[發明專利]一種電容式壓力傳感器

在審

• 申請號: 201510659878.0
• 申請日: 2015-10-14
• 公開（公告）號: CN105241584A
• 公開（公告）日: 2016-01-13
• 發明（設計）人: 王文靖;郭群英;黃斌;陳博;陳璞
• 申請（專利權）人: 華東光電集成器件研究所
• 主分類號: G01L1/14
• 分類號: G01L1/14
• 代理公司: 安徽省蚌埠博源專利商標事務所 34113
• 代理人: 楊晉弘

技術領域

本發明涉及微機電領域，具體是一種電容式壓力傳感器。

背景技術

微機電壓力傳感器因其尺寸小、性能好、可靠性高、成本低而得到發展，廣泛應用于工業、制造、醫學和汽車等多個領域。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點。現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，這就導致了電容變化的非線性現象，電容式壓力傳感器的線性度差，影響器件性能。

發明內容

本發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，能夠提高器件性能。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

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有環形凹槽，下移動電極由固支框、固支梁與移動質量塊構成，所述固支梁水平設于固支框內頂部，移動質量塊設于固支梁底面中心，移動質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有絕緣氧化層。

進一步的，所述固支梁呈“一”字型或“十”字型。

進一步的，所述固定電極的凹槽底部設有一組凸點，所述凸點位于移動質量塊的下方。

本發明的有益效果是，上移動電極感受到外部壓力后，將壓力傳遞給固支梁，使移動質量塊朝向固定電極移動，移動質量塊與固定電極間距的變化帶來電容的變化，實現壓力的測量，由于移動質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，不會出現傳統結構中移動電極不規則變形的情況，提高器件性能。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明：

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明中上移動電極的仰視圖；

圖3是本發明中帶“一”字型固支梁的下移動電極俯視圖；

圖4是本發明中帶“十”字型固支梁的下移動電極俯視圖。

具體實施方式

結合圖1～圖3所示，本發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呈薄膜狀且底面設有環形凹槽1a，下移動電極2由固支框2a、固支梁2b與移動質量塊2c相鍵合構成，所述固支梁2b呈“一”字型，固支梁2b水平設于固支框2a內頂部，且位于固支框2a的中間；移動質量塊2c設于固支梁2b底面中心，移動質量塊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的鍵合處還設有絕緣氧化層3b。凹槽3c內底部設有一組凸點3a，所述凸點3a位于移動質量塊2c的下方。結合圖4所示，固支梁2b也可為“十”字型，移動質量塊2c設于十字中心。所述上移動電極1與固定電極3上還分別設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。

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，形成三層全硅結構。本發明中的上移動電極1、固支框2a與固定電極3可以為相互對應的矩形，也可為相互對應的圓形，也即本發明所提供的電容式壓力傳感器的外形不受限制。

通過在上移動電極1的底面設置環形凹槽1a，使上移動電極形成感知外界壓力的膜結構；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發生形變帶動移動質量塊2c朝向固定電極3移動，移動質量塊2c與固定電極3間距的變化帶來電容的變化，實現壓力的測量，由于移動質量塊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，不會出現傳統結構中移動電極不規則變形的情況，具有較高線性度。凸點3a能夠防止移動質量塊2c與固定電極3發生粘連，提高傳感器的可靠性。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制；任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術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，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質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，均仍屬于本發明技術方案保護的范圍內。