CN115265846A - 一种压力传感器及其制造方法 - Google Patents

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CN115265846A CN202210898934.6A CN202210898934A CN115265846A CN 115265846 A CN115265846 A CN 115265846A CN 202210898934 A CN202210898934 A CN 202210898934A CN 115265846 A CN115265846 A CN 115265846A
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张锋
牟昌华
赵迪
胡蕾
张海洋
李召兴
王圻
杨庆利
彭振
阮向娟
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Abstract

本发明提供一种压力传感器及其制造方法,涉及半导体制造领域,绝缘介质层靠近动膜一侧设置了第一电极,第一电极与动膜构成第一检测电容。由于第一电极的面积大于第二电极的面积和第三电极的面积,第一检测电容的电容量大于第二检测电容和第三检测电容,没有非压力因素干扰时,通过第一检测电容测量数据计算被测环境的压力可提高产品精度。绝缘介质层与固定基板之间同层设置了第二电极和第三电极,第二电极和第三电极分别与动膜构成第二检测电容和第三检测电容。根据第二检测电容和第三检测电容的电容量可消除非压力因素引起的信号干扰,进而结合第一检测电容的电容量获得精度更高的测量结果,提高了产品精度。

Description

一种压力传感器及其制造方法
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。本发明还涉及一种用于制造上述压力传感器的制造方法。
背景技术
目前,薄膜电容压力传感器是根据弹性薄膜在压差作用下产生形变而引起电容量变化的原理制成的,薄膜电容压力传感器主要用于测量密封环境的真空度。高性能的真空测量是所有沉积、刻蚀、热处理等半导体、光伏类设备生产的必要保障。真空测量需要面对高热、强腐蚀、多种气体的复杂环境,真空测量的精度、稳定性直接制约工艺产出品的水平和一致性。
影响薄膜电容压力传感器的测量精度的因素有很多,如检测环境的非压力因素(温度、振动等)干扰、动电极和定电极的相对有效面积、相对距离大小等。
因此,如何提高产品精度是本领域技术人员急需解决的技术问题。
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。本发明的另一目的是提供一种用于制造上述压力传感器的制造方法。
为实现本发明的目的而提供一种压力传感器,包括壳体、动膜和定电极组件,壳体内具有安装腔,动膜与安装腔的内侧壁密封连接,将安装腔分隔为检测腔和参考腔,定电极组件设置在参考腔中,定电极组件包括固定基板、绝缘介质层、第一电极、第二电极和第三电极,其中,
绝缘介质层设置于固定基板靠近动膜一侧;
第一电极设置于绝缘介质层靠近动膜的一侧,用于与动膜配合,以获得第一检测电容;第二电极和第三电极相互绝缘且同层设置于绝缘介质层与固定基板之间,分别用于与动膜分别配合,以获得第二检测电容和第三检测电容;第一电极的面积大于第二电极的面积和第三电极的面积。
在一些实施例中,压力传感器还包括设置于固定基板远离绝缘介质层一侧的电极引出结构,电极引出结构包括第一电极连接部、第二电极连接部以及第三电极连接部,其中,
在固定基板上设置有孔壁上均具有导电层的第一过孔、第二过孔和第三过孔,且在绝缘介质层上设置有孔壁上具有导电层的第四过孔,第四过孔与第一过孔同轴设置,且二者之间通过连接件电导通;
第一电极连接部通过第一过孔和第四过孔中的导电层与第一电极电连接;第二电极连接部通过第二过孔中的导电层与第二电极电连接;第三电极连接部通过第三过孔中的导电层与第三电极电连接。
