用于探测指标的运动电容传感器,电容式MEMS压力

创意无极限,仪表大发明。今天为大家介绍一项国家发明授权专利——用于探测目标的运动的电容传感器。该专利由贝尔-赫拉恒温控制有限公司申请,并于2016年10月12日获得授权公告。 内容说明 本发明涉及一种用于探测目标的运动的电容传感器,且所述的目标为尤其是专门提供用于车辆部件的,就像即空调控制设备、信息娱乐设备、导航设备、无线电或者一般地人机交互接口的操作单元的手动操作的按键。 发明背景 在大多数情况下,以被探测操作的手动操作按键的形式的目标的运动探测,将由包括机械耦合至所述的按键的开关器件的机械开关完成。因此,当所述的按键被操作,所述的开关器件将会被操作,且反过来所述的开关器件将建立开关接触以发信号至所述的按键的操作。通过这样的机械方法的替代,也存在电容系统,在其中,基于电容容量的变化,目标的运动被探测。因此,关于操作元件的按键的例子,按键的动作会导致即改变电容传感器的电容器的两个电极之间的距离,其可以在信号处理技术的帮助下估算。为了使两个电极执行相对运动成为可能,介于所述的两个电极之间的体积必须分别是可压缩的和可膨胀的。 作为这方面的电介质,气体或者尤其是空气是合适的。然而,在这方面,空气,或者气体在一般情况下仅仅具有一相对较低的电介质常数是不利的,以致于由介于所述的两个电极之间的距离的变化造成的电容容量的改变只会产生小的信号变化。

创意无极限,仪表大发明。今天为大家介绍一项国家发明授权专利——电容式MEMS压力传感器。该专利由无锡华润上华半导体有限公司申请,并于2017年2月22日获得授权公告。 内容说明 本发明涉及一种压力传感器,特别涉及一种电容式MEMS压力传感器。 发明背景 电容式压力传感器具有低温漂、高灵敏度、低噪声和较大的动态范围等显着的优点而被广泛应用。接触式电容压力传感器由硅膜片、衬底、衬底电极和绝缘层构成。硅膜片和衬底电极间构成一个电容结构;受压力作用后硅膜片变形,此时电极间距d发生了相应的变化。MEMS电容式压力传感器包括了两个电容:一个是用于测量的测量电容Cx,另一个是用于温度补偿的参考电容Co,当膜片受到压力p作用时发生变形,随着压力的增大膜片与衬底的距离逐渐缩小,在压力达到接触点压力(即膜片中心接触到绝缘层时的压力)之前,测量电容器的电容值由C=εA/d决定,式中,ε、A、d分别是电极间的介电常数、有效面积和极板间距。压力载荷引起的极板间距d的变化必然会使电容C发生相应的变化。当压力p继续增加时,达到接触点之后,测量电容值则由非接触电容和接触电容决定。在极坐标系下的非接触电容量的积分表达式为式中ε0为真空介电常数;εa为空气的相对介电常数;εi为绝缘层材料的相对介电常数;t为绝缘层的厚度;g为初始间隙;w为半径为r的圆上的变形。计算时以圆形膜片的中心作为坐标原点。在一定的范围内接触区域随着压力线性地增大,从而使电容值产生线性的变化。通过选择适当膜片的尺寸、厚度和电极的间距等的器件参数,可以提高传感器的灵敏度和线性范围。 由此可见,传统的电容式MEMS压力传感器为提高灵敏度,是通过增大检测薄膜的尺寸、减小检测薄膜的厚度以及缩小电极极板间间距来实现,但是由此引入非线性以及器件动态响应范围等指标的劣化;由于增大了薄膜尺寸,使得器件的尺寸进一步增大,以及成本增加。 发明内容 为了克服上述问题,本发明公开了一种从器件结构上规避传统压力传感器上述问题的电容式MEMS压力传感器。 本发明采用的具体技术方案是,一种电容式MEMS压力传感器,包括:衬底;检测薄膜,固定铺设于所述衬底的上表面上;所述衬底上设有使检测薄膜与外界工作介质接触并承受其压力的通孔或沟槽;具有引线的上电极板,其固定连接于所述衬底的上表面上或所述检测薄膜上,并位于所述检测薄膜上方且与所述检测薄膜之间形成间隙;具有引线的下电极板,其固定设置于所述检测薄膜上,并位于所述检测薄膜与所述上电极板之间的间隙中,所述下电极板与所述上电极板构成电容,所述下电极板的中部与所述检测薄膜点连接或通过一凸起或柱体连接。

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