DK2731908T3 - Miniaturiseret sensor omfattende et varmeelement, og associeret fremstillingsfremgangsmåde - Google Patents
Miniaturiseret sensor omfattende et varmeelement, og associeret fremstillingsfremgangsmåde Download PDFInfo
- Publication number
- DK2731908T3 DK2731908T3 DK12758611.3T DK12758611T DK2731908T3 DK 2731908 T3 DK2731908 T3 DK 2731908T3 DK 12758611 T DK12758611 T DK 12758611T DK 2731908 T3 DK2731908 T3 DK 2731908T3
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- thermally insulating
- sensor
- layer
- insulating structure
- bridges
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
- B81B3/0064—Constitution or structural means for improving or controlling the physical properties of a device
- B81B3/0081—Thermal properties
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6845—Micromachined devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/688—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element
- G01F1/6882—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow using a particular type of heating, cooling or sensing element making use of temperature dependence of acoustic properties, e.g. propagation speed of surface acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L21/00—Vacuum gauges
- G01L21/10—Vacuum gauges by measuring variations in the heat conductivity of the medium, the pressure of which is to be measured
- G01L21/12—Vacuum gauges by measuring variations in the heat conductivity of the medium, the pressure of which is to be measured measuring changes in electric resistance of measuring members, e.g. of filaments; Vacuum gauges of the Pirani type
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/07—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base
- H10N30/074—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing
- H10N30/076—Forming of piezoelectric or electrostrictive parts or bodies on an electrical element or another base by depositing piezoelectric or electrostrictive layers, e.g. aerosol or screen printing by vapour phase deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/01—Manufacture or treatment
- H10N30/08—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies
- H10N30/082—Shaping or machining of piezoelectric or electrostrictive bodies by etching, e.g. lithography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0264—Pressure sensors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0292—Sensors not provided for in B81B2201/0207 - B81B2201/0285
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
- B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
- B81B2203/0109—Bridges
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Micromachines (AREA)
Claims (23)
1. Miniaturiseret sensor (1, 1', 10, 100, 101) med et varmeelement og omfattende et substrat (2, 2'), en kavitet (20, 20'), og en termisk isolerende struktur (3) ophængt over kaviteten ved hjælp af forbindelseszoner (31, 32) som forbinder den med substratet (2, 2'), hvor sensoren er kendetegnet ved at den termisk isolerende struktur (3) omfatter mindst to broer (33, 34) som strækker sig over kaviteten (20, 20') mellem dens to forbindelseszoner (31, 32) med substratet, hvor varmeelementet (4, 4') er støttet af broerne (33, 34) ved at strække sig transversalt relativt til broerne.
2. Sensor ifølge krav 1, hvor længden L af en bro (33, 34) er i området fra 10 pm til 80 pm.
3. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor bredden f af en bro (33, 34) er i området fra 5 pm til 10 pm,
4. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor afstanden D mellem to broer (33, 34) er i området fra 20 pm til 40 pm.
5. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor tykkelsen e af den termisk isolerende struktur (3), og i særdeleshed af broerne (33, 34) er i området fra 100 nm til 500 nm.
6. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor højden h af kaviteten (20, 20') er i området fra 50 nm til 500 pm.
7. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor bredden a af varmeelementet (4, 4') er i området fra 1 pm til 5 pm.
8. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor tykkelsen b af varmeelementet (4, 4') er i området fra 50 nm til 500 nm.
9. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor varmeelementet (4, 4') omfatter en flerhed af lag af elektrisk ledende materiale, hvor et lag er lavet af et materiale udviser en residuel trækspænding og hvor det tilstødende lag er lavet af et materiale udviseren residuel kompressionsspænding, hvor tykkelsen af disse lag er indrettet til at kompensere for de residuelle spændinger mellem de forskellige lag for at opnå en total residuel spænding for varmeelementet som er mindre end en første grænseværdi, fx 250 MPa.
10. Sensor ifølge det foregående krav, hvor varmeelementet (4, 4') omfatter: et første lag af platin; mindst et dobbeltlag lavet af et lag af nikkel coatet i et lag af wolfram; og • et andet lag af platin.
11. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor den termisk isolerende struktur (3) omfatter en flerhed af lag af termisk isolerende materiale, hvor et lag er lavet af et termisk isolerende materiale som udviser residuel trækspænding og hvor det tilstødende lag er lavet af et termisk isolerende materiale som udviser en residuel kompressionsspænding, hvor tykkelsen af laget af termisk isolerende materiale er indrettet til at kompensere for de residuelle spændinger mellem de forskellige lag for at opnå en total residuel spænding for strukturen som er mindre end en anden grænseværdi, fx 250 MPa.