在一些实施例中,第一电极为第一圆形电极,第二电极为第二圆形电极,第三电极为圆环形电极,其中,圆环形电极间隔地环绕第二圆形电极设置。
在一些实施例中,第一过孔和第四过孔的轴线均与第一圆形电极的中心重合,且在第二圆形电极的中心位置处设置有避让孔,用于供连接件穿过,第二圆形电极通过避让孔与连接件绝缘;
第二过孔在绝缘介质层上的正投影位于第二圆形电极在绝缘介质层上的正投影中,且与避让孔相间隔;第三过孔在绝缘介质层上的正投影位于环形电极在绝缘介质层上的正投影中。
在一些实施例中,绝缘介质层的介电常数被设置为能够增大第二检测电容和第三检测电容的电容量。
在一些实施例中,绝缘介质层的介电常数大于等于10。
在一些实施例中,绝缘介质层的厚度大于或等于5mm。
在一些实施例中,第一电极、第二电极和第三电极的厚度大于等于1μm,且小于等于20μm。
本申请还提供了一种压力传感器的制造方法,用于制造上述任意一种压力传感器,包括:
清洗固定基板和绝缘介质层;
加工绝缘介质层和固定基板以形成所第一电极、第二电极以及第三电极;
粘接固定固定基板和绝缘介质层;
对粘接固定后的固定基板和绝缘介质层进行烧结;
安装动膜于安装腔内、分隔所述安装腔形成参考腔和检测腔,将定电极组件安装在参考腔中;
抽出参考腔中的气体,使参考腔内形成真空腔室;
抽气完成后,封闭参考腔。
在一些实施例中,加工绝缘介质层和固定基板以形成所第一电极、第二电极以及第三电极,包括:
通过金属化工艺加工绝缘介质层和固定基板形成第一电极、第二电极以及第三电极,金属化工艺包括磁控溅射工艺、真空蒸镀工艺和丝网印刷工艺。
本发明具有以下有益效果:
本发明提供的技术方案中,绝缘介质层靠近动膜一侧设置了第一电极,第一电极与动膜构成第一检测电容。由于第一电极的面积大于第二电极的面积和第三电极的面积,第一检测电容的电容量大于第二检测电容和第三检测电容,没有非压力因素干扰时,通过第一检测电容的电容量计算被测环境的压力可提高产品精度。绝缘介质层与固定基板之间同层设置了第二电极和第三电极,第二电极和第三电极分别与动膜构成第二检测电容和第三检测电容。根据第二检测电容和第三检测电容的电容量可消除非压力因素引起的信号干扰,进而结合第一检测电容的电容量获得精度更高的测量结果,提高了产品精度。
附图说明
图1为本申请所提供的压力传感器一种具体实施方式的剖面图;
图2为图1中定电极组件的剖面图;
图3为图2中定电极组件的A-A向剖面图;
图4为图2中定电极组件的B-B向剖面图;
图5为图2中定电极组件的C-C向剖面图。
图6为图1中压力传感器的结构示意图;
其中,图1至图6中的附图标记为:
定电极组件1、固定基板101、绝缘介质层102、第一电极103、第二电极104、第三电极105、第一电极连接部106、第二电极连接部107、第三电极连接部108、第一过孔109、第二过孔110、第三过孔111、第四过孔112、动膜2、壳体3、上座301、下座302、引压管303、顶盖4、引针401、通孔402、固定块403、抽气管404。
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温度控制装置及应用其的反应腔室进行详细描述。
本申请所提供的压力传感器,结构如图1所示,包括壳体3和设置在壳体3中的动膜2和定电极组件1,动模2上设有动电极,定极组件1上设有定电极。其中,壳体3内具有安装腔,动膜2与安装腔的内侧壁密封连接,从而分隔安装腔形成检测腔和参考腔,定电极组件1设置在参考内。壳体3具有将检测腔与壳体3外侧连通的检测孔,检测孔中设有引压管303用于连接被测环境。参考腔密封,且参考腔内的压力已知、并保持不变。当被测环境的压力变化时,动膜2与定电极组件1(即动电极和定电极)之间的距离发生变化,根据电容量的计算公式:
Figure BDA0003770165430000041
其中,C为电容量,ε为两电容极板间介质的介电常数,s为两电容极板的相对有效面积,d为两电容极板之间的距离,k为静电力常量,π为圆周率,其中,两电容极板是指动模2上的动电极与定电极组件1上的定电极。
