[發明專利]一種懸臂梁式差動諧振壓力傳感器芯片

有效

• 申請號: 201910216559.0
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN109883581B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 趙玉龍;張全偉;李村;李波;韓超;葛曉慧
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01L1/10
• 分類號: G01L1/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賀建斌

1.一種懸臂梁式差動諧振壓力傳感器芯片,其特征在于：包括芯片襯底層（6），芯片襯底層（6）上設有壓力敏感膜層（5），壓力敏感膜層（5）上設有支撐層（4），支撐層（4）上設有懸臂梁結構層（3），懸臂梁的上下兩側平行對稱安裝有第一石英雙端固支音叉（1）和第二石英雙端固支音叉（2）；

所述的懸臂梁結構層（3）包括懸臂梁外框架（3a）、懸臂梁（3b）、中心塊（3c），中心塊（3c）處于懸臂梁外框架（3a）正中心，中心塊（3c）通過懸臂梁（3b）和懸臂梁外框架（3a）連接；

所述的支撐層（4）包括支撐外框架（4a）、第一引線缺口（4b），第一引線缺口（4b）設在支撐外框架（4a）一邊的中部；

所述的壓力敏感膜層（5）包括壓力膜外框架（5a）、中心島（5b）、薄膜（5c）和第二引線缺口（5d），壓力膜外框架（5a）的中部和薄膜（5c）連接，薄膜（5c）的中部和中心島（5b）連接，中心島（5b）位于壓力膜外框架（5a）和薄膜（5c）的正中心，壓力膜外框架（5a）的一邊中部設有第二引線缺口（5d）；

所述的芯片襯底層（6）包括襯底外框架（6a）和中部的空腔（6b），空腔（6b）的大小和位置與薄膜（5c）對應；

所述的第一石英雙端固支音叉（1）和第二石英雙端固支音叉（2）結構相同，石英音叉梁的一端端頭兩面為a、c面，另一端端頭兩面為b 、d面，在其a面有檢測電極，在b面有與外部電路連接的焊盤，c面和d面是安裝面；

所述的第一石英雙端固支音叉（1）、第二石英雙端固支音叉（2）的c面安裝在懸臂梁結構層（3）的中心塊（3c）的上下表面，第一石英雙端固支音叉（1）、第二石英雙端固支音叉（2）的d面安裝在懸臂梁外框架（3a）的上下兩側；懸臂梁外框架（3a）的底面和支撐外框架（4a）上面連接，第一引線缺口（4b）放置在第二石英雙端固支音叉（2）的b、d面一端；支撐外框架（4a）底面和壓力膜外框架（5a）上面連接，第二引線缺口（5d）和第一引線缺口（4b）對應放置，中心島（5b）與第二石英雙端固支音叉（2）的a面連接；壓力膜外框架（5a）底面和襯底外框架（6a）上面連接，空腔（6b）和薄膜（5c）對應放置；

所述的第一石英雙端固支音叉（1）、第二石英雙端固支音叉（2）、懸臂梁結構層（3）、支撐層（4）、壓力敏感膜層（5）和芯片襯底層（6）分別為一體化加工。

2.根據權利要求1所述的一種懸臂梁式差動諧振壓力傳感器芯片,其特征在于：所述的石英音叉梁表面四周設置有電極，電極之間相互電連接，用以石英音叉梁起振，在逆壓電效應作用下，通交變電壓，石英音叉梁處于預設振動模態。

3.根據權利要求1所述的一種懸臂梁式差動諧振壓力傳感器芯片,其特征在于：所述的懸臂梁（3b）位于懸臂梁結構層（3）的中心層，上下深度為150微米至250微米。

4.根據權利要求1所述的一種懸臂梁式差動諧振壓力傳感器芯片,其特征在于：所述的薄膜（5c）是在壓力敏感膜層（5）上刻蝕出的‘回’型槽，深度為150微米至250微米。