本發(fā)明涉及壓力傳感器領(lǐng)域，尤其是一種高靈敏度集成壓力傳感器。

背景技術(shù)：

壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床、管道等眾多行業(yè)。目前的壓力傳感器的靈敏度普遍偏低、線性度較差。改善傳感器的方法除了采用高應(yīng)變系數(shù)材料作為敏感元件外，還可以對(duì)敏感元件的結(jié)構(gòu)尺寸、電阻的位置和尺寸進(jìn)行優(yōu)化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對(duì)上述存在的問題，提供一種采用E形硅襯層，使用中間回形島結(jié)構(gòu)的彈性膜片，且采用U形壓敏電阻，對(duì)壓力傳感器進(jìn)行優(yōu)化，同時(shí)設(shè)有調(diào)理電路的具有良好線性度的集成壓力傳感器。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，包括外殼、芯體和調(diào)理電路，所述外殼為密封結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)置有芯體和調(diào)理電路；所述芯體包括由至少兩個(gè)的壓力傳感器組成的壓力傳感器陣列；所述壓力傳感器包括基底、硅襯層、彈性膜片、二氧化硅保護(hù)層和金屬層；所述硅襯層為E形硅，所述基底為矩形硅，基底和硅襯層為連體結(jié)構(gòu)，基底與硅襯層之間為梯形空腔；所述硅襯層的中間部位設(shè)置有彈性膜片，彈性膜片上摻雜形成壓敏電阻，壓敏電阻上端設(shè)有二氧化硅保護(hù)層；所述二氧化硅保護(hù)層上表面兩端分別設(shè)置有金屬層。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述彈性膜片為中間回形島結(jié)構(gòu)，膜片四個(gè)邊上分別連接有壓敏電阻，所述壓敏電阻為U形壓敏電阻。

以上結(jié)構(gòu)中，U形壓敏電阻是基于長(zhǎng)條形電阻不改變阻值的情況下縮短電阻的長(zhǎng)度，使電阻處在應(yīng)力集中的區(qū)域，獲得較高的靈敏度，為了減小拐彎處的負(fù)壓阻效應(yīng)，在拐彎處注入濃硼重?fù)诫s以降低壓阻系數(shù)。中間回形島結(jié)構(gòu)的彈性膜片受力分布集中，同時(shí)減小中心擾度，具有很好的線性度。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述彈性膜片的邊長(zhǎng)為2000um，所述壓敏電阻的長(zhǎng)度為150um，壓敏電阻的寬度為20um。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述壓力傳感器陣列為Y形三通結(jié)構(gòu)，兩個(gè)傳感器同方向固定在一個(gè)傳感器的引壓接口上。

以上Y形三通結(jié)構(gòu)將兩個(gè)傳感器同方向固定在一個(gè)傳感器的引壓接口上，節(jié)約了空間，使得多個(gè)壓力傳感器可以集成在芯體上。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述壓力傳感器的制作方法為：在硅晶圓背面各向異性刻蝕形成空腔，刻蝕后的硅晶圓為硅襯層；在硅襯層的中部摻雜形成壓敏電阻；在硅襯層的正面上沉積二氧化硅保護(hù)層；在二氧化硅保護(hù)層的兩端分別濺射金屬層后經(jīng)剝離形成金屬互連線；將硅襯層與基底硅進(jìn)行鍵合封裝。

壓力傳感器中常用的是硅和玻璃的鍵合，由于硅和玻璃材料的膨脹系數(shù)不同，在鍵合過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力，而壓力傳感器對(duì)于殘余應(yīng)力十分敏感，采用硅—硅的鍵合形成全硅結(jié)構(gòu)，能夠解決殘余應(yīng)力的問題，提高傳感器的性能指標(biāo)。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述調(diào)理電路固定在傳感器的側(cè)面。

以上結(jié)構(gòu)將調(diào)理電路固定在傳感器的側(cè)面，而不是像其它壓力傳感器調(diào)理電路板設(shè)置在敏感芯體的正上方，固定在側(cè)面可以減小單個(gè)傳感器的高度，為通信電路板讓出安裝空間。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述調(diào)理電路包括三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路LM117、儀表放大器AD620和外圍電路；所述AD620連接傳感器電橋，并通過電容與LM117連接；所述LM117為傳感器和AD620提供電源。