当动膜2与定电极组件1之间的距离变化时,检测电容的电容量也随之发生变化。依据检测电容的电容量可确定被测环境的压力的数值。
影响薄膜电容压力传感器精度的因素有三个,分别为分辨率、电容量与压力函数关系的线性度、抗干扰能力。其中,分辨率与检测电容的电容量相关,电容量越大,分辨率越高,精度也就越高,反之,亦然。电容量与压力呈线性关系,产品则精度高,如果电容量与压力呈非线性关系,产品的精度则会降低。压力传感器经常受到温度或者振动等非压力因素的干扰,产品的抗干扰能力直接影响产品的精度。
现有技术通常采用双电极的结构来消除由非压力因素所引起的电容测量的干扰。但双电极的结构也会影响压力传感器的分辨率以及电容量与压力函数关系的线性度。双电极结构将原本的一块电容极板更改为两块相互绝缘的电容极板(即两个定电极),由于二者间需要间隔一定距离,达到绝缘目的,因此双电极结构会导致检测电容的动电极与任意一个定电极的相对有效面积减小,进而造成检测电容的电容量减小,使产品的分辨率降低,造成产品的精度下降。而且即使双电极结构的形状变化,但其电容极板相对有效面积始终小于采用一整块电容极板的情况。虽然用户可通过减小电极之间距离的方式提高电容量,但电容极板之间距离和电容量为倒数关系,只有在电极之间距离大于一定范围内时,电容极板之间距离和电容量才可近似为线性关系。减小电极之间距离可能会使电极之间距离和电容量的关系进入非线性区间,此时电容量与压力呈非线性关系,最终会影响产品的精度。
本申请的一些实施例中,如图2所示,定电极组件1包括固定基板101、绝缘介质层102、第一电极103、第二电极104和第三电极105。其中,绝缘介质层102设置于固定基板101靠近动膜2一侧,第一电极103设置于绝缘介质层102靠近动膜2的一侧,且与动膜2配合,获得第一检测电容;第二电极104和第三电极105同层设置于绝缘介质层102与固定基板101之间,且与动膜2分别配合,获得第二检测电容和第三检测电容。根据第一检测电容、第二检测电容、第三检测电容的电容量可得到被测环境的压力。
本实施例中,第一电极103的面积大于第二电极104的面积和第三电极105的面积,由于第一电极103、第二电极104以及第三电极105通常平行于动膜2,且三个电极向动膜2的投影均位于动膜2中,因而任一检测电容的电容极板相对有效面积等于该检测电容中定电极的面积,因此第一检测电容的电容极板相对有效面积大于第二检测电容的电容极板相对有效面积和第三检测电容的电容极板相对有效面积。同时第一电极103与动膜2间距离小于第二电极104、第三电极105与动膜2之间的距离,所以第一检测电容的电容量大于第二检测电容和第三检测电容的电容量,通过第一检测电容测量被测环境的压力精度更高。在压力传感器未受非压力因素干扰时,压力传感器通过第一检测电容的电容量测量被测环境的压力,可提高压力传感器的产品精度。第二电极104和第三电极105同层设置,压力传感器受到温度或震动等非压力因素干扰时,第二检测电容和第三检测电容的电容量所受影响程度不同,可通过第三检测电容的电容量与第二检测电容的电容量的差降低或消除非压力因素的影响,从而提高压力传感器的产品精度。
在一些实施例中,压力传感器还包括设置于固定基板101远离绝缘介质层102一侧的电极引出结构,如图2和图3所示,电极引出结构包括第一电极连接部106、第二电极连接部107以及第三电极连接部108,第一电极连接部106、第二电极连接部107以及第三电极连接部108分别与第一电极103、第二电极104和第三电极105电连接。图3示出的第一电极连接部106、第二电极连接部107以及第三电极连接部108呈点状或带状,用户也可根据需要设置三者的形状,在此不做限定。
在固定基板101上设置有孔壁上均具有导电层的第一过孔109、第二过孔110和第三过孔111,且在绝缘介质层102上设置有孔壁上具有导电层的第四过孔112,第四过孔112与第一过孔109同轴设置,且二者之间通过连接件电导通。
第一电极连接部106通过第一过孔109和第四过孔112中的导电层与第一电极103电连接;第二电极连接部107通过第二过孔110中的导电层与第二电极104电连接;第三电极连接部108通过第三过孔111中的导电层与第三电极105电连接。
