CN114088282B - 压力传感器 - Google Patents

压力传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN114088282B
CN114088282B CN202111404667.4A CN202111404667A CN114088282B CN 114088282 B CN114088282 B CN 114088282B CN 202111404667 A CN202111404667 A CN 202111404667A CN 114088282 B CN114088282 B CN 114088282B
Authority
CN
China
Prior art keywords
electrode member
adjusting
contact area
pressure sensor
thermal expansion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111404667.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114088282A (zh
Inventor
张锋
胡蕾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Huacheng Electronics Co ltd
Original Assignee
Beijing Sevenstar Flow Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Sevenstar Flow Co Ltd filed Critical Beijing Sevenstar Flow Co Ltd
Priority to CN202111404667.4A priority Critical patent/CN114088282B/zh
Publication of CN114088282A publication Critical patent/CN114088282A/zh
Priority to EP22897710.4A priority patent/EP4439032A1/en
Priority to TW111144125A priority patent/TWI832567B/zh
Priority to KR1020247016840A priority patent/KR20240090684A/ko
Priority to PCT/CN2022/132796 priority patent/WO2023093627A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114088282B publication Critical patent/CN114088282B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • G01L19/04Means for compensating for effects of changes of temperature, i.e. other than electric compensation
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L19/00Details of, or accessories for, apparatus for measuring steady or quasi-steady pressure of a fluent medium insofar as such details or accessories are not special to particular types of pressure gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/12Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

本发明提供一种压力传感器,包括第一支座和电极件,其中,第一支座上设置有用于支撑电极件的支撑部,且在电极件与支撑部彼此相对的两个表面之间依次叠置有多个调整件;电极件、多个调整件和第一支座的热膨胀系数沿由电极件至支撑部的方向逐个递增。本发明提供的压力传感器,可以解决因温度发生变化引起的零件间相对位移的问题。

