一种硅基双岛结构石英梁谐振式微压力传感器

摘要

一种硅基双岛结构石英梁谐振式微压力传感器，包括壳体，壳体的空腔通过压力孔与大气相通，壳体空腔内配置有传感器芯片，传感器芯片包括石英梁、硅基底和玻璃基底，玻璃基底的进气孔与壳体底部的压力孔正对，硅基底与玻璃基底封接，石英梁基座粘接在硅基底的凸台上，石英梁基座上的压焊块和两电极引脚连接，压环和壳体上部螺纹连接，压环上的螺纹孔与壳体的空腔相连通，硅基底的背面腐蚀凹腔形成两个硅岛，利用石英的逆压电效应驱动石英梁自激振荡，当振动频率等于石英梁的固有频率时发生谐振，在闭环控制系统下对谐振频率进行检测，谐振频率的变化量表征待测气体压力的大小，从而实现外界气体压力的测量，具有高灵敏度、高精度、高分辨率的优点。

主权项

一种硅基双岛结构石英梁谐振式微压力传感器，包括壳体（1），其特征在于：壳体（1）的空腔与壳体（1）上底部的压力孔（9）连通，压力孔（9）与大气相通，壳体（1）空腔内配置有传感器芯片和两个电极引脚（10），传感器芯片由上至下依次是石英梁（5）、硅基底（7）和玻璃基底（8），玻璃基底（8）与壳体（1）的空腔底部用环氧树脂胶粘接，并且玻璃基底（8）的进气孔（8‑3）与压力孔（9）对正，硅基底（7）与玻璃基底（8）通过粘接或静电键合封接在一起，石英梁（5）两端基座粘接在硅基底（7）对应的凸台上，石英梁（5）基座上的压焊块（5‑5）、（5‑6）和两电极引脚（10）通过超声热压焊用金丝（6）连接在一起，压环（3）和壳体（1）上部通过螺纹连接固定在一起，连接处设有弹性密封圈（2），压环（3）上的螺纹孔（4）与壳体（1）的空腔相连通；所述的硅基底（7）正面经过ICP刻蚀形成“工”字型凹槽（7‑3）和两个相同的第一矩形凹槽（7‑4）、第二矩形凹槽（7‑5），正面未被刻蚀区域形成了两个矩形粘接凸台（7‑1）和（7‑2），第一矩形粘接凸台（7‑1）上制作了第一对准标记（7‑6）和第二对准标记（7‑7），第二矩形粘接凸台（7‑2）上制作了第三对准标记（7‑8）和第四对准标记（7‑9），硅基底（7）的背面腐蚀凹腔形成第一硅岛（7‑10）和第二硅岛（7‑11），经正面和背面腐蚀后，硅基底（7）上的“工”字型凹槽（7‑3）所对应的区域即构成压力敏感膜（7‑12）。