如图3所示,第一电极连接部106、第二电极连接部107以及第三电极连接部108之间相互绝缘。另外,第一过孔109和第四过孔112中的导电层通过连接件电导通,连接件可插入固定基板101和绝缘介质层102之间进行固定。第一过孔109和第四过孔112中的导电层均与连接件相连,实现电导通。第二电极104与连接件之间也相互绝缘。
用户可采用金属化工艺在过孔内壁上形成导电层,金属化工艺包括磁控溅射工艺、真空蒸镀工艺和丝网印刷工艺。当然用户也可采用现有技术中的其他工艺在过孔内壁上形成导电层,在此不做限定。
定电极组件1可由壳体3顶部装入安装腔中,并通过顶盖4封闭安装腔,顶盖4设有3个分别与第一电极连接部106、第二电极连接部107以及第三电极连接部108位置相对应的通孔402,3个通孔402中均设有引针401。第一电极连接部106、第二电极连接部107以及第三电极连接部108分别和与其位置相对应的通孔402中的引针401电连接,引针401延伸至壳体3外侧用于连接电路板等检测单元。3个过孔中的引针将第一检测电容、第二检测电容和第三检测电容连接到检测单元上,测出三者的电容量,进而得到被测环境的压力。
另外,通孔402中还设有固定块403,引针401插入固定块403中,固定块403用于密封引针401和通孔402之间的空隙。当然,电极引出的方式不限于此。
本实施例中,电极通过导电层、电极连接部和引针连接到检测单元上,再通过检测单元检测得到电容量。固定基板101和绝缘介质层成中设置了过孔,导电层设置在过孔中,因此导电层不需要额外占用空间,缩小了定电极组件1的体积。另外,导电层采用金属化工艺制成,提高了定电极组件1的加工效率、降低了加工难度。
在一些实施例中,如图3至图5所示,第一电极103为第一圆形电极,第二电极104为第二圆形电极,第三电极105为圆环形电极,其中,圆环形电极间隔地环绕第二圆形电极设置,圆环形电极与第二圆形电极可同心设置。当然,第一电极103、第二电极104和第三电极105的形状不限于此。
压力传感器的壳体3包括上座301和下座302,动膜2的外缘位于上座301和下座302之间,并通过焊接等方式与安装腔的侧壁密封连接。动膜2的中部悬置于安装腔内,定电极组件1与动膜2的位置相对应。非压力因素干扰会影响压力传感器的测量精度,当受到压力、温度或震动等因素影响时,动膜2发生形变,动膜2中部向靠近或远离定电极组件1的方向移动,进而引起检测电容的电容量变化。例如,温度升高会导致动膜2发生膨胀。由于动膜2外缘固定,动膜2膨胀时其靠近中心处的变形量较大,靠近外缘处变形量较小。第二电极104在动膜2上的投影位置相比于第三电极105更靠近动膜2的中心,因而第二电极104与动膜2之间距离的变化量大于第三电极105与动膜2之间距离的变化量,相应的,第二检测电容的电容量变化程度大于第三检测电容的电容量变化程度,根据第二检测电容的电容量变化程度和第三检测电容的电容量变化程度可确定温度升高的干扰程度,进而消除干扰。
本申请的一种具体实施方式中,用户可通过第三检测电容的电容量与第二检测电容的电容量的差消除非压力因素的干扰,作差过程中,第二检测电容受干扰引起的电容变化量将第三检测电容受干扰引起的电容变化量消除,进而消除了非压力因素的干扰。当然用户也可采用现有技术中其他方式消除非压力因素的干扰,在此不做限定。产品出厂前先进行内部标定,标定过程中,测得一组第三检测电容的电容量与第二检测电容的电容量的差、第一检测电容的电容量和被测环境的压力的实验数据,分别得出第三检测电容的电容量与第二检测电容的电容量的差与被测环境的压力的对应关系和第一检测电容的电容量与被测环境的压力的对应关系,用户通过上述两个对应关系,在测得第三检测电容的电容量与第二检测电容的电容量之的差或第一检测电容的电容量即可得到的被测环境的压力。