Description

压力传感器
技术领域
本发明涉及半导体制造领域,具体地,涉及一种压力传感器。
背景技术
在半导体领域,在采用刻蚀等方法生产芯片时,通常要求对工艺气体的压力有很高精度的监测,以便对气体的压力、流量等做出精确的控制,从而生产出高质量的产品。
现有的压力传感器包括上支座、电极件、下支座和动膜,其中,上支座、动膜和下支座依次叠置,三者均为金属导体件,且通过焊接等方式连接在一起,其中,在上支座的顶部开口处设置有顶盖,该顶盖、动膜和上支座之间构成上空间,动膜与下支座之间构成下空间,上空间的压力是已知的,通常情况下处于高真空状态,其压力值设为Pr;下空间通过管路与被测空间连通,其压力值设为Px。当Px变大时,动膜会因受到向上的力变大而向上凸起。电极件为绝缘体,其上、下表面分别覆盖有金属层,两层金属层通过设置在电极件中的通孔内壁上的金属层电导通,这样,动膜的上表面和电极件的下表面上的金属层将组成一个平板电容,此电容的电容值C与动膜的上表面和电极件的下表面上的金属层之间的距离d有如下关系:
C=εS/d
其中,S为动膜的上表面和电极件的下表面上的金属层彼此相对的面积;ε为动膜的上表面和电极件的下表面之间的物质的介电常数。当Px变化时,动膜发生变化,距离d随之变化,电容值C也随之变化;电极件的上表面上的金属层通过导线连接到电路板上,以检测电容值C的变化,进而计算出Px的大小。
上支座的内壁上通常设置有台阶,用于支撑电极件,但是,由于电极件是绝缘体(例如陶瓷),而上支座是金属,上支座的热膨胀系数大于绝缘体的热膨胀系数,导致在温度发生变化时,两者膨胀的程度不同,从而可能会在二者之间发生粘滑现象,进而产生一定的相对位移。虽然在温度恢复至原先的数值之后,二者的相对位置也会大致回到原来的状态,但是却存在极小的不同,而这些不同,会对电极件与动膜之间的相对位置产生影响,进而影响最终压力的测量精度。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提出了一种压力传感器,其可以解决因温度发生变化引起的零件间相对位移的问题。
为实现本发明的目的而提供一种压力传感器,包括第一支座和电极件,其中,所述第一支座上设置有用于支撑所述电极件的支撑部,且在所述电极件与所述支撑部彼此相对的两个表面之间依次叠置有多个调整件;
所述电极件、所述多个调整件和所述第一支座的热膨胀系数沿由所述电极件至所述支撑部的方向逐个递增。
可选的,各个所述调整件的热膨胀系数满足以下公式:
其中,Cm为自最靠近所述电极件的所述调整件算起,第M个调整件的热膨胀系数,M=1,2,...,N;N为所述调整件的个数,N大于等于2;dC=Cc-Ca,Ca为所述电极件的热膨胀系数;Cc为所述第一支座的热膨胀系数;f为在预设范围内的数值,所述预设范围为大于等于N/(N+1),且小于等于(N+2)/(N+1)。
可选的,通过增大指定压力、摩擦系数和总厚度中的至少一者,来增大各个所述调整件在热膨胀时的切应变变形;其中,所述指定压力为沿由所述电极件至所述支撑部的方向向所述电极件施加的压力;所述摩擦系数包括所述调整件与所述电极件之间的第一摩擦系数、所述调整件与所述支撑部之间的第二摩擦系数以及相邻两个所述调整件之间的第三摩擦系数;所述总厚度为所有的所述调整件的厚度之和。
可选的,所述指定压力大于等于250N;所述第一摩擦系数、所述第二摩擦系数以及所述第三摩擦系数均大于等于0.1;所述总厚度大于等于0.4mm。
可选的,通过减小接触面积、比值、所述调整件的切变模量和所述调整件的弹性模量中的至少一者,来增大各个所述调整件在热膨胀时的切应变变形;其中,所述接触面积包括所述调整件与所述电极件之间的第一接触面积、所述调整件与所述支撑部之间的第二接触面积以及相邻两个所述调整件之间的第三接触面积;
各所述调整件均为圆环,所述比值包括所述第一接触面积与所述圆环的径向宽度的第一比值、所述第二接触面积与所述圆环的径向宽度的第二比值以及所述第三接触面积与所述圆环的径向宽度的第三比值,所述径向宽度为所述调整件的外半径和内半径之差。
可选的,所述第一接触面积、所述第二接触面积和所述第三接触面积均小于等于150mm2;所述第一比值、所述第二比值和所述第三比值均小于等于100mm;所述调整件的切变模量小于等于100GPa;所述调整件的弹性模量小于等于250GPa。
可选的,至少一个调整件的至少一个接触表面为凹凸面。
可选的,每个所述调整件均为环形,所述凹凸面中的凹进区域和凸出区域沿所述调整件的圆周方向相间设置。
可选的,所述调整件为两个,分别为由所述电极件至所述支撑部的方向依次设置的第一调整件和第二调整件,其中,所述第一调整件的至少一个接触表面为所述凹凸面;所述第二调整件的两个接触表面均为平面或者至少一个接触表面为所述凹凸面。
可选的,所述电极件、各个所述调整件和所述支撑部中任意相邻的两者之间相互独立或者相互连接。
