[發明專利]一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器

在審

• 申請號: 202011512612.0
• 申請日: 2020-12-20
• 公開（公告）號: CN112484889A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 王俊強;黃佳維;毛喜玲;李孟委
• 申請（專利權）人: 中北大學南通智能光機電研究院;中北大學
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/06
• 代理公司: 太原榮信德知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14119
• 代理人: 楊凱;連慧敏

1.一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器，其特征在于：包括封裝外殼(1)、上端蓋(2)、陶瓷基座(3)、檢測基片(4)和互連組件(5)，所述封裝外殼(1)的頂部設置有上端蓋(2)，所述封裝外殼(1)的內部設置有陶瓷基座(3)，所述陶瓷基座(3)中部開設有方形安裝槽，所述檢測基片(4)設置在陶瓷基座(3)的方形安裝槽內，所述互連組件(5)的一端與檢測基片(4)連接，所述互連組件(5)的另一端與外部設備進行連接，從而將壓力信號傳遞出來。

2.根據權利要求1所述的一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器，其特征在于：所述檢測基片(4)包括納米薄膜(41)、金屬電極(42)、硅膜片(43)、下層氮化硅阻擋層(44)和上層氮化硅阻擋層(45)，所述納米薄膜(41)布置在硅膜片(43)中心處的上表面，所述硅膜片(43)設置在陶瓷基座(3)的方形安裝槽內，所述金屬電極(42)接設于納米薄膜(41)上，通過納米薄膜(41)感受外部壓力變化，所述下層氮化硅阻擋層(44)設置在下層氮化硅阻擋層(44)與硅膜片(43)之間，所述上層氮化硅阻擋層(45)設置在納米薄膜(41)和金屬電極(42)的上表面。

3.根據權利要求1所述的一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器，其特征在于：所述互連組件(5)包括互連引線(51)、互連焊盤(52)、引線柱(53)和外部互連電極，所述互連引線(51)、互連焊盤(52)、引線柱(53)和外部互連電極順次連接，所述陶瓷基座(3)上開設有安裝引線柱(53)的安裝孔(31)，所述引線柱(53)設置在安裝孔(31)內，所述互連焊盤(52)設置在陶瓷基座(3)上，所述互連焊盤(52)與引線柱(53)一端連接，所述互連引線(51)一端通過互連凸點(55)與金屬電極(42)連接，所述互連引線(51)另一端通過互連凸點(55)與互連焊盤(52)連接；所述封裝外殼(1)底部設置有容納外部互連電極的開口，所述外部互連電極設置在陶瓷基座(3)底部，所述外部互連電極與引線柱(53)另一端連接，所述外部互連電極連接有外部檢測電路。

4.根據權利要求2所述的一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器，其特征在于：所述檢測基片(4)與陶瓷基座(3)之間設置有襯底(6)，所述硅膜片(43)與襯底(6)之間通過Cu-Sn鍵合連接，所述硅膜片(43)與襯底(6)之間形成了密封空腔(46)。

5.根據權利要求2所述的一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器，其特征在于：所述納米薄膜(41)包括上層氮化硼層(411)、中層石墨烯層(412)和下層氮化硼層(413)，所述上層氮化硼層(411)、中層石墨烯層(412)、下層氮化硼層(413)由上至下順次設置。

6.根據權利要求5所述的一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器，其特征在于：所述中層石墨烯層(412)為彎折的回折結構，所述上層氮化硼層(411)和下層氮化硼層(413)為方形結構，所述上層氮化硼層(411)和下層氮化硼層(413)的層數大于等于1，所述中層石墨烯層(412)為單層結構。

7.根據權利要求1所述的一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器，其特征在于：所述上端蓋(2)的材料采用不銹鋼，所述上端蓋(2)設置有多個通孔(21)，所述通孔(21)為圓形、方形或矩形。

8.根據權利要求1所述的一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器，其特征在于：所述檢測基片(4)與陶瓷基座(3)通過納米銀焊料焊接，所述納米銀焊料設置在陶瓷基座(3)底部的邊緣處，所述陶瓷基座(3)采用氯化鋁陶瓷材料。

9.根據權利要求3所述的一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器，其特征在于：所述金屬電極(42)與外部互連電極的材料均采用銅，所述互連引線(51)采用Au絲引線鍵合形成。

10.根據權利要求1所述的一種基于膜結構的石墨烯高溫壓力傳感器，其特征在于：所述封裝外殼(1)與上端蓋(2)通過納米銀焊料焊接，所述陶瓷基板(3)外周側與封裝外殼(1)內側面連接，所述封裝外殼(1)與陶瓷基座(3)通過納米銀焊料焊接，所述封裝外殼(1)的底部連接有不銹鋼底座(7)，所述封裝外殼(1)與不銹鋼底座(7)通過納米銀焊料焊接。