在一些实施例中,第一过孔109和第四过孔112的轴线均与第一圆形电极的中心重合,且在第二圆形电极的中心位置处设置有避让孔,用于供连接件穿过;连接件可采用T字型结构,其中部具有插接块等结构,插接块可插入并固定在固定基板101和绝缘介质层102之间,连接件的上下两端分别与第一过孔109和第四过孔112中的导电层相连,从而将两导电层电导通。避让孔可避让插接块,避免第二电极104与插接块接触。第一过孔109和第四过孔112之间可设置多个连接件,全部连接件可沿第一过孔109的周向均匀分布,增加第一过孔109和第四过孔112之间的连接面积,减小连接电阻。
第二过孔110在绝缘介质层102上的正投影位于第二圆形电极在绝缘介质层102上的正投影中,且与避让孔相间隔,避免第二过孔110中的导电层与连接件接触,同时保证导电层与第二圆形电极之间的连接部位较长,减小导电层与第二圆形电极之间的连接电阻;第三过孔111在绝缘介质层102上的正投影位于环形电极在绝缘介质层102上的正投影中,第三过孔111的位置也可起到减小导电层与环形电极之间的连接电阻。当然,第一过孔109、第二过孔110、第三过孔111以及第四过孔112的位置不限于此。
在一些实施例中,绝缘介质层102的介电常数被设置为能够增加第二检测电容和第三检测电容的电容量。
根据电容的计算公式可确定电容量与两电容极片之间介质的介电常数呈正比,第二检测电容和第三检测电容的电容量会随绝缘介质层102的介电常数增加而增加。本实施例采用介电常数较大的绝缘介质层可增加第二检测电容和第三检测电容的电容量。
在一些实施例中,绝缘介质层102的介电常数大于等于10。
在一些实施例中,绝缘介质层102的厚度大于或等于5mm。第二电极104、第三电极105与动膜2之间的介质包括绝缘介质层102以及绝缘介质层102与动膜2之间的空隙,根据李赫田纳科经验公式:εeff=v1ε1+v2ε2,其中,εeff为复合介质的有效介电常数,v1为第一种介质对应的体积百分比,ε1为第一种介质的介电常数,v2为第二种介质对应的体积百分比,ε2为第二种介质的介电常数,复合介质可包括2种以上的介质,复合介质将各种介质的体积百分比与介电常数的乘积相加即可求得。绝缘介质层102与动膜2之间的空隙中的介质为空气或真空,其介电常数为1,绝缘介质层102的介电常数大于等于10,因而可增加第二检测电容和第三检测电容中复合介质的介电常数。根据电容计算公式:
Figure BDA0003770165430000101
电容量与介电常数呈线性关系,复合介质的介电常数增加则第二检测电容和第三检测电容也会相应增加。
另外,增加绝缘介质层102所占的体积百分数可进一步增加复合介质的介电常数,进而增加第二检测电容和第三检测电容的电容量。在第二电极104和第三电极105面积一定的情况下,可通过增加绝缘介质层102的厚度来增加其体积百分数。绝缘介质层102的厚度大于或等于5mm能够显著增加第二检测电容和第三检测电容的电容量,此外,绝缘介质层102的厚度大于或等于5mm使第二电极104与动膜2之间的距离、第三电极105与动膜2之间的距离均大于5mm,进而保证第二检测电容和第三检测电容的电容量与压力之间呈线性关系。
综上所述,本申请提供的压力传感器中定电极组件1设置了固定基板101和绝缘介质层102的双层结构,第二电极104和第三电极105同层设置于固定基板101和绝缘介质层102之间,并通过动膜2分别与第二电极104和第三电极105形成的第二检测电容和第三检测电容消除非压力因素引起的干扰,提高了压力传感器的抗干扰能力。同时通过绝缘介质层102增加了第二检测电容和第三检测电容中复合介质的介电常数,进而增加了第二检测电容和第三检测电容的电容量,在提高压力传感器的抗干扰能力的同时,保证压力传感器具有较高的分辨率,并且可满足第二电极104、第三电极105与动膜2之间的距离要求,使电容量与压力之间保持线性关系。另外,绝缘介质层102靠近动膜2的一侧设置了第一电极103,第一电极103的面积大于第二电极104和第三电极105的面积,相应的第一检测电容具有最高的电容量,在没有非压力因素干扰时,通过第一检测电容测量被测环境的压力,具有更高的分辨率,进一步提高了压力传感器的精度。
另外,本申请还提供了一种压力传感器的制造方法,用于制造上述任一实施例中的压力传感器,包括:
