專利名稱：一種抗沖擊壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗沖擊壓力傳感器。
背景技術(shù)：
傳感器是一種能感受規(guī)定的被測(cè)量件并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的器件或裝置，通常由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成。它是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)到的信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求，是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)和自動(dòng)控制的重要環(huán)節(jié)。壓力傳感器是工業(yè)實(shí)踐中最為常用的一種傳感器，其廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機(jī)床和管道等眾多行業(yè)。 現(xiàn)有技術(shù)中，懸臂梁是一種應(yīng)用非常普遍的傳感器結(jié)構(gòu)，雖然存在多種結(jié)構(gòu)類型，但皆存在共同的特征其一端固定，另一端懸空。當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生改變時(shí)，其彎曲程度或者振動(dòng)特征發(fā)生改變，通過安裝在懸臂梁上的電極或者器件，檢測(cè)出這些變化，進(jìn)而獲得外界環(huán)境的改變量。為了增大改變以提高檢測(cè)的靈敏度，設(shè)計(jì)者往往會(huì)延長懸臂梁的長度，但這樣會(huì)帶來一個(gè)問題當(dāng)受到較大的機(jī)械振動(dòng)沖擊時(shí)，懸臂梁很容易發(fā)生不可逆的形變，造成器件損壞，限制了其應(yīng)用范圍。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于避免現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種抗沖擊壓力傳感器，該抗沖擊壓力傳感器有效地解決了基于懸臂梁的傳感器易受振動(dòng)沖擊損壞的缺點(diǎn)，擴(kuò)大了傳感器的應(yīng)用范圍，傳感器結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，制備工藝簡單。本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。—種抗沖擊壓力傳感器，包括有基板、懸臂梁、電極和絕緣層，所述絕緣層設(shè)置于所述基板，所述電極設(shè)置于所述絕緣層，所述懸臂梁的一端設(shè)置于所述電極，所述懸臂梁的另一端懸空，所述懸臂梁長度設(shè)置為小于或等于50微米，所述懸臂梁懸空部分的長度設(shè)置為小于或等于10微米。優(yōu)選的，所述懸臂梁長度設(shè)置為40微米，所述懸臂梁懸空部分的長度設(shè)置為8微米。另一優(yōu)選的，所述懸臂梁長度設(shè)置為30微米，所述懸臂梁懸空部分的長度設(shè)置為6微米。另一優(yōu)選的，所述懸臂梁長度設(shè)置為20微米，所述懸臂梁懸空部分的長度設(shè)置為4微米。另一優(yōu)選的，所述懸臂梁設(shè)置為兩根或兩根以上，所述懸臂梁并聯(lián)設(shè)置。更優(yōu)選的，所述懸臂梁設(shè)置為2至999根。進(jìn)一步的，所述懸臂梁設(shè)置為30根。[0014]另一優(yōu)選的，所述懸臂梁設(shè)置為100根。另一優(yōu)選的，所述絕緣層設(shè)置為多晶碳化硅層，所述多晶碳化硅層包括n摻雜的硅片子層、二氧化硅子層和低應(yīng)力的氮化硅子層，所述二氧化硅子層和低應(yīng)力的氮化硅子層設(shè)置于所述n摻雜的硅片子層上。本實(shí)用新型的有益效果如下本實(shí)用新型的一種抗沖擊壓力傳感器，包括有基板、懸臂梁、電極和絕緣層，絕緣層設(shè)置于基板，電極設(shè)置于絕緣層，懸臂梁的一端設(shè)置于電極，懸臂梁的另一端懸空，懸臂梁長度設(shè)置為小于或等于50微米，懸臂梁懸空部分的長度設(shè)置為小于或等于10微米?，F(xiàn)有技術(shù)的懸臂梁長度一般為50至200微米，但抗高振動(dòng)沖擊能力差，本實(shí)用新型通過縮短懸臂梁的長度和懸臂梁懸空部分的長度以提高抗高振動(dòng)沖擊的能力，有效地解決了基于懸臂梁的傳感器易受振動(dòng)沖擊損壞的缺點(diǎn)，擴(kuò)大了傳感器的應(yīng)用范圍，傳感器結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，制造工藝簡單。

利用附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，但附圖中的內(nèi)容不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的任何限制。圖I是本實(shí)用新型一種抗沖擊壓力傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I沿著懸臂梁長度方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。在圖I和圖2中包括有基板I、懸臂梁2、電極3、絕緣層4。