可选的,至少一个所述调整件的热膨胀系数沿由所述电极件至所述支撑部的方向递增。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的压力传感器,其通过在电极件与第一支座的支撑部彼此相对的两个表面之间依次叠置有多个调整件,各个调整件可以通过在温度变化时产生微观变形、切应变变形的方式“吸收”电极件与支撑部之间的至少一部分相对位移,同时通过使电极件、多个调整件和第一支座的热膨胀系数沿由电极件至支撑部的方向逐个递增,可以使多个调整件“吸收”相对位移的作用均匀化,从而使各个调整件均能够发挥作用,在整体上实现利用率最大化。由此,可以有效减小或消除电极件与支撑部之间的相对位移,保证压力传感器的测量精度不会受到影响。此外,本发明提供的压力传感器,其多个调整件叠置在电极件与支撑部之间,而无需进行任何加工,结构简单,降低了零件的加工难度。
附图说明
图1为本发明实施例提供的压力传感器的外部结构图;
图2为本发明实施例提供的压力传感器的内部结构分解图;
图3为本发明实施例采用的第一支座的支撑部、电极件和调整件在温度发生变化前的剖视图;
图4为本发明实施例采用的第一支座的支撑部、电极件和调整件在温度发生变化后的剖视图;
图5为本发明实施例采用的第一个调整件的结构图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图来对本发明提供的压力传感器进行详细描述。
请一并参阅图1和图2,本发明实施例提供的压力传感器,其包括第一支座1、第二支座2、动膜3、电极件4、两个调整件(51,52)、顶盖6、管路7、导线8、弹性件9和支撑环10。其中,第一支座1、动膜3和第二支座2沿图1中压力传感器的轴线A由上而下依次设置,三者均采用导电的金属材料制作,且通过焊接等的方式连接在一起。并且,第一支座1的顶部设置有顶盖6,用以密封第一支座1的顶部开口,并且,弹性件9和支撑环10均位于顶盖6和电极件4之间,支撑环10位于弹性件9的下方,用于支撑弹性件9;该弹性件9在顶盖6安装于第一支座1上时,处于被压缩状态,从而可以沿图1中沿轴线A,且由上而下的方向向电极件4施加的压力。弹性件9例如可以为压缩弹簧。该顶盖6、动膜3和第一支座1之间构成上空间,动膜3与第二支座2之间构成下空间,上空间的压力是已知的,通常情况下处于高真空状态,其压力值设为Pr;下空间通过管路7与被测空间连通,其压力值设为Px。当Px变大时,动膜3会因受到向上的力变大而向上凸起。
电极件4采用绝缘材料(例如陶瓷)制作,其下表面覆盖有第一金属层42,上表面覆盖有第二金属层43,第一金属层42和第二金属层43通过设置在电极件4中的通孔44内壁上的金属层(图中未示出)电导通,动模3和第一金属层42之间具有预设距离,这样,动膜3和第一金属层42将组成一个平板电容,此电容的电容值C与动膜3和第一金属层42之间的距离d有如下关系:
C=εS/d
其中,S为动膜3和第一金属层42彼此相对的面积;ε为动膜3和第一金属层42之间的物质的介电常数。当Px变化时,动膜3发生变化(例如向上凸起),动模3和第一金属层42之间的距离d随之变化,电容值C也随之变化;第二金属层43通过导线8连接到电路板(图中未示出)上,以检测电容值C的变化,进而计算出Px的大小。
而且,第一支座1上设置有用于支撑电极件4的支撑部11,具体地,电极件4的边缘处(不包含第一金属层42和第二金属层43)设置有环形凸台41,该环形凸台41由支撑部11支撑。但是,由于电极件4采用绝缘材料(例如陶瓷)制作,而第一支座1采用金属材料制作,第一支座1的热膨胀系数大于电极件4的热膨胀系数,在这种情况下,如果支撑部11与电极件4直接接触,在温度发生变化时,两者可能会因膨胀程度不同而在二者之间发生粘滑现象,进而产生一定的相对位移。虽然在温度恢复至原先的数值之后,二者的相对位置也会大致回到原来的状态,但是却存在极小的不同,而这些不同,会对电极件4与动膜3之间的相对位置产生影响,进而影响最终压力的测量精度。
为了解决上述问题,在本实施例中,请参阅图3,在电极件4的环形凸台41与支撑部11彼此相对的两个表面(即,环形凸台41的下表面411和支撑部11的上表面111)之间依次叠置有两个调整件(51,52),且电极件4、两个调整件(51,52)和第一支座1的热膨胀系数沿由电极件4至支撑部11的方向(即,图1中沿轴线A,且由上而下的方向)逐个递增,即,电极件4的热膨胀系数小于第一调整件51的热膨胀系数小于第二调整件52的热膨胀系数小于第一支座1的热膨胀系数。
当然,在实际应用中,根据具体需要,例如调整电极件4与动膜3之间的间距、减小或消除电极件4与支撑部11之间的相对位移等等,还可以将调整件的数量设定为三个、四个或者五个以上,本发明并不以此为限。
在一些可选的实施例中,本发明对各个调整件的材料没有特别的限定,只要其热膨胀系数满足上述条件即可。
在一些可选的实施例中,至少一个调整件均为环形,例如圆环。
