[發明專利]一種高靈敏硅二維風速計及其制作方法

有效

• 申請號: 201810644616.0
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN109188015B
• 公開（公告）日: 2020-05-29
• 發明（設計）人: 秦明;張瑤霖;易真翔;黃慶安
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01P5/10
• 分類號: G01P5/10;G01P13/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 田凌濤

本發明涉及一種高靈敏硅二維風速計，包括襯底（1）、絕緣隔熱層（2）、正四棱臺（3）和四個測量組；基于本發明所設計的技術方案，構成高靈敏硅二維風速計，同時設計了與之對應的高靈敏硅二維風速計制造方法，整個技術方案是一種迎風結構，任何時候總有一個或兩個斜坡面面對來風的方向，對風速計的安裝要求低，且可提高整個器件的靈敏度；風速計的矩形塊狀加熱件（4）和測溫元件（5）都制作在正四棱臺（3）的斜坡面上，有效降低了芯片體積；如此，風速計設置在斜坡面上，迎風和背風的傳感器受凸臺隔離，降低了交叉敏感，提高了器件的靈敏度。

技術領域

本發明涉及一種高靈敏硅二維風速計及其制作方法，屬于風速計技術領域。

背景技術

風速、風向是重要的氣象參數，對環境監測、空氣調節和戶外生產、活動等有重要影響，因此快速準確測量出風速和風向具有重要的實際意義。眾所周知，利用機械加工的風杯和風向標雖然也能測量風速和風向，但這些機械裝置因具有移動部件而易磨損，同時具有體積大，價格昂貴，需要經常維護等缺點。典型超聲風速傳感器發射和探測接收頭位置固定，因此相對結構也較大?；贛EMS加工技術的微型風傳感器具有體積小，價格低，產品一致性好的特點，是近幾年來風速傳感器研究的熱點。但是，由于硅襯底的高熱導率，這類傳感器的功耗較大，高風狀態下靈敏度較低。采用背面腐蝕或者正面腐蝕的方法形成絕熱薄膜，可以提高靈敏度，但是結構易損壞，不利于后道工藝和封裝。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種高靈敏硅二維風速計，不受設置角度影響，擁有高精度準確的風速測量效果。

本發明為了解決上述技術問題采用以下技術方案：本發明設計了一種高靈敏硅二維風速計，包括襯底、絕緣隔熱層、正四棱臺和四個測量組；

其中，絕緣隔熱層的形狀、尺寸與襯底的形狀、尺寸相等，絕緣隔熱層覆蓋設置于襯底的上表面，正四棱臺的頂面與其底面相平行，正四棱臺的底面大于其頂面，正四棱臺的底面固定設置于絕緣隔熱層上表面的中心位置；

四個測量組與正四棱臺的四個傾斜面彼此一一對應，各測量組分別均包括矩形塊狀加熱件和兩個測溫元件，各測量組中的矩形塊狀加熱件分別固定設置于正四棱臺對應傾斜面上，且各矩形塊狀加熱件兩寬邊中點連線所在直線、過所設傾斜面的頂邊中點位置、底邊中點位置，各測量組中的兩個測溫元件固定設置于正四棱臺對應傾斜面上、矩形塊狀加熱件兩側的位置，且各測量組中的兩個測溫元件相對對應矩形塊狀加熱件呈軸對稱分布；沿俯視正四棱臺頂面方向的投影，正四棱臺四個傾斜面上的測量組設置結構、相對正四棱臺頂面中心位置呈中心對稱分布；

各測量組中矩形塊狀加熱件、測溫元件分別所對應的焊盤固定設置于絕緣隔熱層上非正四棱臺設置區，各測量組中矩形塊狀加熱件、測溫元件分別通過焊錫電路與對應焊盤相連接，且焊錫電路位于絕緣隔熱層上非正四棱臺設置區。

作為本發明的一種優選技術方案：所述各測量組中矩形塊狀加熱件上對應所設正四棱臺傾斜面頂邊的端部、分別均延伸至正四棱臺的頂面上，且各矩形塊狀加熱件上該延伸端彼此互不接觸，沿俯視正四棱臺頂面方向的投影，正四棱臺四個傾斜面上的測量組設置結構、相對正四棱臺頂面中心位置呈中心對稱分布。

作為本發明的一種優選技術方案：所述正四棱臺為絕緣低導熱材料制成。

作為本發明的一種優選技術方案：所述正四棱臺為硅材料制成。

作為本發明的一種優選技術方案：所述絕緣隔熱層為二氧化硅制成。

本發明所述一種高靈敏硅二維風速計采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：