CN110793705A - 一种谐振压力变送器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谐振压力变送器，具备压力传感器芯片、电路部、传感器基板、接合线、密封件，压力传感器芯片经由后述的凸块与电路部连接，电路部的背面通过粘接剂等固定在传感器基板，然后，传感器基板上的压力传感器芯片及电路部通过密封件以压力传感器芯片的背面露出的方式被密封，压力传感器芯片具有包括俯视矩形的表面及背面的扁平长方体形状的外形，传感器本体其底部形成压力敏感膜，在该压力敏感膜上形成有固有频率相同的两谐振器‑第一谐振器和第二谐振器。本发明能够提供可实现压力传感器的小型化的技术，采用双谐振器的结构设计，降低了温度的影响，改善传感器的压力灵敏度和线性度输出。

Description

一种谐振压力变送器

技术领域

本发明涉及一种谐振压力变送器。

背景技术

压力传感器主要检测气体或液体的压力，作为气压传感器或高度传感器、水压传感器而适用于各种装置。另外，近年来，作为将其用作高度传感器的情况的一个方面，具有向用于获得位置信息的导航装置的应用或向精确计测用户运动量的计测器的应用，其适用范围不断扩大。

作为这些压力传感器存在各种形式，而其中一种具备作为MEMS(Micro ElectroMechanical System)传感器芯片的膜片式压力传感器芯片。具备这种膜片式压力传感器芯片的绝对传感器相比于其他传感器大幅小型化，故而适于上述的向导航装置的应用或向活动量计的应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明方案如下：

具备压力传感器芯片、电路部、传感器基板、接合线、密封件，压力传感器芯片经由后述的凸块与电路部连接，电路部的背面通过粘接剂等固定在传感器基板，然后，传感器基板上的压力传感器芯片及电路部通过密封件以压力传感器芯片的背面露出的方式被密封，压力传感器芯片具有包括俯视矩形的表面及背面的扁平长方体形状的外形，在压力传感器芯片的表面的规定位置分别设有检测部、电极、导电图案；

传感器本体其底部形成压力敏感膜，在该压力敏感膜上形成有固有频率相同的两谐振器-第一谐振器和第二谐振器，其中，第一谐振器位于压力敏感膜的中央位置，第二敏感膜位于压力敏感膜的边缘位置； 盖板，通过阳极键合真空封装方式密封盖合于 SOI 片的上部，其在与压力敏感膜对应的位置形成空腔 ；数据处理单元，用于利用第一谐振器的谐振频率 f1和第二谐振器的谐振频率 f2的差频信息计算得到压力 P 的信息，还可以利用第一谐振器的谐振频率 f1和第二谐振器 150 的谐振频率 f 2的和频信息计算得到传感器的温度信息。

有益效果：根据本发明，能够提供可实现压力传感器的小型化的技术，采用双谐振器的结构设计，利用双谐振器的差频输出表征传感器的压力特性，降低了温度的影响，改善传感器的压力灵敏度和线性度输出 ；在SOI 片背面制作引线孔，降低引线互连制作的复杂度，提高真空封装的可靠 性，同时，采用 SOI 过孔引线的方式，可通过金属溅射使器件层形成等电位，避免谐振器吸 合失效，提高流片成品率。

具体实施方式

以下，对本发明的实施方式进行详细说明。

本实施方式的压力传感器作为表面安装型装置而构成，具备压力传感器芯片、电路部、传感器基板、接合线、密封件，压力传感器芯片经由后述 的凸块与电路部连接，电路部的背面通过粘接剂等固定在传感器基板，然后，传感器基板上的压力传感器芯片及电路部通过密封件以压力传感器芯片的背面露出的方式被密封，压力传感器芯片具有包括俯视矩形的表面及背面的扁平长方体形状的外形，在压力传感器芯片的表面的规定位置分别设有检测部、电极、导电图案，另外，压力传感器芯片构成为，在检测部的周围形成有从表面贯通到背面的贯通槽，仅由未形成该贯通槽的连接部保持检测部，压力传感器芯片通过使背面侧基板及表面侧基板贴合而构成，上述压力传感器芯片的表面由表面侧基板的一对主表面中的非贴合面而构成，上述压力传感 器芯片的背面由背面侧基板的一对主表面中的非贴合面而构成。

传感器本体其底部形成压力敏感膜，在该压力敏感膜上形成有固有频率相同的两谐振器-第一谐振器和第二谐振器，其中，第一谐振器位于压力敏感膜的中央位置，第二敏感膜位于压力敏感膜的边缘位置； 盖板，通过阳极键合真空封装方式密封盖合于 SOI 片的上部，其在与压力敏感膜对应的位置形成空腔 ；数据处理单元，用于利用第一谐振器的谐振频率 f1和第二谐振器的谐振频率 f2的差频信息计算得到压力 P 的信息，还可以利用第一谐振器的谐振频率 f1和第二谐振器 150 的谐振频率 f 2的和频信息计算得到传感器的温度信息。

通过这样地构成，例如在外部环境的温度发生变化的情况下，能够大幅减轻随着传感器基板或电路部等线膨胀系数不同的部件而产生的应力向膜片的传递，并能够抑制对测定值的影响。作为对压力传感器芯片的性能造成影响的特性之一，具有传感器输出滞后。在压力传感器芯片上附加的压力为零的情况和为额定压力的情况下各自的输出电流(或电压) 值之间划出理想直线，求出其与实测电流(或电压)值之间的差作为误差值，压力上升时的 误差值与压力下降时的误差值之差的绝对值相对于满量程以百分比表示传感器输出滞后。 该传感器输出滞后越小越好，在传感器输出滞后小的情况下，可实现检测精度的高精度化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等 同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种谐振压力变送器，其特征在于，其方案如下：

具备压力传感器芯片、电路部、传感器基板、接合线、密封件，压力传感器芯片经由后述的凸块与电路部连接，电路部的背面通过粘接剂等固定在传感器基板，然后，传感器基板上的压力传感器芯片及电路部通过密封件以压力传感器芯片的背面露出的方式被密封，压力传感器芯片具有包括俯视矩形的表面及背面的扁平长方体形状的外形，在压力传感器芯片的表面的规定位置分别设有检测部、电极、导电图案；

传感器本体其底部形成压力敏感膜，在该压力敏感膜上形成有固有频率相同的两谐振器-第一谐振器和第二谐振器，其中，第一谐振器位于压力敏感膜的中央位置，第二敏感膜位于压力敏感膜的边缘位置； 盖板，通过阳极键合真空封装方式密封盖合于 SOI 片的上部，其在与压力敏感膜对应的位置形成空腔 ；数据处理单元，用于利用第一谐振器的谐振频率 f1和第二谐振器的谐振频率 f2的差频信息计算得到压力 P 的信息，还可以利用第一谐振器的谐振频率 f1和第二谐振器 150 的谐振频率 f 2的和频信息计算得到传感器的温度信息。