12. Sensor ifølge det foregående krav, hvor den termisk isolerende struktur (3) omfatter mindst et dobbeltlag dannet af et lag af siliciumdioxid og et lag af siliciumnitrid.
13. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor den termisk isolerende struktur (3) inkluderer en strimmel (35) som strækker sig under varmeelementet (4) mellem de to broer (33, 34), den termisk isolerende strimmel (35) inkorporerer et bånd (5) lavet af et elektrisk ledende materiale, hvor båndet er elektrisk isoleret fra varmeelementet (4) af strimlen (35).
14. Sensor ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 12, hvor den termisk isolerende struktur (3) inkluderer to strimler (38, 39) som strækker sig under varmeelementet (4) mellem de to broer (33, 34), hvor to bånd (53, 54) lavet af elektrisk ledende materiale og separeret af en strimmel af luft er aflejret mellem de to strimler (38, 39) af den termisk isolerende struktur (3), således at båndene er elektrisk isoleret fra varmeelementet (4).
15. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor den termisk isolerende struktur (3) inkluderer mindst to andre termisk isolerende strimler (36', 36", 37', 37") som strækker sig mellem de to broer (33, 34) på begge sider af varmeelementet, hver af disse to andre strimler inkluderer et bånd (51', 51", 52', 52") lavet af et elektrisk ledende materiale.
16. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor den termisk isolerende struktur (3') er lavet af et piezoelektrisk materiale aflejret på termisk isolering og inkluderer transducere (61 til 64, 67, 68) til overfladeakustiske bølger.
17. Sensor ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 15, hvor substratet (2') er lavet af et piezoelektrisk materiale, og en overfladeakustisk bølgeresonator (69) er aflejret på substratet, ved bunden af kaviteten.
18. Sensor ifølge et hvilket som helst af kravene 1 til 15, hvor en plade (7) af piezoelektrisk materiale er tilvejebragt på bunden af kaviteten (20), hvor pladen (7) er tilvejebragt på dens overflade med en overfladeakustisk bølgeresonator (69').
19. Sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor den termisk isolerende struktur (3) har N broer på hvilke varmeelementet (4) er aflejret, hvor N er større end eller lig med tre.
20. Fremgangsmåde til fremstilling af en sensor ifølge et hvilket som helst foregående krav, hvor fremgangsmåden er kendetegnet ved at den omfatter de følgende trin: a) at aflejre mindst et lag af termisk isolerende materiale på et substrat (2); b) at aflejre mindst et element (4, 4') lavet af an elektrisk ledende materiale på det mindst ene lag af termisk isolerende materiale; c) at udsætte strukturen opnået i trin b) for plasmaætsning for at definere formen af den termisk isolerende struktur (3) med mindst to broer (33, 34) som strækker sig mellem to forbindelseszoner (31, 32) som forbinder den termisk isolerende struktur (3) med substratet (2); og d) at udføre gasformig kemisk ætsning for at definere kaviteten (20) af substratet over hvilken den termisk isolerende struktur (3) strækker sig.
21. Fremgangsmåde ifølge det foregående krav, hvor der forud fortrin a), tilvejebringes et trin til lokalt at aflejre et stoplag på substratet efterfulgt af et trin at aflejre et offerlag af forudbestemt tykkelse på stoplaget.
22. Fremgangsmåde ifølge krav 20 eller krav 21, hvor trin b) består i aflejring af en flerhed af elektrisk ledende materialelag i rækkefølge, hvor et lag lavet af et materiale udviser residuel trækspænding og hvor det tilstødende lag lavet af et materiale udviser residuel kompressionsspænding, hvor tykkelsen af disse lag af isolerende materiale er indrettet til at kompensere de residuelle spændinger mellem de forskellige lag for at opnå en total residuel spænding for elementet som er mindre end en første grænseværdi, fx 250 MPa.
23. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af kravene 20 til 22, hvor trin a) består i aflejring af en flerhed af lag af termisk isolerende materiale i rækkefølge, hvor et lag lavet af et materiale som udviser en residuel trækspænding og hvor det tilstødende lag lavet af et materiale udviser en residuel kompressionsspænding, hvor tykkelsen af disse lag af isolerende materiale er indrettet til at kompensere de residuelle spændinger mellem de forskellige lag for at opnå en total residuel spænding for den termisk isolerende struktur som er mindre end en anden grænseværdi, fx 250 MPa.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR1156409A FR2977886B1 (fr) | 2011-07-13 | 2011-07-13 | Capteur miniaturise a element chauffant et procede de fabrication associe. |
PCT/IB2012/053578 WO2013008203A2 (fr) | 2011-07-13 | 2012-07-12 | Capteur miniaturise a element chauffant et procede de fabrication associe. |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK2731908T3 true DK2731908T3 (da) | 2015-12-21 |
Family
ID=46832525
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK12758611.3T DK2731908T3 (da) | 2011-07-13 | 2012-07-12 | Miniaturiseret sensor omfattende et varmeelement, og associeret fremstillingsfremgangsmåde |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US9476746B2 (da) |
EP (1) | EP2731908B1 (da) |
CN (1) | CN103717526B (da) |
DK (1) | DK2731908T3 (da) |
FR (1) | FR2977886B1 (da) |
WO (1) | WO2013008203A2 (da) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8984951B2 (en) | 2012-09-18 | 2015-03-24 | Kulite Semiconductor Products, Inc. | Self-heated pressure sensor assemblies |
US9335231B2 (en) * | 2014-03-25 | 2016-05-10 | Mks Instruments, Inc. | Micro-Pirani vacuum gauges |
DE102015209200B3 (de) * | 2015-05-20 | 2016-03-10 | Siemens Aktiengesellschaft | Wärmeleitfähigkeitsdetektor |
FR3040489A1 (fr) * | 2015-08-28 | 2017-03-03 | Commissariat Energie Atomique | Capteur de flux thermique mettant en œuvre au moins un resonateur optique, capteur de gaz et jauge pirani comportant au moins un tel capteur. |
KR101799531B1 (ko) | 2017-04-20 | 2017-11-20 | 재단법인 한국탄소융합기술원 | 금속코팅 탄소섬유 진공게이지 |
US11025098B2 (en) | 2017-09-05 | 2021-06-01 | Apple Inc. | Wireless charging system with machine-learning-based foreign object detection |
US10431866B2 (en) * | 2017-09-15 | 2019-10-01 | International Business Machines Corporation | Microfabricated air bridges for planar microwave resonator circuits |
CN115057406B (zh) * | 2022-04-15 | 2024-05-28 | 山东大学 | 一种基于蛇形多孔硅隔热层的mems真空计及制备方法 |
Family Cites Families (22)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4317102A (en) * | 1980-08-14 | 1982-02-23 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Hot foil transducer skin friction sensor |
US4594889A (en) * | 1984-12-06 | 1986-06-17 | Ford Motor Company | Mass airflow sensor |
JPS61178614A (ja) * | 1985-02-02 | 1986-08-11 | Nippon Soken Inc | 直熱型流量センサ |
US4744246A (en) * | 1986-05-01 | 1988-05-17 | Busta Heinz H | Flow sensor on insulator |
JPH04208814A (ja) * | 1990-12-03 | 1992-07-30 | Nippon Steel Corp | シリコンを用いた流速測定装置および流速測定方法 |
US5231877A (en) * | 1990-12-12 | 1993-08-03 | University Of Cincinnati | Solid state microanemometer |
US5201221A (en) * | 1991-03-15 | 1993-04-13 | Ford Motor Company | Flow sensor and method of manufacture |
DE4222499A1 (de) * | 1991-11-22 | 1993-09-23 | Inst Physikalische Hochtech Ev | Mikro-stroemungssensor |
US5313832A (en) * | 1991-12-23 | 1994-05-24 | Ford Motor Company | Composite mass air flow sensor |
US5883310A (en) * | 1994-11-04 | 1999-03-16 | The Regents Of The University Of California | Micromachined hot-wire shear stress sensor |
JP3545637B2 (ja) * | 1999-03-24 | 2004-07-21 | 三菱電機株式会社 | 感熱式流量センサ |
