[發明專利]包括(多個)可變形壓力容器的壓力傳感器

在審

• 申請號: 201580057455.X
• 申請日: 2015-08-27
• 公開（公告）號: CN107148562A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: S·G·亞當斯;C·W·布萊克梅;K·J·林奇
• 申請（專利權）人: 凱歐尼克公司
• 主分類號: G01L9/00
• 分類號: G01L9/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 李玲

技術領域

本文描述的主題涉及壓力傳感器。

背景技術

微機械設備通常用于產生許多類型的傳感器，包括但不限于壓力傳感器、加速度計、陀螺儀、以及磁力計。隨著時間的流逝，消費者繼續要求通過將這些傳感器合并為組合傳感器來降低這類傳感器的尺寸、成本、以及電流消耗。然而，不同的制造工藝經常用于制造不同類型的傳感器。使用針對每種類型的傳感器的不同制造工藝使得集成復雜化。

常規的微機械壓力傳感器通常形成在電子封裝體中，所述電子封裝體具有在襯底中的空腔之上延伸的膜(亦稱為隔膜)，從而使得所述膜與所述襯底共面。膜以上的壓力相對于膜以下的壓力的相對變化導致使膜發生變形的凈力。基于電容的原理可用于檢測變化的幅度，從而使得更大的電容對應于更大的幅度。

例如，應變傳感器可以并入膜中。這些應變傳感器可以包括由壓力傳感器的硅襯底形成的壓電材料，膜可以由所述壓電材料制成。在另一示例中，電極可以放置在空腔中，并且隨著膜由于膜的變形而移動接近電極，電容增加。根據此示例，當電壓施加在膜與電極之間時，膜和電極上的電荷之間的差與其間距相關。

在這種常規壓力傳感器中，膜的支撐件附接至周圍的電子封裝體。當電子封裝體附接至電路板時，溫度和應力變化可被傳輸到膜的支撐件中并且由此產生對變化幅度的錯誤閱讀。而且，眾所周知，壓電材料對溫度變化相對敏感。

校準技術有時可以用于消除基于溫度和應力變化的閱讀誤差(如果溫度和應力變化是由于傳感器內部的張力引起的，諸如由在傳感器內部的材料之中的不同的熱膨脹(CTE)系數值引起的那些)。例如，參考感測元件可以與主要感測元件組合使用，從而使得可以在主要感測元件與參考感測元件之間作出區別閱讀。然而，使用這種校準技術可能消耗襯底上的大量面積，增加傳感器的成本，和/或不能充分地消除誤差。此外，對不在傳感器內部的應力變化的補償可能不是可能的。

宏觀壓力傳感器頻繁地基于機械連結于千分表的波登管的變形。

發明內容

本文描述了用于除其他以外的使用包括(多個)可變形壓力容器的(多個)壓力傳感器來執行壓力傳感器技術的各種方式。壓力容器是具有限定空隙的橫截面的物體。可變形壓力容器為具有至少一個彎曲部分的壓力容器，所述至少一個彎曲部分被配置為基于空腔中的空腔壓力與所述壓力容器中的容器壓力之間的壓差而在結構上發生變形(例如，彎曲、剪切、拉長等)，所述壓力容器的至少一部分懸掛在所述空腔中。

描述了示例壓力傳感器，所述示例壓力傳感器包括：半導體襯底、壓力容器、以及換能器。所述半導體襯底包括空腔。所述壓力容器具有限定空隙的橫截面。所述壓力容器具有至少一個彎曲部分，所述至少一個彎曲部分被配置為基于所述空腔中的空腔壓力與所述壓力容器中的容器壓力之間的壓差而在結構上發生變形。所述壓力容器的至少第一部分懸掛在所述空腔中。所述換能器耦合至所述壓力容器的所述第一部分。所述換能器具有隨著所述壓力容器的結構變形而發生變化的屬性。

還描述了示例方法。在第一示例方法中，提供包括空腔的半導體襯底。制造具有限定空隙的橫截面的壓力容器。所述壓力容器具有至少一個彎曲部分，所述至少一個彎曲部分被配置為基于所述空腔中的空腔壓力與所述壓力容器中的容器壓力之間的壓差而在結構上發生變形。所述壓力容器的至少一部分懸掛在所述空腔中。制造耦合至所述壓力容器的所述部分的換能器。所述換能器具有隨著所述壓力容器的結構變形而發生變化的屬性。

在第二示例方法中，接收空腔中的空腔壓力，所述空腔被包括在壓力傳感器的半導體襯底中。接收所述壓力傳感器的壓力容器中的容器壓力。所述壓力容器具有限定空隙的橫截面。所述壓力容器具有至少一個彎曲部分，所述至少一個彎曲部分被配置為基于所述空腔壓力與所述容器壓力之間的壓差而在結構上發生變形。所述壓力容器的至少一部分懸掛在所述空腔中。對耦合至所述壓力容器的所述部分的換能器的屬性進行測量。所述屬性隨著所述壓力容器的結構變形而發生變化。

還描述了示例系統。第一示例系統包括：空腔邏輯、容器邏輯、以及換能器邏輯。所述空腔邏輯被配置成用于提供包括空腔的半導體襯底。所述容器邏輯被配置成用于制造具有限定空隙的橫截面的壓力容器。所述壓力容器具有至少一個彎曲部分，所述至少一個彎曲部分被配置為基于所述空腔中的空腔壓力與所述壓力容器中的容器壓力之間的壓差而在結構上發生變形。所述壓力容器的至少一部分懸掛在所述空腔中。所述換能器邏輯被配置成用于制造耦合至所述壓力容器的所述部分的換能器。所述換能器具有隨著所述壓力容器的結構變形而發生變化的屬性。