借助各个调整件在温度变化时产生微观变形和切应变变形,可以“吸收”电极件4与第一支座1的支撑部11之间的至少一部分相对位移,所谓“吸收”相对位移,是指每个调整件通过自身的变形可以将与之接触的电极件4或者支撑部11或者其他调整件的至少一部分位移抵消,以达到减小或者消除电极件4与支撑部11之间的相对位移的目的。
而且,通过使电极件4、多个调整件和第一支座1的热膨胀系数沿由电极件4至支撑部11的方向(即,图1中沿轴线A,且由上而下的方向)逐个递增,可以减小电极件4、多个调整件和支撑部11中各相邻零件间的热膨胀系数的差异,使多个调整件“吸收”相对位移的作用均匀化,从而使各个调整件均能够发挥作用,在整体上实现利用率最大化。例如,假设电极件4与支撑部11之间有30个单位的相对位移,如果利用三个调整件来吸收这些相对位移,那么最有效的方式是每个调整件吸收10个单位的相对位移,从而可以完全消除电极件4与支撑部11之间的相对位移。
由此,本发明实施例提供的压力传感器,其可以有效减小或消除电极件4与支撑部11之间的相对位移,保证压力传感器的测量精度不会受到影响。此外,多个调整件叠置在电极件4与支撑部11之间,而无需进行任何加工,结构简单,降低了零件的加工难度。
在一些可选的实施例中,各个调整件的热膨胀系数可以满足以下公式:
其中,Cm为自最靠近电极件4的调整件算起,第M个调整件的热膨胀系数,M=1,2,...,N;N为调整件的个数,N大于等于2;Ca为电极件4的热膨胀系数;dC=Cc-Ca,Cc为第一支座1的热膨胀系数;f为在预设范围内的数值,该预设范围为大于等于N/(N+1),且小于等于(N+2)/(N+1)。
借助上述公式,可以在满足电极件4、N个调整件和第一支座1的热膨胀系数沿由电极件4至支撑部11的方向(即,图1中沿轴线A,且由上而下的方向)逐个递增的条件下,每个调整件的热膨胀系数均可以在上述预设范围内自由调整,即,可以对每个调整件对应的f值单独进行调整,以满足具体需求,从而既可以增加调整的灵活性,又可以扩大热膨胀系数的选择范围。
以两个调整件(51,52)为例,在温度发生变化时,电极件4与支撑部11分别与两个调整件(51,52)之间首先会产生静摩擦力,此时两个调整件(51,52)在微观上会发生形变(即,微观形变),同时静摩擦力会在两个调整件(51,52)中产生沿径向(即,X方向)的切应力τ,进而两个调整件(51,52)会有切应变γ。切应力τ和切应变γ的关系满足下述公式:
τ=Gγ,
其中,G为调整件的切变模量。
如图3所示,在电极件4受到沿由电极件4至支撑部11的方向(即,图1中沿轴线A,且由上而下的方向)的压力时,两个调整件(51,52)被夹紧于电极件4与支撑部11之间,在温度变化之前,两个调整件(51,52)的横截面形状是矩形。如图4所示,当温度上升时,第一支座1的热膨胀系数最大,其支撑部11沿径向向外(即,X方向)膨胀最多,此时由于第二调整件52与支撑部11之间的接触面,第二调整件52与第一调整件51之间的接触面,以及第一调整件51与电极件4之间的接触面均存在静摩擦力,两个调整件(51,52)均产生切应变变形,即,两个调整件(51,52)的横截面形状变成了菱形,而电极件4和支撑部11之间的相对位置未发生变化,由此可知,这种切应变变形可以“吸收”电极件4与支撑部11之间在X方向上的至少部分的相对位移,使电极件4与支撑部11的相对位置保持不变。
但是,当温度变化过大时,可能会导致两个调整件(51,52)的微观变形和切应变变形均不足以支撑分别与电极件4与支撑部11之间的静摩擦力,此时电极件4与支撑部11之间会发生微小的粘滑现象,进而产生一定的相对位移。
为了解决上述问题,就需要调整件有足够大的切应变变形,才足以支撑分别与电极件4与支撑部11之间的静摩擦力,以保证电极件4与支撑部11之间不会产生相对位移。增大调整件的切应变变形的方式有多种,例如,可以通过增大指定压力、摩擦系数和总厚度中的至少一者,来增大各个调整件在热膨胀时的切应变变形;其中,上述指定压力为沿由电极件4至支撑部11的方向(即,图1中沿轴线A,且由上而下的方向)向电极件4施加的压力F。如图2所示,弹性件9在顶盖6安装于第一支座1上时,处于被压缩状态,该弹性件9向电极件4施加的压力即为上述压力F。通过增大压力F,可以增大上述摩擦系数,上述摩擦系数包括调整件与电极件4之间的第一摩擦系数、调整件与支撑部11之间的第二摩擦系数以及相邻两个调整件之间的第三摩擦系数。通过增大这些摩擦系数,可以增大调整件受到的切应力τ,根据关于切应力τ和切应变γ的上述公式可知,切应力τ越大,则切应变γ越大,从而可以增大切应变变形。另外,也可以通过调节至少一个零件的接触面的表面粗糙度,来直接增大这些摩擦系数。
上述总厚度为所有的调整件的厚度(即,图1中在轴线A方向上的尺寸)之和。例如,当调整件为圆环时,圆环的轴向尺寸即为调整件的厚度,圆环的轴向尺寸越大,其切应变变形越大,因此,通过增大上述总厚度,可以增大切应变变形。需要说明的是,各个调整件的厚度可以完全相同,也可以是一部分相同。
