申请/专利权人：杭州电子科技大学温州研究院有限公司;杭州电子科技大学

申请日：2021-11-16

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN114061823B

主分类号：G01L9/06

分类号：G01L9/06;B81B7/00;B81B7/02;B81C1/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.03.08#实质审查的生效;2022.02.18#公开

摘要：本发明公开了一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列及其制备方法。现有的压力传感器芯片存在线性度和灵敏度低以及温度补偿困难的问题。本发明涉及压阻式压力传感器的单片微加工制备与阵列集成。该压力传感器阵列主要由分布在四个桥臂上的压力传感器芯片构成。通过将两个灵敏度和测压范围不同的压力传感器芯片进行串联，可以在增大测压范围和灵敏度的同时保持良好的线性度。通过将两个灵敏度和测压范围相同的压力传感器串联支路进行并联，并使其中一个支路的压力传感器硅膜受压，另一支路的压力传感器的硅膜不受压，可以实现温度漂移的自补偿功能。

主权项：1.一种温度自补偿的高灵敏度压力传感器阵列，其特征在于：包括共同置于受压区的第一压力传感器芯片（1）、第二压力传感器芯片（2）、第三压力传感器芯片（3）和第四压力传感器芯片（4）；第一压力传感器芯片（1）和第二压力传感器芯片（2）串联在一起后置于受压区，形成第一串联支路；第三压力传感器芯片（3）和第四压力传感器芯片（4）串联在一起后也置于受压区，形成第二串联支路；第一串联支路与第二串联支路一端连接在一起，另一端作为压力信号输出接口；第一压力传感器芯片（1）与第三压力传感器芯片（3）的性能参数相同；第二压力传感器芯片（2）与第四压力传感器芯片（4）的性能参数相同；第一压力传感器芯片（1）与第二压力传感器芯片（2）的灵敏度和测压范围不同；所述的第三压力传感器芯片（3）和第四压力传感器芯片（4）压力检测部损坏，压力变化时输出信号不变；第一压力传感器芯片（1）的测压范围为0～5MPa；第二压力传感器芯片（2）的测压范围为0～10MPa；所述的压力传感器芯片采用压阻式压力传感器；所述的压阻式压力传感器包括硅膜，以及在硅膜上通过低浓度硼离子注入形成的四个压阻；四个压阻连成惠斯通电桥结构，并通过四个焊盘引出电压输入接口和电压信号输出接口；四个压阻分布在硅膜（15）的应力最大处；所述的压阻式压力传感器还包括玻璃（17）；所述的硅膜（15）形成于一块SOI硅片上；玻璃（17）与SOI硅片的底层硅（18）通过阳极键合的方式连接在一起；SOI硅片中设有真空腔室（16）；真空腔室（16）由SOI硅片的底层硅（18）、埋氧层（19）的内侧壁，以及SOI硅片的顶层硅（20）与玻璃（17）的相对侧面合围形成；玻璃（17）和顶层硅（20）之间设置有质量块（21）；质量块（21）起到过压保护硅膜（15）的作用；四个压力传感器芯片的连接方式如下：1使用金属引线（5）将四个压力传感器芯片的Vin+端（10）连接在一起，并接上直流恒压源的正极，将四个压力传感器芯片的Vin-端（11）连接在一起，并接上直流恒压源的负极，将第一压力传感器芯片（1）的Vo+端（12）与第二压力传感器芯片（2）的Vo-端（13）连接在一起，将第三压力传感器芯片（3）的Vo+端（12）与第四压力传感器芯片（4）的Vo-端（13）连接在一起；2将第一压力传感器芯片（1）的Vo-端（13）与第三压力传感器芯片（3）的Vo-端（13）连接在一起，并将第二压力传感器芯片（2）的Vo+端（12）、第四压力传感器芯片（4）的Vo+端（12）分别引出，作为传感器阵列的输出接口；或将第二压力传感器芯片（2）的Vo+端（12）与第四压力传感器芯片（4）的Vo+端（12）连接在一起，将第一压力传感器芯片（1）的Vo-端（13）、第三压力传感器芯片（3）的Vo-端（13）分别引出，作为传感器阵列的输出接口；3在第三压力传感器芯片（3）和第四压力传感器芯片（4）上的硅膜（15）上开孔。

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