S1、清洗固定基板101和绝缘介质层102;
在连接之前先对固定基板101和绝缘介质层102进行超声清洗,清洗过程中可依次选用浓度100%的清洗液、40%的清洗液、纯水清洗固定基板101和绝缘介质层102,去除二者表面的油污,以增加连接时附着力。当然,清洗方式不限于超声波清洗,清洗液浓度和清洗次数也不限于此。
S2、加工绝缘介质层102和固定基板101以形成所第一电极103、第二电极104以及第三电极105;
可选的,连接前需要先在固定基板101和绝缘介质层102设置第一电极103、第二电极104、第三电极105以及第一电极连接部106、第二电极连接部107以及第三电极连接部108。固定基板101和绝缘介质层102可通过磁控溅射工艺、真空蒸镀工艺、丝网印刷工艺等金属化工艺制成电极和电极连接部,电极和电极连接部的材料可采用银、钯、金、镍、钼、锰等。金属化工艺具有成型效果好、附着力强等优点,但电极和电极连接部的设置方式不限于金属化工艺。
可选的,固定基板101和绝缘介质层102的上下两个端面均进行金属化,且金属化的图案根据相应的电极或电极连接部的形状设置,金属化后形成与图案相对应的金属层。绝缘介质层102上端面与固定基板101下端面采用相同的图案,该图案包括第二电极104和第三电极105的图案。固定基板101和绝缘介质层102相连时,相同图案的金属层重叠并连接构成第二电极104和第三电极105。图4示出的第二电极104和第三电极105的图案为该图案的一种具体实施方式,第二电极104和第三电极105的图案不限于此。
可选的,第一电极103、第二电极104和第三电极105的厚度大于等于1μm,且小于等于20μm。
S3、粘接固定固定基板101和绝缘介质层102;
S4、对粘接固定后的固定基板101和绝缘介质层102进行烧结;
固定基板101和绝缘介质层102金属化完成后可通过浆料将绝缘介质层102远离动膜2的侧面与固定基板101靠近动膜2的侧面粘接固定。粘接浆料厚度大于等于2μm,且小于等于7μm。粘接后的固定基板101和绝缘介质层102采用烧结的方式固定在一起,烧结温度大于等于250,且小于等于500℃。
S5、安装动膜2于安装腔内,动膜2分隔安装腔形成参考腔,将定电极组件安装在参考腔中;
S6、抽出参考腔中的气体,使参考腔内形成真空腔室;
S7、抽气完成后,封闭参考腔。
定电极组件1制造完成后,将动膜2和定电极组件1安装入壳体3中。随后将顶盖4与上座301焊接固定。顶盖4设有抽气管404,将参考腔与壳体3外侧连通。然后将真空泵与抽气管404相连,对参考腔进行抽气,使参考腔形成真空腔室。抽气的同时在外侧对压力传感器进行加热,使参考腔内定电极组件1表面上吸附的气体加速排出。参考腔内的压力下降到要求范围内后,将抽气管404进行截断并密封,密封后的抽气管404结构如图6所示。参考腔内压力的要求范围可参考现有技术,在此不在赘述。抽气管404密封后,参考腔形成一独立完整的真空腔室,进而使压力传感器可测量绝对压力。
本实施例中,第一电极103、第二电极104以及第三电极105采用金属化工艺加工成型,可使电极具有粘附性更强、厚度更加均匀以及抗机械应力等优点。固定基板101和绝缘介质层102粘接固定后进行烧结,进一步提高固定基板101和绝缘介质层102的连接强度,进而提高定电极组件的结构强度。另外,金属化过程中,绝缘介质层102上端面与固定基板101下端面均金属化形成对应第二电极104和第三电极105的金属层,固定基板101和绝缘介质层102的金属层对应连接形成第二电极104和第三电极105,固定基板101和绝缘介质层102采用烧结的方式固定,可使第二电极104和第三电极105的电阻率更低、强度更高。
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 (10)

1.一种压力传感器,其特征在于,包括壳体、动膜和定电极组件,所述壳体内具有安装腔,所述动膜与所述安装腔的内侧壁密封连接,将所述安装腔分隔为检测腔和参考腔,所述定电极组件设置在所述参考腔中,所述定电极组件包括固定基板、绝缘介质层、第一电极、第二电极和第三电极,其中,