在一些可选的实施例中,为了调整件有足够大的切应变变形,上述指定压力大于等于250N;上述第一摩擦系数、上述第二摩擦系数以及上述第三摩擦系数均大于等于0.1;上述总厚度大于等于0.4mm。
在采用上述增大调整件的切应变变形的方式的基础上,还可以采用下述方式增大调整件的切应变变形,即:通过减小接触面积、比值、调整件的切变模量和调整件的弹性模量中的至少一者,来增大各个调整件在热膨胀时的切应变变形。
其中,上述接触面积包括调整件与电极件4之间的第一接触面积、调整件与支撑部11之间的第二接触面积以及相邻两个调整件之间的第三接触面积。当各调整件均为圆环时,上述比值包括第一接触面积与圆环的径向宽度的第一比值、第二接触面积与圆环的径向宽度的第二比值以及第三接触面积与圆环的径向宽度的第三比值。其中,径向宽度指调整件的外半径和内半径之差。
在一些可选的实施例中,为了调整件有足够大的切应变变形,上述第一接触面积、第二接触面积和第三接触面积均小于等于150mm2;上述第一比值、第二比值和第三比值均小于等于100mm;调整件的切变模量小于等于100GPa;调整件的弹性模量小于等于250GPa。
在一些可选的实施例中,减小上述接触面积的方式可以为:至少一个调整件的至少一个接触表面为凹凸面。该接触表面即为调整件的与支撑部11、电极件4或者其他的调整件相对的表面。借助该凹凸面,不仅可以减小上述接触面积,而且在对压力传感器的上空间进行抽真空时,由凹凸面的凹进区域和与之相邻的其他表面构成的缝隙有助于上空间中的气体的流通,从而可以使上空间中的气体排出的更彻底,进而提高上空间的真空度。优选的,至少一个调整件的两个接触表面均为凹凸面,这样可以进一步提高上空间中的气体的流通性。在实际应用或者,同一调整件上的两个凹凸面可以是对称的,也可以是非对称的。
作为一个具体实施例,每个调整件均为环形,上述凹凸面中的凹进区域和凸出区域沿调整件的圆周方向相间设置。例如,如图5所示,以第一调整件51为例,第一调整件51为圆环时,该圆环的两个接触表面(即,图5中朝上和朝下的环形端面)中的至少一者为上述凹凸面,且该凹凸面中的凹进区域和凸出区域沿圆环的圆周方向相间设置。例如,图5中示出的第一调整件51的上端面和下端面均为凹凸面,以上端面511为例,该上端面511包括三个凹进区域511a和三个凸出区域511b,且凹进区域511a和凸出区域511b相间设置,即,任意两个凹进区域511a不相邻,任意两个凸出区域511b不相邻,在这种情况下,只有各个凸出区域511b能够与支撑部11、电极件4或者其他的调整件相接触,而凹进区域511a不接触,从而可以减小上述接触面积。当然,在实际应用中,还可以采用其他任意结构的凹凸面,只要能够减小上述接触面积即可。
在上述具体实施例的基础上,进一步的,调整件为两个,两个调整件分别为由电极件4至支撑部11的方向依次设置的第一调整件51和第二调整件52,其中,第一调整件51的至少一个接触表面为上述凹凸面;第二调整件52的两个接触表面均为平面或者至少一个接触表面为上述凹凸面。这样,在需要调节调整件厚度时,可以只对位于上方的第一调整件51进行更换,从而可以简化拆卸过程,提高更换效率。
在一些可选的实施例中,电极件4、各个调整件和支撑部11中任意相邻的两者之间相互独立或者相互连接。连接方式例如为粘结、焊接、印刷等等。
在一些可选的实施例中,至少一个调整件不同位置处的热膨胀系数是非均匀的。优选的,至少一个调整件的热膨胀系数沿由电极件4至支撑部11的方向(即,图1中沿轴线A,且由上而下的方向)递增。这样,可以使同一调整件在轴线A上的热膨胀系数产生差异,从而同样可以实现“吸收”相对位移的作用均匀化。这种调整件例如由复合材料制成。
在一些可选的实施例中,在温度为20℃时,各调整件的热膨胀系数大于等于0.000005/K,且小于等于0.00002/K。
在一些可选的实施例中,本发明提供的压力传感器可以应用于任何需要检测压力的产品中,例如真空规或者压力控制器等等。
综上所述,本发明提供的压力传感器,其通过在电极件与第一支座的支撑部彼此相对的两个表面之间依次叠置有多个调整件,各个调整件可以通过在温度变化时产生微观变形、切应变变形的方式“吸收”电极件与支撑部之间的至少一部分相对位移,同时通过使电极件、多个调整件和第一支座的热膨胀系数沿由电极件至支撑部的方向逐个递增,可以使多个调整件“吸收”相对位移的作用均匀化,从而使各个调整件均能够发挥作用,在整体上实现利用率最大化。由此,可以有效减小或消除电极件与支撑部之间的相对位移,保证压力传感器的测量精度不会受到影响。此外,本发明提供的压力传感器,其多个调整件叠置在电极件与支撑部之间,而无需进行任何加工,结构简单,降低了零件的加工难度。
可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种压力传感器,其特征在于,包括第一支座和电极件,其中,所述第一支座上设置有用于支撑所述电极件的支撑部,且在所述电极件与所述支撑部彼此相对的两个表面之间依次叠置有多个调整件;