具體實(shí)施方式
結(jié)合以下實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。實(shí)施例I。—種抗沖擊壓力傳感器,如圖I和圖2所不,包括有基板I、懸臂梁2、電極3和絕緣層4，絕緣層4設(shè)置于基板1，電極3設(shè)置于絕緣層4，懸臂梁2的一端設(shè)置于電極3，懸臂梁2的另一端懸空，懸臂梁2長度設(shè)置為小于或等于50微米，懸臂梁2懸空部分的長度設(shè)置為小于或等于10微米?，F(xiàn)有技術(shù)的懸臂梁2長度一般為50至200微米，但抗高振動(dòng)沖擊能力差，本實(shí)用新型通過縮短懸臂梁2的長度和懸臂梁2懸空部分的長度以提高抗高振動(dòng)沖擊的能力，有效地解決了基于懸臂梁2的傳感器易受振動(dòng)沖擊損壞的缺點(diǎn)，擴(kuò)大了傳感器的應(yīng)用范圍，傳感器結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，制造工藝簡單。實(shí)施例2?！N抗沖擊壓力傳感器,本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同,不同之處在于懸臂梁2長度設(shè)置為40微米，懸臂梁2懸空部分的長度設(shè)置為8微米。通過縮短懸臂梁2的長度和懸臂梁2懸空部分的長度來提高傳感器的抗高振動(dòng)沖擊的能力。[0032]實(shí)施例3?！N抗沖擊壓力傳感器,本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同,不同之處在于懸臂梁2長度設(shè)置為30微米，懸臂梁2懸空部分的長度設(shè)置為6微米。通過縮短懸臂梁2的長度和懸臂梁2懸空部分的長度來提高傳感器的抗高振動(dòng)沖擊的能力。實(shí)施例4?！N抗沖擊壓力傳感器,本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同，不同之處在于懸臂梁2長度設(shè)置為20微米，懸臂梁2懸空部分的長度設(shè)置為4微米。通過縮短懸臂梁2的長度和懸臂梁2懸空部分的長度來提高傳感器的抗高振動(dòng)沖擊的能力。實(shí)施例5。 —種抗沖擊壓力傳感器,本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同,不同之處在于懸臂梁2設(shè)置為兩根或兩根以上，懸臂梁2并聯(lián)設(shè)置。由于縮短懸臂梁2的長度和懸臂梁2懸空部分的長度會(huì)導(dǎo)致傳感器的靈敏度缺失，因此，并聯(lián)多個(gè)懸臂梁2來彌補(bǔ)由于懸臂梁2長度縮短和懸臂梁2懸空部分的長度縮短造成的傳感器靈敏度損失。實(shí)施例6。—種抗沖擊壓力傳感器,本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例5相同,不同之處在于懸臂梁2設(shè)置為30根。作為普通商業(yè)應(yīng)用的傳感器，對(duì)其靈敏度的要求沒那么高，故懸臂梁2設(shè)置為30根已經(jīng)可以達(dá)到使用要求。實(shí)際上，懸臂梁2和電極3的數(shù)量的可選范圍很大。數(shù)量越多，兩者接觸面積越大，電容的改變量就越大，電容會(huì)影響傳感器的響應(yīng)速度，因此傳感器的響應(yīng)速度也會(huì)增大，但這會(huì)增大工藝的復(fù)雜度和器件的尺寸，因此目前懸臂梁2的數(shù)量一般為幾十到幾百根不
坐寸o需要說明的是懸臂梁2的數(shù)量并不僅僅限制于30根，可以設(shè)置為2至999根。實(shí)施例7?！N抗沖擊壓力傳感器,本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例5相同,不同之處在于懸臂梁2設(shè)置為100根。對(duì)于靈敏度要求較高的場(chǎng)合，可適當(dāng)增加懸臂梁2的數(shù)量，可設(shè)置為100 根。實(shí)施例8。—種抗沖擊壓力傳感器,本實(shí)施例的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同，不同之處在于絕緣層4設(shè)置為多晶碳化硅層，多晶碳化硅層包括n摻雜的硅片子層、二氧化硅子層和低應(yīng)力的氮化硅子層，二氧化硅子層和低應(yīng)力的氮化硅子層設(shè)置于n摻雜的硅片子層上。本實(shí)用新型解決的另一個(gè)技術(shù)問題是本傳感器可用于油井井下環(huán)境的應(yīng)變檢測(cè)，并取得與目前硅諧振應(yīng)變傳感器相當(dāng)?shù)撵`敏度，能在空氣中300攝氏度以上的高溫下工作，可承受10000克的沖擊而無損壞和諧振頻率漂移。懸臂梁2選擇寬禁帶半導(dǎo)體材料，以改善器件的穩(wěn)定性，例如耐磨損，耐機(jī)械疲勞，耐機(jī)械沖擊，耐高溫，耐腐蝕?？蛇x擇的寬禁帶材料有碳化硅和III族元素的氮化物，使用射頻濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)、增強(qiáng)化學(xué)氣象沉積(PECVD)制備而得。電極3材料可以是金屬、n型多晶硅、p型多晶硅，碳化硅和III族元素的氮化物，絕緣層4材料可以是二氧化硅(Si02)、氮化硅，使用磁控濺射、化學(xué)氣相沉積(CVD)、增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)制備而得。