JP2002139360A (ja) * | 2000-10-31 | 2002-05-17 | Mitsubishi Electric Corp | 感熱式流量センサ |
US6923054B2 (en) * | 2002-01-18 | 2005-08-02 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Microscale out-of-plane anemometer |
US7106167B2 (en) * | 2002-06-28 | 2006-09-12 | Heetronix | Stable high temperature sensor system with tungsten on AlN |
JP4609019B2 (ja) * | 2004-09-24 | 2011-01-12 | 株式会社デンソー | 熱式流量センサ及びその製造方法 |
US7892488B2 (en) * | 2006-02-10 | 2011-02-22 | Honeywell International, Inc. | Thermal liquid flow sensor and method of forming same |
EP2040045B1 (en) * | 2007-09-20 | 2016-11-30 | Azbil Corporation | Flow sensor |
US7603898B2 (en) * | 2007-12-19 | 2009-10-20 | Honeywell International Inc. | MEMS structure for flow sensor |
DE102008006831A1 (de) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Eads Deutschland Gmbh | Heißfilmsensor |
JP4576444B2 (ja) * | 2008-03-31 | 2010-11-10 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 熱式流量計 |
FR2958754B1 (fr) * | 2010-04-12 | 2012-10-26 | Centre Nat Rech Scient | Capteur a fil chaud de taille sublimillimetrique et procede de realisation associe. |
NL2006895C2 (nl) * | 2011-06-03 | 2012-12-04 | Berkin Bv | Stromingsmeetapparaat en gebruik daarvan voor het bepalen van een stroming van een medium, alsmede werkwijze daarvoor. |
-
2011
- 2011-07-13 FR FR1156409A patent/FR2977886B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2012
- 2012-07-12 DK DK12758611.3T patent/DK2731908T3/da active
- 2012-07-12 WO PCT/IB2012/053578 patent/WO2013008203A2/fr active Application Filing
- 2012-07-12 EP EP12758611.3A patent/EP2731908B1/fr active Active
- 2012-07-12 US US14/232,040 patent/US9476746B2/en active Active
- 2012-07-12 CN CN201280034778.3A patent/CN103717526B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013008203A2 (fr) | 2013-01-17 |
CN103717526A (zh) | 2014-04-09 |
EP2731908B1 (fr) | 2015-09-09 |
WO2013008203A3 (fr) | 2013-03-07 |
FR2977886B1 (fr) | 2017-03-03 |
US20140157887A1 (en) | 2014-06-12 |
FR2977886A1 (fr) | 2013-01-18 |
CN103717526B (zh) | 2016-08-17 |
EP2731908A2 (fr) | 2014-05-21 |
US9476746B2 (en) | 2016-10-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DK2731908T3 (da) | Miniaturiseret sensor omfattende et varmeelement, og associeret fremstillingsfremgangsmåde | |
US8047074B2 (en) | Humidity sensor and method of manufacturing the same | |
US9580305B2 (en) | Single silicon wafer micromachined thermal conduction sensor | |
US5883310A (en) | Micromachined hot-wire shear stress sensor | |
CN102728533B (zh) | 机电变换器及其制作方法 | |
EP2762864B1 (en) | Membrane-based sensor device and method for manufacturing the same | |
JP2006098408A5 (da) | ||
JP2005505758A (ja) | 多孔質のカバーを備えたマイクロマシニング型の熱伝導率センサ | |
KR20090064693A (ko) | 마이크로 가스 센서 및 그 제작 방법 | |
JPH0854269A (ja) | 熱式マイクロフローセンサ及びその製造方法 | |
KR100911090B1 (ko) | 정확도가 향상된 마이크로칼로리미터 소자 | |
CN113551761B (zh) | 一种mems矢量传声器及其制备方法 | |
DK2561369T3 (da) | Varmetrådssensor med submillimeterstørrelse og tilhørende fremgangsmåde til fremstilling deraf | |
CN113023658A (zh) | 一种谐振式微悬臂梁芯片及其制备方法 | |
US6860153B2 (en) | Gas pressure sensor based on short-distance heat conduction and method for fabricating same | |
CN111579012A (zh) | Mems热式流量传感器及其制作方法 | |
CN114804007A (zh) | 一种基于多孔硅隔热层的mems真空计及其制备方法 | |
JP3124857B2 (ja) | 真空度測定用センサ | |
Chen et al. | Design and modeling of a silicon nitride beam resonant pressure sensor for temperature compensation | |
Cao et al. | Single-material MEMS using polycrystalline diamond | |
US11480480B2 (en) | Thermal flux sensor with heating nanofilaments | |
CN115057406B (zh) | 一种基于蛇形多孔硅隔热层的mems真空计及制备方法 | |
CN220153640U (zh) | 一种具有高灵敏度的气体流量传感器芯片 | |
JP2002214058A (ja) | 圧力センサおよびその製造方法 | |
CN113324697A (zh) | 微型皮拉尼真空传感器及其制作方法 |