所述电极件、所述多个调整件和所述第一支座的热膨胀系数沿由所述电极件至所述支撑部的方向逐个递增;
通过增大指定压力、摩擦系数和总厚度中的至少一者,来增大各个所述调整件在热膨胀时的切应变变形;其中,所述指定压力为沿由所述电极件至所述支撑部的方向向所述电极件施加的压力;所述摩擦系数包括所述调整件与所述电极件之间的第一摩擦系数、所述调整件与所述支撑部之间的第二摩擦系数以及相邻两个所述调整件之间的第三摩擦系数;所述总厚度为所有的所述调整件的厚度之和;
和/或,通过减小接触面积、比值、所述调整件的切变模量和所述调整件的弹性模量中的至少一者,来增大各个所述调整件在热膨胀时的切应变变形;其中,所述接触面积包括所述调整件与所述电极件之间的第一接触面积、所述调整件与所述支撑部之间的第二接触面积以及相邻两个所述调整件之间的第三接触面积;各所述调整件均为圆环,所述比值包括所述第一接触面积与所述圆环的径向宽度的第一比值、所述第二接触面积与所述圆环的径向宽度的第二比值以及所述第三接触面积与所述圆环的径向宽度的第三比值,所述径向宽度为所述调整件的外半径和内半径之差。
2.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,各个所述调整件的热膨胀系数满足以下公式:
其中,Cm为自最靠近所述电极件的所述调整件算起,第M个调整件的热膨胀系数,M=1,2,...,N;N为所述调整件的个数,N大于等于2;dC=Cc-Ca,Ca为所述电极件的热膨胀系数;Cc为所述第一支座的热膨胀系数;f为在预设范围内的数值,所述预设范围为大于等于N/(N+1),且小于等于(N+2)/(N+1)。
3.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,所述指定压力大于等于250N;所述第一摩擦系数、所述第二摩擦系数以及所述第三摩擦系数均大于等于0.1;所述总厚度大于等于0.4mm。
4.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,所述第一接触面积、所述第二接触面积和所述第三接触面积均小于等于150mm2;所述第一比值、所述第二比值和所述第三比值均小于等于100mm;所述调整件的切变模量小于等于100GPa;所述调整件的弹性模量小于等于250GPa。
5.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,至少一个调整件的至少一个接触表面为凹凸面。
6.根据权利要求5所述的压力传感器,其特征在于,每个所述调整件均为环形,所述凹凸面中的凹进区域和凸出区域沿所述调整件的圆周方向相间设置。
7.根据权利要求5或6所述的压力传感器,其特征在于,所述调整件为两个,分别为由所述电极件至所述支撑部的方向依次设置的第一调整件和第二调整件,其中,所述第一调整件的至少一个接触表面为所述凹凸面;所述第二调整件的两个接触表面均为平面或者至少一个接触表面为所述凹凸面。
8.根据权利要求1或2所述的压力传感器,其特征在于,所述电极件、各个所述调整件和所述支撑部中任意相邻的两者之间相互独立或者相互连接。
9.根据权利要求1或2所述的压力传感器,其特征在于,至少一个所述调整件的热膨胀系数沿由所述电极件至所述支撑部的方向递增。
CN202111404667.4A 2021-11-24 2021-11-24 压力传感器 Active CN114088282B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111404667.4A CN114088282B (zh) 2021-11-24 2021-11-24 压力传感器
EP22897710.4A EP4439032A1 (en) 2021-11-24 2022-11-18 Pressure sensor
TW111144125A TWI832567B (zh) 2021-11-24 2022-11-18 壓力感測器
KR1020247016840A KR20240090684A (ko) 2021-11-24 2022-11-18 압력 센서
PCT/CN2022/132796 WO2023093627A1 (zh) 2021-11-24 2022-11-18 压力传感器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111404667.4A CN114088282B (zh) 2021-11-24 2021-11-24 压力传感器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114088282A CN114088282A (zh) 2022-02-25
CN114088282B true CN114088282B (zh) 2024-05-10