[0049]電極3圖案、懸臂梁2和絕緣層4圖案經(jīng)光刻膠曝光、顯影之后，可由濕法腐蝕或者干法刻蝕而得。懸臂梁2可使用靜電激勵(lì)、壓電激勵(lì)、熱激勵(lì)、磁激勵(lì)、記憶金屬驅(qū)動(dòng)。傳感器電路可以是振蕩電路，也可以是是惠更斯電橋，將該傳感器視為一個(gè)可變電容，或者一個(gè)壓阻式傳感器。傳感器電路位于傳感器的附近，可以在其四周，也可以在其上下方。傳感器通過超聲波壓焊引線或者倒裝焊等方式與電路連接。振蕩電路是指將懸臂梁2置于一個(gè)振蕩電路中，輸出的是懸臂梁2振動(dòng)的頻率信號(hào)。與目前其他的懸臂梁2電路相比，傳感器電路使用振蕩電路具有最高的靈敏度和檢測(cè)精度，可滿足高精度檢測(cè)的要求。懸臂梁2應(yīng)用于傳感器，還可以把懸臂梁2與電極3之間的電容變化作為傳感器的響應(yīng)，使用惠更斯電橋可用于檢測(cè)該電容的變化。本實(shí)用新型的制作流程如下在一只n摻雜的娃片上制備一層二氧化娃(Si02)和一層低應(yīng)力的氮化娃,充當(dāng)絕緣層4，經(jīng)過光刻腐蝕之后，留出與基板I進(jìn)行電氣連接的位置；在其表面上使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝制備一層n型摻雜多晶硅，經(jīng)過光刻腐蝕之后，獲得電氣連線；使用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝沉積一層二氧化硅(Si02)犧牲層，使用自動(dòng)刻蝕機(jī)在犧牲層上打孔，以獲得接下來沉積的碳化硅懸臂梁2與多晶硅層的電氣連接位置。使用化學(xué)氣相沉積(CVD)制備一層碳化硅膜，并使用光刻、干法刻蝕的方法獲得所需的圖案。最后將刻蝕掩膜和犧牲層去除之后即獲得碳化硅抗沖擊壓力傳感器。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求1.一種抗沖擊壓力傳感器，包括有基板、懸臂梁、電極和絕緣層，所述絕緣層設(shè)置于所述基板，所述電極設(shè)置于所述絕緣層，所述懸臂梁的一端設(shè)置于所述電極，所述懸臂梁的另一端懸空，其特征在于所述懸臂梁長度設(shè)置為小于或等于50微米，所述懸臂梁懸空部分的長度設(shè)置為小于或等于10微米。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種抗沖擊壓力傳感器，其特征在于所述懸臂梁長度設(shè)置為40微米，所述懸臂梁懸空部分的長度設(shè)置為8微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種抗沖擊壓力傳感器，其特征在于所述懸臂梁長度設(shè)置為30微米，所述懸臂梁懸空部分的長度設(shè)置為6微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種抗沖擊壓力傳感器，其特征在于所述懸臂梁長度設(shè)置為20微米，所述懸臂梁懸空部分的長度設(shè)置為4微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種抗沖擊壓力傳感器，其特征在于所述懸臂梁設(shè)置為兩根或兩根以上，所述懸臂梁并聯(lián)設(shè)置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種抗沖擊壓力傳感器，其特征在于所述懸臂梁設(shè)置為2至999根。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種抗沖擊壓力傳感器，其特征在于所述懸臂梁設(shè)置為30根。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種抗沖擊壓力傳感器，其特征在于所述懸臂梁設(shè)置為100根。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種抗沖擊壓力傳感器，其特征在于所述絕緣層設(shè)置為多晶碳化硅層，所述多晶碳化硅層包括η摻雜的硅片子層、二氧化硅子層和低應(yīng)力的氮化硅子層，所述二氧化硅子層和低應(yīng)力的氮化硅子層設(shè)置于所述η摻雜的硅片子層上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗沖擊壓力傳感器，其結(jié)構(gòu)包括有基板、懸臂梁、電極和絕緣層，絕緣層設(shè)置于基板，電極設(shè)置于絕緣層，懸臂梁的一端設(shè)置于電極，懸臂梁的另一端懸空，懸臂梁長度設(shè)置為小于或等于50微米，懸臂梁懸空部分的長度設(shè)置為小于或等于10微米?，F(xiàn)有技術(shù)的懸臂梁長度一般為50至200微米，但抗高振動(dòng)沖擊能力差，本實(shí)用新型通過縮短懸臂梁的長度和懸臂梁懸空部分的長度以提高抗高振動(dòng)沖擊的能力，有效地解決了基于懸臂梁的傳感器易受振動(dòng)沖擊損壞的缺點(diǎn)，擴(kuò)大了傳感器的應(yīng)用范圍，傳感器結(jié)構(gòu)簡單，生產(chǎn)成本低，制造工藝簡單。
文檔編號(hào)B81B7/00GK202582797SQ201220092800
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月13日
發(fā)明者楊匯鑫 申請(qǐng)人:東莞市五峰科技有限公司, 湛江市科?？萍加邢薰?br>