所述绝缘介质层设置于所述固定基板靠近所述动膜一侧;
所述第一电极设置于所述绝缘介质层靠近所述动膜的一侧,用于与所述动膜配合,以获得第一检测电容;所述第二电极和所述第三电极相互绝缘且同层设置于所述绝缘介质层与所述固定基板之间,分别用于与所述动膜分别配合,以获得第二检测电容和第三检测电容;所述第一电极的面积大于所述第二电极的面积和所述第三电极的面积。
2.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,所述压力传感器还包括设置于所述固定基板远离所述绝缘介质层一侧的电极引出结构,所述电极引出结构包括第一电极连接部、第二电极连接部以及第三电极连接部,其中,
在所述固定基板上设置有孔壁上均具有导电层的第一过孔、第二过孔和第三过孔,且在所述绝缘介质层上设置有孔壁上具有导电层的第四过孔,所述第四过孔与所述第一过孔同轴设置,且二者之间通过连接件电导通;
所述第一电极连接部通过所述第一过孔和所述第四过孔中的所述导电层与所述第一电极电连接;所述第二电极连接部通过所述第二过孔中的所述导电层与所述第二电极电连接;所述第三电极连接部通过所述第三过孔中的所述导电层与所述第三电极电连接。
3.根据权利要求2所述的压力传感器,其特征在于,所述第一电极为第一圆形电极,所述第二电极为第二圆形电极,所述第三电极为圆环形电极,其中,所述圆环形电极间隔地环绕所述第二圆形电极设置。
4.根据权利要求3所述的压力传感器,其特征在于,所述第一过孔和所述第四过孔的轴线均与所述第一圆形电极的中心重合,且在所述第二圆形电极的中心位置处设置有避让孔,用于供所述连接件穿过,所述第二圆形电极通过所述避让孔与所述连接件绝缘;
所述第二过孔在所述绝缘介质层上的正投影位于所述第二圆形电极在所述绝缘介质层上的正投影中,且与所述避让孔相间隔;所述第三过孔在所述绝缘介质层上的正投影位于所述环形电极在所述绝缘介质层上的正投影中。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的压力传感器,其特征在于,所述绝缘介质层的介电常数被设置为能够增大所述第二检测电容和所述第三检测电容的电容量。
6.根据权利要求5所述的压力传感器,其特征在于,所述绝缘介质层的介电常数大于等于10。
7.根据权利要求5所述的压力传感器,其特征在于,所述绝缘介质层的厚度大于或等于5mm。
8.根据权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,所述第一电极、所述第二电极和所述第三电极的厚度大于等于1μm,且小于等于20μm。
9.一种压力传感器的制造方法,用于制造权利要求1至8任意一项所述的压力传感器,其特征在于,包括:
清洗所述固定基板和所述绝缘介质层;
加工所述绝缘介质层和所述固定基板以形成所第一电极、所述第二电极以及所述第三电极;
粘接固定所述固定基板和所述绝缘介质层;
对粘接固定后的所述固定基板和所述绝缘介质层进行烧结;
安装所述动膜于所述安装腔内、分隔所述安装腔形成所述参考腔和所述检测腔,将所述定电极组件安装在所述参考腔中;
抽出所述参考腔中的气体,使所述参考腔内形成真空腔室;
抽气完成后,封闭所述参考腔。
10.根据权利要求9所述的制造方法,其特征在于,所述加工所述绝缘介质层和所述固定基板以形成所第一电极、所述第二电极以及所述第三电极,包括:
通过金属化工艺加工所述绝缘介质层和所述固定基板形成所述第一电极、所述第二电极以及所述第三电极,所述金属化工艺包括磁控溅射工艺、真空蒸镀工艺和丝网印刷工艺。
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CN115540916A (zh) * 2022-11-29 2022-12-30 北京晨晶电子有限公司 一种真空规电容结构及真空规

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