电容式压力敏感芯片的制作方法

1.本发明属于微机电系统（mems）技术领域，尤其涉及一种电容式压力敏感芯片。


背景技术：

2.随着mems技术的发展，压力传感器成为各行业中不可缺少的关键器件，已被广泛应用于汽车电子，石油化工，生物医学和国防军工等领域。相比于压阻式压力传感器，电容式压力传感器具有灵敏度高、功耗低、温度特性好等优势，更加适合研制高精度压力传感器。特别是在现代航空航天技术和现代国防装备等方面对压力测量精度和可靠性要求日益增加的背景下，mems电容式压力传感器的研究受到国内外高度重视。
3.对于普通的电容式压力传感器，一般采用平行板电容器结构，主要由可动极板和固定极板组成，当有压力作用于可动极板时，两极板间距改变，从而电容值发生变化，通过检测电容值实现对压力的测量，但存在输入与输出之间非线性严重、过载能力低等不足。
4.另外，还有一种接触电容式压力敏感结构，该结构的主要特点是在工作过程中随着外界压力的不断增大，感压上极板会接触到下极板上的介质层，这时输出电容值会与压力变化呈现近似线性关系，从而在一定程度上提高普通电容式压力传感器的线性度，但其灵敏度相对较低且线性度和线性响应范围也需要进一步提高。


