[发明专利]一种热式压力传感器

说明书

技术领域

本发明是涉及半导体封装领域，尤其涉及一种热式MEMS压力传感器。

背景技术

随着电子产品小型化微型化的发展，电子产品对其内部元器件小型化的要求越来越高。压力传感器作为常见的传感器，应用于多种电子产品内，故压力传感器的小型化设计也成为关注重点。为了保证压力传感器的小型化设计，基于微机电系统(Micro-Electro-MechanicalSystem，MEMS)的压力传感器越来越受到人们关注。基于MEMS技术的压力传感器，包括基板，固定于所述基板的外壳，所述基板与所述外壳构成所述压力传感器外部封装结构。所述外部封装结构内、所述基板上固定设置有压力传感器芯片和集成电路芯片，压力传感器芯片与集成电路芯片通过金属引线打线的方式电连接，基板上设置有焊盘，基板焊盘将压力传感器内部芯片与外部电子电路电连接，同时，压力传感器通过焊盘固定于外部主板上。传统结构的压力传感器，压力传感器芯片直接固定于基板上，在压力传感器装配、使用过程中，基板受到的应力会传导至压力传感器芯片上，压力传感器芯片感应该应力，使压力传感器产生误差，导致压力传感器性能问题。

现有的压力传感器不仅成本高，集成度低，而且测试压力的精度较低。

因此，有必要提出一种新的方案。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种低成本，高集成度，体积小，高灵敏度的热式MEMS压力传感器。

为达成前述目的，本发明的热式压力传感器，其特征在于：其包括：

一基片，其形成有凹槽，所述凹槽的开口部设置有薄膜，所述薄膜将所述凹槽封闭为腔体，所述腔体中设置有热电偶和加热器，所述热电偶分别位于所述加热器的内侧和外侧。

作为本发明一个优选的实施方式，所述热电偶和加热器位于同一平面。

作为本发明一个优选的实施方式，所述加热器内侧热电偶TP1和外侧热电偶TP2相对所述腔体中心呈对称分布。

作为本发明一个优选的实施方式，所述热电偶和加热器位于腔体内悬空的桥梁结构上。

作为本发明一个优选的实施方式，所述加热器产生热量，在腔体内建立温度场，在没有额外压力的情况下，加热器内侧热电偶TP1和外侧热电偶TP2与薄膜的间距均为d0，加热器内侧热电偶TP1感受加热器的温度为T10，加热器外侧热电偶TP2感受加热器的温度为T20，内侧热电偶TP1和外侧热电偶TP2的温差为：T10-T20＝△T₀，

所述薄膜受到外部压力发生形变，内侧热电偶TP1和外侧热电偶TP2与薄膜的间距分为变为d₁和d₂，内侧热电偶TP1的热量同时向上和向下传递，则所述内侧热电偶TP1的温度变为T11，所述外侧热电偶TP2的热量同时向上、向下和向腔体侧壁传递，则所述外侧热电偶TP2的温度变为T21，则内侧热电偶TP1和外侧热电偶TP2的温度的温差变为：T11-T21＝△T₁，

由于薄膜受到外部压力变化而导致的腔体内温度的变化可得到：

δ＝ΔT₀-ΔT₁，

其中，不同的δ值对应不同的薄膜的形变量和外部压力P,

ρ∞δ。

作为本发明一个优选的实施方式，所述基片的材料为硅、玻璃、石英、陶瓷中的一种或多种。

作为本发明一个优选的实施方式，所述热电偶和加热器将封闭的腔体分为上腔体和下腔体。

本发明的有益效果：与现有技术相比，本发明的具有如下优点：

(1)本发明的热式压力传感器，其制作成本低。

(2)本发明的热式压力传感器，其具有高集成度。

(3)本发明的热式压力传感器，其体积小，节约空间。

(4)本发明的热式压力传感器，其具有高灵敏度，测量压力的精度高。

附图说明

图1是本发明热式压力传感器的结构示意图；

图2是图1的俯视结构示意图；

图3是图1的剖视示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。