Family

ID=80304020

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111404667.4A Active CN114088282B (zh) 2021-11-24 2021-11-24 压力传感器

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4439032A1 (zh)
KR (1) KR20240090684A (zh)
CN (1) CN114088282B (zh)
TW (1) TWI832567B (zh)
WO (1) WO2023093627A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114088282B (zh) * 2021-11-24 2024-05-10 北京七星华创流量计有限公司 压力传感器
CN114754916B (zh) * 2022-05-11 2024-01-09 北京七星华创流量计有限公司 压力传感器及其制造方法
CN116660781B (zh) * 2023-06-01 2024-06-25 深圳市捷思特电子设备有限公司 一种户外用大功率双向快充移动电源测试系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10325770A (ja) * 1997-05-26 1998-12-08 Matsushita Electric Works Ltd 半導体圧力センサ
US6568274B1 (en) * 1998-02-04 2003-05-27 Mks Instruments, Inc. Capacitive based pressure sensor design
WO2010122883A1 (ja) * 2009-04-24 2010-10-28 京セラ株式会社 圧力センサ用パッケージ及びこれを用いた圧力センサ
JP2012058023A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Seiko Epson Corp 圧力センサー
JP2013036935A (ja) * 2011-08-10 2013-02-21 Nippon Soken Inc 圧力センサおよびその製造方法
DE102016112200A1 (de) * 2016-07-04 2018-01-04 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Druckaufnehmer
CN110879111A (zh) * 2019-11-27 2020-03-13 中国科学院微电子研究所 柔性电极支撑结构
CN110987281A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 中国科学院微电子研究所 环形支撑结构及应用其的陶瓷电容式压力传感器
CN213180482U (zh) * 2020-06-12 2021-05-11 江苏亚星波纹管有限公司 一种双向伸缩膨胀的预警式波纹管