以上調(diào)理電路，具有響應(yīng)速度快，工作電壓寬、功耗低，工作可靠，生產(chǎn)調(diào)試方便等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述外殼采用不銹鋼外殼，所述不銹鋼外殼的化學(xué)研磨拋光溶液的組成成分按濃度的比例為：30％H₂O₂ 150-220ml / L；H₂SO₄5 ml / L；穩(wěn)定劑10g/ L；所述化學(xué)研磨拋光溫度為50-70℃，拋光時(shí)間為5-10min。

化學(xué)研磨拋光后，不銹鋼外殼表面平滑性、光澤性、耐蝕性、抗粘附性、美觀性、清潔衛(wèi)生性等極大的提高，處理后的工件表面光滑，細(xì)菌污垢等雜質(zhì)被清除而且不易粘附，使用方便成本低。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、壓力傳感器的集成度高，Y形三通結(jié)構(gòu)將兩個(gè)傳感器同方向固定在一個(gè)傳感器的引壓接口上，節(jié)約了空間，集成多個(gè)傳感器；調(diào)理電路固定在傳感器的側(cè)面，可以減小單個(gè)傳感器的高度，為通信電路板讓出安裝空間。

2、壓力傳感器的靈敏度高，U形壓敏電阻是基于長(zhǎng)條形電阻不改變阻值的情況下縮短電阻的長(zhǎng)度，使電阻處在應(yīng)力集中的區(qū)域，獲得較高的靈敏度；中間回形島結(jié)構(gòu)的彈性膜片受力分布集中，同時(shí)減小中心擾度，具有很好的線性度。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明中傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記：1為基底，2為硅襯層，3為彈性膜片，4為二氧化硅保護(hù)層，5為金屬層，6為壓敏電阻。

圖2是彈性膜片的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。

如圖1 ，本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，包括外殼、芯體和調(diào)理電路，所述外殼為密封結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)置有芯體和調(diào)理電路；所述芯體包括由至少兩個(gè)的壓力傳感器組成的壓力傳感器陣列；所述壓力傳感器包括基底、硅襯層、彈性膜片、二氧化硅保護(hù)層和金屬層；所述硅襯層為E形硅，所述基底為矩形硅，基底和硅襯層為連體結(jié)構(gòu)，基底與硅襯層之間為梯形空腔；所述硅襯層的中間部位設(shè)置有彈性膜片，彈性膜片上摻雜形成壓敏電阻，壓敏電阻上端設(shè)有二氧化硅保護(hù)層；所述二氧化硅保護(hù)層上表面兩端分別設(shè)置有金屬層。

如圖2，本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述彈性膜片為中間回形島結(jié)構(gòu)，膜片四個(gè)邊上分別連接有壓敏電阻，所述壓敏電阻為U形壓敏電阻。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述彈性膜片的邊長(zhǎng)為2000um，所述壓敏電阻的長(zhǎng)度為150um，壓敏電阻的寬度為20um。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述壓力傳感器陣列為Y形三通結(jié)構(gòu)，兩個(gè)傳感器同方向固定在一個(gè)傳感器的引壓接口上。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述壓力傳感器的制作方法為：在硅晶圓背面各向異性刻蝕形成空腔，刻蝕后的硅晶圓為硅襯層；在硅襯層的中部摻雜形成壓敏電阻；在硅襯層的正面上沉積二氧化硅保護(hù)層；在二氧化硅保護(hù)層的兩端分別濺射金屬層后經(jīng)剝離形成金屬互連線；將硅襯層與基底硅進(jìn)行鍵合封裝。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述調(diào)理電路固定在傳感器的側(cè)面。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述調(diào)理電路包括三端可調(diào)正穩(wěn)壓器集成電路LM117、儀表放大器AD620和外圍電路；所述AD620連接傳感器電橋，并通過電容與LM117連接；所述LM117為傳感器和AD620提供電源。

本發(fā)明一種高靈敏度集成壓力傳感器，所述外殼采用不銹鋼外殼，所述不銹鋼外殼的化學(xué)研磨拋光溶液的組成成分按濃度的比例為：30％H₂O₂ 150-220ml / L；H₂SO₄5 ml / L；穩(wěn)定劑10g/ L；所述化學(xué)研磨拋光溫度為50-70℃，拋光時(shí)間為5-10min。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。