技术实现要素：

5.本发明就是针对上述问题，提供一种性能优良的电容式压力敏感芯片。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案，本发明包括基底, 其特征在于基底上设置有感压下极板, 下极板上方设置有感压上极板，上极板与下极板之间设置有腔体。
7.作为一种优选方案，本发明所述所述基底采用单晶硅或多晶硅或玻璃或陶瓷基底。
8.作为另一种优选方案，本发明所述基底采用玻璃。
9.作为另一种优选方案，本发明所述基底上设置进压通道或是进压腔室。
10.作为另一种优选方案，本发明所述感压下极板上设置有介质层。
11.作为另一种优选方案，本发明所述腔体为密封腔体。
12.作为另一种优选方案，本发明所述上极板和下极板通过压焊点及金属引线或压焊点与外部电路连接。
13.作为另一种优选方案，本发明所述的基底的下端设置有垫块。
14.作为另一种优选方案，本发明所述基底为中部开通的环状基底。
15.其次，本发明所述中部开通的基底上设置有可使芯片悬空设置使下极板感压的卡槽。
16.另外，本发明所述卡槽设置在基底的外周下端或是外围中部。
17.本发明有益效果。
18.本发明提出了一种双动极板电容式压力敏感结构，上、下两极板均可感压可动。当
有外界压力存在时，上、下极板会同时受到压力作用发生形变，形成双动效果，两极板间电容值发生变化，可将压力信号转换成电信号输出；随着压力的不断增大，上极板与下极板相互接触，接触面积以一个近乎常数的增长率改变，且速率比普通接触电容式压力敏感结构更快。因此，该压力敏感芯片表现出更高的灵敏度和更优越的输出特性，提高了传感器的性能，特别适合研制微小量程压力传感器。
附图说明
19.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
20.图1是本发明采用环状基底、设置垫块结构示意图。
21.图2是本发明基底设置卡槽结构示意图。
22.图中，1为基底、2为介质层、3为下极板、4为上极板、5为介质层、8为垫块、9为腔体、10为卡槽、11为进压腔室。
具体实施方式
23.如图所示，本发明包括基底1,基底1上设置有感压下极板3, 下极板3上方设置有感压上极板4，上极板4与下极板3之间设置有腔体9。
24.设置在基底1上的下极板3与上极板4均为感压可动结构，当有外界压力存在时，上极板4与下极板3会同时受到压力作用发生形变，形成双动效果，使得两极板间电容值发生变化，由此将压力信号转换成电信号输出。
25.所述基底1可以单晶硅基底，也可以是玻璃，也可以是其他材质。
26.所述感压下极板3上设置有介质层5。当有外界压力存在时，上、下极板会同时受到压力作用发生形变，形成双动效果；随着压力的不断增大，上极板4与下极板3上的介质层5相互接触。
27.所述腔体9为密封腔体。
28.所述上极板4和下极板3通过压焊点及金属引线或压焊点与外部电路连接。上极板4和下极板3通过压焊点及金属引线或压焊点可与外部电路连接成压力检测电路，将压力信号转换成电信号输出。
29.所述感压下极板3下方为进压腔室11。
30.如图1所示，所述基底1的下端设置有垫块8。垫块8将基底1抬起一定高度，使基底1下端面与电路板上端面具有间隙，垫块8并非环状体，垫块8可以是多个沿周向布置，相邻垫块8之间为进压通道。
31.如图2所示，所述中部开通的环状基底1上设置有可使芯片悬空设置使下极板3感压的卡槽10。
32.所述卡槽10设置在基底1的外周下端。
33.本发明上、下感压极板在形状上可以设计成被期望的任何形状，如正方形、矩形、圆形、环形等。
34.下极板3上设置有介质层2，上极板4上设置有介质层2，二氧化硅2起绝缘保护作用。
35.如图所示，本发明上、下极板均为感压可动结构，下极板3可设置于基底1上，下极板3相对基底1悬空可动；上下极板均同时感压，上、下极板3通过压焊点及金属引线与外部电路连接，将压力信号转换成电信号的输出。
36.当有外界压力存在时，上、下极板会同时受到压力作用，两极板感压形变发生弯曲，极板之间距离发生改变，从而电容值发生变化；当压力大于某一压力值时，即接触压力，上极板4开始与下极板3上的介质层5相互接触，在这一过程中接触面积以一个近乎常数的增长率增大，使得接触电容值会很快远大于非接触电容值，测量电容以接触电容为主。因此，在这一压力范围内，传感器表现出更优越的线性度和更高的输出电容值，提高了传感器的性能。
37.上、下感压极板可采用任意形状膜片。
38.本发明提出的这种双动极板电容式压力敏感芯片，可用于消费电子、石油化工、汽车电子、医疗、航空航天以及国防军工等多个领域中压力的测量。
39.可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.电容式压力敏感芯片，包括基底, 其特征在于基底上设置有感压下极板, 下极板上方设置有感压上极板，上极板与下极板之间设置有腔体；基底上设置进压通道或是进压腔室。2.根据权利要求1所述电容式压力敏感芯片，其特征在于所述基底采用单晶硅或多晶硅或玻璃或陶瓷基底。3.根据权利要求1所述电容式压力敏感芯片，其特征在于所述感压下极板上设置有介质层。4.根据权利要求1所述电容式压力敏感芯片，其特征在于所述腔体为密封腔体。5.根据权利要求1所述电容式压力敏感芯片，其特征在于所述上极板和下极板通过压焊点及金属引线或压焊点与外部电路连接。6.根据权利要求1所述电容式压力敏感芯片，其特征在于所述的基底的下端设置有垫块。7.根据权利要求1所述电容式压力敏感芯片，其特征在于所述基底为中部开通的环状基底。8.根据权利要求1所述电容式压力敏感芯片，其特征在于所述中部开通的基底上设置有可使芯片悬空设置使下极板感压的卡槽。9.根据权利要求8所述电容式压力敏感芯片，其特征在于所述卡槽设置在基底的外周下端或是外围中部。10.根据权利要求1所述电容式压力敏感芯片，其特征在于所述感压下极板下方为进压腔室。

技术总结
电容式压力敏感芯片属于微机电系统（MEMS）技术领域，尤其涉及一种电容式压力敏感芯片。本发明提供一种性能优良的电容式压力敏感芯片。本发明包括基底,其特征在于基底上设置有感压下极板,下极板上方设置有感压上极板，上极板与下极板之间设置有腔体。上极板与下极板之间设置有腔体。上极板与下极板之间设置有腔体。


技术研发人员：姜贵民 杨宇新 杨超
受保护的技术使用者：午芯（辽宁省）高科技有限公司
技术研发日：2022.02.21
技术公布日：2023/8/31