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6792815B2 (en) * 2002-05-08 2004-09-21 The Timken Company Multiaxis ring load cell
DE102008043517B4 (de) * 2008-11-06 2022-03-03 Robert Bosch Gmbh Sensormodul und Verfahren zur Herstellung eines Sensormoduls
JP7207192B2 (ja) * 2019-06-19 2023-01-18 Tdk株式会社 センサー用パッケージ基板及びこれを備えるセンサーモジュール、並びに、センサー用パッケージ基板の製造方法
CN114088282B (zh) * 2021-11-24 2024-05-10 北京七星华创流量计有限公司 压力传感器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10325770A (ja) * 1997-05-26 1998-12-08 Matsushita Electric Works Ltd 半導体圧力センサ
US6568274B1 (en) * 1998-02-04 2003-05-27 Mks Instruments, Inc. Capacitive based pressure sensor design
WO2010122883A1 (ja) * 2009-04-24 2010-10-28 京セラ株式会社 圧力センサ用パッケージ及びこれを用いた圧力センサ
JP2012058023A (ja) * 2010-09-07 2012-03-22 Seiko Epson Corp 圧力センサー
JP2013036935A (ja) * 2011-08-10 2013-02-21 Nippon Soken Inc 圧力センサおよびその製造方法
DE102016112200A1 (de) * 2016-07-04 2018-01-04 Endress+Hauser Gmbh+Co. Kg Druckaufnehmer
CN110879111A (zh) * 2019-11-27 2020-03-13 中国科学院微电子研究所 柔性电极支撑结构
CN110987281A (zh) * 2019-11-29 2020-04-10 中国科学院微电子研究所 环形支撑结构及应用其的陶瓷电容式压力传感器
CN213180482U (zh) * 2020-06-12 2021-05-11 江苏亚星波纹管有限公司 一种双向伸缩膨胀的预警式波纹管

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023093627A1 (zh) 2023-06-01
CN114088282A (zh) 2022-02-25
TWI832567B (zh) 2024-02-11
KR20240090684A (ko) 2024-06-21
TW202321655A (zh) 2023-06-01
EP4439032A1 (en) 2024-10-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114088282B (zh) 压力传感器
US11553282B2 (en) Differential condenser microphone with double vibrating membranes
US5965821A (en) Pressure sensor
KR101286028B1 (ko) 용량형 가속도 센서 및 용량형 가속도 센서의 제조 방법
KR0137931B1 (ko) 평면운동을 위한 힌지된 격막을 가진 용량성 반도체 감지기
US9228913B2 (en) Electrostatic pressure sensor
JP2012047725A (ja) 静電容量圧力センサ
JPH02264839A (ja) 差動容量型圧力センサ及びその対過圧力保護方法
JPH02290525A (ja) 低誘電ドリフト容量型圧力センサ
KR20180095449A (ko) 정전 용량형 압력 센서
JP4993345B2 (ja) 静電容量型圧力センサ
KR20190087563A (ko) 압력 센서
JPH0138256B2 (zh)
JP2007225344A (ja) 圧力センサ
US20160290777A1 (en) Device for measuring flatness of plate
JP2024540657A (ja) 圧力センサ
CN110879111B (zh) 柔性电极支撑结构
JPH0727642A (ja) 圧力センサ
JP2005265784A (ja) 金属ダイヤフラム式センサ
KR102129193B1 (ko) 압연 장치 및 압연 장치의 개조 방법
JP3489563B2 (ja) 容量型圧力センサ
JP2024031316A (ja) 圧力センサ
JP2014126502A (ja) 静電容量型圧力センサ
JP7462305B2 (ja) 圧力センサ
CN115265901A (zh) 电容式真空规的膜片结构及电容式真空规

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP03 Change of name, title or address

Address after: 100176 4s01, 4th floor, building 1, No.8 courtyard, Wenchang Avenue, Beijing Economic and Technological Development Zone, Daxing District, Beijing

Patentee after: Beijing Huacheng Electronics Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: 100176 room 506, building 1, 8 Wenchang Avenue, Beijing Economic and Technological Development Zone, Beijing

Patentee before: BEIJING SEVENSTAR FLOW Co.,Ltd.

Country or region before: China

CP03 Change of name, title or address