一种新型梁膜岛结构高压传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，具体是一种新型梁膜岛结构高压传感器。

背景技术：

压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。高压传感器是工业实践中较为常用的一种压力传感器，其广泛应用于各种工业动化环境、水利水电工程、交通建筑设备、生产自控系统、航空航天技术、船舶技术、大型液压设备、输送管道等区域。随着现代化建设及科学试验的发展，动态压力测量应用的领域越来越广泛。例如，弹药爆破产生的瞬间压力的测量；汽车在运动中的称重；航天火箭起飞时产生的压力测量。

现阶段，微机电系统mems微传感器得到广泛应用并获得了巨大成功，人们对之期望越来越高，希望通过微机电系统mems技术实现人类对各种物理世界所提供的信息进行感知。就压阻式压力传感器来说，其小尺寸、良好的输入输出线性关系、工艺成熟等优点，已经被广泛应用于汽车、移动电话及医疗器械等领域。相比较电容式的复杂集成电路，压阻式压力传感器只集成了一个简单的惠斯通电桥来获取信号，并且作为敏感元件的材料硅，其加工成本要远低于谐振式压力传感器所采用的昂贵石英，并且其性能的提高也通过压力传感器结构的改进而有所突破。

目前“田”字型梁膜结构的微压传感器虽然具有高灵敏度、高线性的特点，但是其应用范围只处于微压阶段，对于解决军事爆破、工程实际中一些变化频率高、压力波形上升快陡的动态高压的测量有一定的限制。为此，我们提出一种新型梁膜岛结构高压传感器。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种新型梁膜岛结构高压传感器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种新型梁膜岛结构高压传感器，包括第一硅质基底、第二硅质基底、金属导线和焊盘，所述第一硅质基底的正面设有刻蚀形成的岛结构，所述第一硅质基底的背面设有腐蚀形成的圆形凹坑，所述第一硅质基底与正面的岛形成岛膜结构；

所述第二硅质基底上设有腐蚀形成的第一梁和第二梁，所述第二硅质基底背面设有刻蚀形成的岛结构，所述第一梁、第二梁和第二硅质基底四周的梁与第二硅质基底背面的岛共同形成梁膜结构，所述第一梁和第二梁两端位置均设有压敏电阻，四个所述压敏电阻均通过金属导线与焊盘互相连接组成惠斯通电桥，所述第一硅质基底和第二硅质基底通过键合方式连接在一起。

作为本实用新型进一步的方案：所述第一硅质基底和第二硅质基底的大小相同。

作为本实用新型再进一步的方案：四个所述压敏电阻均为2-4折的单一压阻条。

作为本实用新型再进一步的方案：所述金属导线采用铜线。

作为本实用新型再进一步的方案：所述第一梁和第二梁相互垂直。

作为本实用新型再进一步的方案：所述第一硅质基底和第二硅质基底均为矩形结构。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的优势体现为，采用以“田”字结构为核心的梁膜岛结构，“田”字结构是为了增加敏感膜片的灵敏度。岛结构的存在，增加了“田”字结构的测量量程，降低了结构的挠度变化，使敏感膜片不会因为压力冲击过大而失真。

附图说明

图1为一种新型梁膜岛结构高压传感器的结构示意图。

图2为一种新型梁膜岛结构高压传感器中的截面结构示意图。

图3为一种新型梁膜岛结构高压传感器中布线方式的结构示意图。

其中：1第一硅质基底、2第二硅质基底、3压敏电阻、4金属导线、5焊盘、6第一梁、7第二梁。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型实施例中，一种新型梁膜岛结构高压传感器，包括第一硅质基底1、第二硅质基底2、金属导线4和焊盘5，所述第一硅质基底1的正面设有刻蚀形成的岛结构，所述第一硅质基底1的背面设有腐蚀形成的圆形凹坑，所述第一硅质基底1与正面的岛形成岛膜结构；

