于壓力傳導(dǎo)部的第五連接臂；所述第三彈性梁連接兩條所述第五連接臂的中點(diǎn)，其中心通過所述第二錨點(diǎn)與基底凹槽的底壁固定連接；所述第二扭轉(zhuǎn)質(zhì)量塊包括第二矩形框架結(jié)構(gòu)和第四彈性梁；所述第二矩形框架結(jié)構(gòu)包括平行于壓力傳導(dǎo)部的第三可動(dòng)極板和第四可動(dòng)極板，以及兩條垂直于壓力傳導(dǎo)部的第六連接臂；所述第四彈性梁連接兩條所述第六連接臂的中點(diǎn)，其中心通過所述第三錨點(diǎn)與基底凹槽的底壁固定連接；所述固定極板包括第一、第二、第三、第四固定極板，所述第一、第二、第三、第四固定極板與所述第一、第二、第三、第四可動(dòng)極板一一對(duì)應(yīng)形成第一、第二、第三、第四電容結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選的，所述第一電容結(jié)構(gòu)和第四電容結(jié)構(gòu)通過金屬引線并聯(lián)，構(gòu)成第一組電容；所述第二電容結(jié)構(gòu)和第三電容結(jié)構(gòu)通過金屬引線并聯(lián)，構(gòu)成第二組電容；所述第一組電容和所述第二組電容構(gòu)成一對(duì)差分電容。