CN105241584A - 一种电容式压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电容式压力传感器，包括固定电极与移动电极，移动电极包括上移动电极与下移动电极，上移动电极呈片状且底面设有环形凹槽，下移动电极由固支框、固支梁与移动质量块相键合构成，固支梁水平设于固支框内顶部，移动质量块设于固支梁底面中心；上移动电极感受到外部压力后，将压力传递给固支梁，使移动质量块朝向固定电极移动，移动质量块与固定电极间距的变化带来电容的变化，实现压力的测量，由于移动质量块的移动为整体平行移动，所以电容的变化具有良好的线性度，不会出现传统结构中移动电极不规则变形的情况，具有较高的线性度。
Description
技术领域
本发明涉及微机电领域，具体是一种电容式压力传感器。
背景技术
微机电压力传感器因其尺寸小、性能好、可靠性高、成本低而得到发展，广泛应用于工业、制造、医学和汽车等多个领域。目前，市场主流的微机电压力传感器分为两种：电容式和压阻式。相比于压阻式压力传感器，电容式压力传感器具有高灵敏度、良好的温度特性、低功耗、易与微机接口等方面的优点。现有的电容式压力传感器一般包括固定电极与移动电极，移动电极形变向固定电极移动，产生电容的变化，从而传递出受力而改变的电信号，完成力的传感过程，但是移动电极的形变不是平行运动，这就导致了电容变化的非线性现象，电容式压力传感器的线性度差，影响器件性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电容式压力传感器，该传感器具有良好的线性度，能够提高器件性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种电容式压力传感器，包括固定电极与移动电极，所述移动电极包括上移动电极与下移动电极，上移动电极呈片状且底面设有环形凹槽，下移动电极由固支框、固支梁与移动质量块构成，所述固支梁水平设于固支框内顶部，移动质量块设于固支梁底面中心，移动质量块顶面与底面均为平面；固支梁顶面中部与上移动电极的底面中部相键合，所述固支框的顶部与上移动电极的底面边缘相键合，固支框的底部与固定电极的顶部相键合；固支框与固定电极的键合处设有绝缘氧化层。
进一步的，所述固支梁呈“一”字型或“十”字型。
进一步的，所述固定电极的凹槽底部设有一组凸点，所述凸点位于移动质量块的下方。
本发明的有益效果是，上移动电极感受到外部压力后，将压力传递给固支梁，使移动质量块朝向固定电极移动，移动质量块与固定电极间距的变化带来电容的变化，实现压力的测量，由于移动质量块的移动为整体平行移动，所以电容的变化具有良好的线性度，不会出现传统结构中移动电极不规则变形的情况，提高器件性能。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中上移动电极的仰视图；
图3是本发明中带“一”字型固支梁的下移动电极俯视图；
图4是本发明中带“十”字型固支梁的下移动电极俯视图。
具体实施方式
结合图1～图3所示，本发明提供一种电容式压力传感器，包括固定电极3与移动电极，所述移动电极包括上移动电极1与下移动电极2，上移动电极1呈薄膜状且底面设有环形凹槽1a，下移动电极2由固支框2a、固支梁2b与移动质量块2c相键合构成，所述固支梁2b呈“一”字型，固支梁2b水平设于固支框2a内顶部，且位于固支框2a的中间；移动质量块2c设于固支梁2b底面中心，移动质量块2c顶面与底面均为平面；固支梁2b顶面中部与上移动电极1的底面中部相键合，所述固支框2a的顶部与上移动电极1的底面边缘相键合；固定电极3的顶部设有凹槽3c，固支框2a的底部与固定电极3的顶部相键合；固支框2a与固定电极3的键合处还设有绝缘氧化层3b。凹槽3c内底部设有一组凸点3a，所述凸点3a位于移动质量块2c的下方。结合图4所示，固支梁2b也可为“十”字型，移动质量块2c设于十字中心。所述上移动电极1与固定电极3上还分别设有用于制作金属引线的第一金属PAD点4a与第二金属PAD点4b。
所述上移动电极1、下移动电极2与固定电极3均可采用SOI硅片或是单晶硅片制作，相互之间硅硅键合，形成三层全硅结构。本发明中的上移动电极1、固支框2a与固定电极3可以为相互对应的矩形，也可为相互对应的圆形，也即本发明所提供的电容式压力传感器的外形不受限制。
通过在上移动电极1的底面设置环形凹槽1a，使上移动电极形成感知外界压力的膜结构；上移动电极感受到外部压力后，将压力传递给固支梁2b，固支梁2b发生形变带动移动质量块2c朝向固定电极3移动，移动质量块2c与固定电极3间距的变化带来电容的变化，实现压力的测量，由于移动质量块2c的移动为整体平行移动，所以电容的变化具有良好的线性度，不会出现传统结构中移动电极不规则变形的情况，具有较高线性度。凸点3a能够防止移动质量块2c与固定电极3发生粘连，提高传感器的可靠性。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (3)
1.一种电容式压力传感器，包括固定电极与移动电极，其特征在于，所述移动电极包括上移动电极与下移动电极，上移动电极呈片状且底面设有环形凹槽，下移动电极由固支框、固支梁与移动质量块相键合构成，所述固支梁水平设于固支框内顶部，移动质量块设于固支梁底面中心，移动质量块顶面与底面均为平面；固支梁顶面中部与上移动电极的底面中部相键合，所述固支框的顶部与上移动电极的底面边缘相键合；所述固定电极的顶部设有凹槽，固支框的底部与固定电极的顶部相键合；固支框与固定电极的键合处还设有绝缘氧化层。
2.根据权利要求1所述的一种电容式压力传感器，其特征在于，所述固支梁呈“一”字型或“十”字型。
3.根据权利要求1或2所述的一种电容式压力传感器，其特征在于，所述固定电极的凹槽底部设有一组凸点，所述凸点位于移动质量块的下方。
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| CN201510659878.0A CN105241584A (zh) | 2015-10-14 | 2015-10-14 | 一种电容式压力传感器 |
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Country Status (1)
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| CN (1) | CN105241584A (zh) |
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- 2015-10-14 CN CN201510659878.0A patent/CN105241584A/zh active Pending
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