所述第二硅质基底2上设有腐蚀形成的第一梁6和第二梁7，所述第二硅质基底2背面设有刻蚀形成的岛结构，所述第一梁6、第二梁7和第二硅质基底2四周的梁与第二硅质基底2背面的岛共同形成梁膜结构，所述第一梁6和第二梁7两端位置均设有压敏电阻3，四个所述压敏电阻3均通过金属导线4与焊盘5互相连接组成惠斯通电桥，所述第一硅质基底1和第二硅质基底2通过键合方式连接在一起；所述第一硅质基底1和第二硅质基底2的大小相同；四个所述压敏电阻3均为2-4折的单一压阻条；所述金属导线4采用铜线；所述第一梁6和第二梁7相互垂直；所述第一硅质基底1和第二硅质基底2均为矩形结构；本实用新型采用两层膜结构，第一层膜片为第一硅质基底1与正面的岛形成岛膜结构，第二层膜片为第一梁6、第二梁7和第二硅质基底2四周的梁与第二硅质基底2背面的岛共同形成梁膜结构，其作用主要是承接外界压力冲击后进行缓冲，并均匀的将剩余压力冲击传递给第二层膜片，使第二层膜片所受压力冲击降低，能够使应力集中处的应力小于65mpa。

本实用新型的工作原理是：本实用新型采用两层膜结构，第一层膜片为第一硅质基底1与正面的岛形成岛膜结构，第二层膜片为第一梁6、第二梁7和第二硅质基底2四周的梁与第二硅质基底2背面的岛共同形成梁膜结构，其作用主要是承接外界压力冲击后进行缓冲，并均匀的将剩余压力冲击传递给第二层膜片，使第二层膜片所受压力冲击降低，能够使应力集中处的应力小于65mpa；在对外界的压力进行缓冲以后，依然能均匀的将压力冲击传递到上层敏感膜片。上层敏感膜片的结构采用以“田”字结构为核心的梁膜岛结构，“田”字结构是为了增加敏感膜片的灵敏度。岛结构的存在，增加了“田”字结构的测量量程，降低了结构的挠度变化，使敏感膜片不会因为压力冲击过大而失真。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：

1.一种新型梁膜岛结构高压传感器，包括第一硅质基底(1)、第二硅质基底(2)、金属导线(4)和焊盘(5)，其特征在于：所述第一硅质基底(1)的正面设有刻蚀形成的岛结构，所述第一硅质基底(1)的背面设有腐蚀形成的圆形凹坑，所述第一硅质基底(1)与正面的岛形成岛膜结构；

所述第二硅质基底(2)上设有腐蚀形成的第一梁(6)和第二梁(7)，所述第二硅质基底(2)背面设有刻蚀形成的岛结构，所述第一梁(6)、第二梁(7)和第二硅质基底(2)四周的梁与第二硅质基底(2)背面的岛共同形成梁膜结构，所述第一梁(6)和第二梁(7)两端位置均设有压敏电阻(3)，四个所述压敏电阻(3)均通过金属导线(4)与焊盘(5)互相连接组成惠斯通电桥，所述第一硅质基底(1)和第二硅质基底(2)通过键合方式连接在一起。

2.根据权利要求1所述的一种新型梁膜岛结构高压传感器，其特征在于，所述第一硅质基底(1)和第二硅质基底(2)的大小相同。

3.根据权利要求1所述的一种新型梁膜岛结构高压传感器，其特征在于，四个所述压敏电阻(3)均为2-4折的单一压阻条。

4.根据权利要求1所述的一种新型梁膜岛结构高压传感器，其特征在于，所述金属导线(4)采用铜线。

5.根据权利要求1所述的一种新型梁膜岛结构高压传感器，其特征在于，所述第一梁(6)和第二梁(7)相互垂直。

6.根据权利要求1所述的一种新型梁膜岛结构高压传感器，其特征在于，所述第一硅质基底(1)和第二硅质基底(2)均为矩形结构。

技术总结
本实用新型公开了一种新型梁膜岛结构高压传感器，包括第一硅质基底、第二硅质基底、金属导线和焊盘，所述第一硅质基底的正面设有刻蚀形成的岛结构，所述第一硅质基底的背面设有腐蚀形成的圆形凹坑，所述第一硅质基底与正面的岛形成岛膜结构；本实用新型采用两层膜结构，第一层膜片为第一硅质基底与正面的岛形成岛膜结构，第二层膜片为第一梁、第二梁和第二硅质基底四周的梁与第二硅质基底背面的岛共同形成梁膜结构，其作用主要是承接外界压力冲击后进行缓冲，并均匀的将剩余压力冲击传递给第二层膜片，使第二层膜片所受压力冲击降低，能够使应力集中处的应力小于65MPa。

技术研发人员：毛彦博;田边;刘金涛;李富乐;付信忠;汪升森;孙立勇;刘佳林;郭晨晨;张赟
受保护的技术使用者：明石创新(烟台)微纳传感技术研究院有限公司
技术研发日：2020.09.21
技术公布日：2021.03.12