[发明专利]微小极间距电容式力敏传感器及其制造方法

权利要求书

1.一种小型化的微小极间距电容式力敏传感器，包括膜片、边框、不动极板及支架、可动极板、盖板；其可动极板的中心部位锚定在膜片的中心部位，不动极板通过支架与边框封接成一个整体，盖板与边框上表面键合，其特征在于：先对膜片表面进行磨平抛光，再把可动极板锚定到膜片中心部位，然后再把膜片周围部分与边框键合成一个整体，再对膜片外表面腐蚀减薄形成膜片外表面；在精确确定可动极板与不动极板微小间距时的步骤如下：a.在高度平坦的硼硅玻璃表面，用镀膜、光刻腐蚀的方法形成柱状凸起，凸起直径略小于可动极板锚定孔的直径，在没有下边框的情况下，其高度或等于设定的两极板的极间距，或在有下边框的情况下，等于设定的两极板的极间距加下边框的高度；b.把待封接的传感器置于此玻璃表面，使玻璃表面的柱状凸起对准膜片上可动极板锚定孔的位置；c.对传感器边框施加适当压力，使它的下端面紧贴玻璃表面，从而使可动极板相对抬升；d.把带有支架的不动极板放到可动极板正上方，再用低熔点玻璃填充支架端头与边框内壁或封接基座之间的间隙；e.升温融化低熔点玻璃完成封接，低熔点玻璃可用金锡共晶合金或铋锡合金取代，但这事先要在支架端头及边框结合部镀上铬-金镀层。

2.一种小型化的微小极间距电容式力敏传感器，包括膜片、边框、不动极板及支架、可动极板、盖板；其可动极板的中心部位锚定在膜片的中心部位，不动极板通过支架与边框封接成一个整体，盖板与边框上表面键合，其特征在于：先对膜片表面进行磨平抛光，再把可动极板锚定到膜片中心部位，然后再把膜片周围部分与边框键合成一个整体，再对膜片的外表面腐蚀减薄形成膜片外表面；在精确确定可动极板与不动极板微小间距时的步骤如下：a.通过密封圈将待封接的传感器传压膜片外围与可控气压的管道的周边密封；b.将管道内气压升至大于满量程的某一值；c.将不动极板放在可动极板正上方，使其支架与边框内壁或封接基座相邻，并将低熔点玻璃填充在支架端头与边框或封接基座的间隙；d.用激光焊接的方法把不动极板与边框封接成一个整体；e.如果用金锡共晶合金或铋锡合金等金属焊料代替低熔点玻璃，应事先在封接部位镀上铬-金镀层。

3.如权利要求1或2所述的电容式力敏传感器，其特征在于：使用SFB熔融键合、阳极键合、金硅共融键合、共晶键合的方法实现膜片与边框的键合。

4.如权利要求1或2所述的电容式力敏传感器，其特征在于：所述的膜片是对带有重硼掺杂层或重硼掺杂外延层的(100)p型硅片实行自停止腐蚀产生的，硅片未受腐蚀部分形成下边框，上边框通过膜片外围部分与下边框键合，膜片位于两边框之间。

5.如权利要求1或2所述的电容式力敏传感器，其特征在于：所述的膜片是(100)p⁺型的，是通过对复合硅片进行自停止腐蚀产生的，复合硅片由(100)p⁺型重硼掺杂硅片和(100)p型硅片熔融键合而成，对(100)p⁺型硅片进行化学机械抛光以精密确定其厚度和平整度，(100)p型硅片未受腐蚀部分形成下边框，上边框通过膜片外围部分与下边框键合，膜片位于两边框之间。

6.如权利要求1或2所述的电容式力敏传感器，其特征在于：它的膜片是(111)p⁺型的，是通过对复合硅片自停止腐蚀产生的，复合硅片由(111)p⁺型硅片及(100)p型硅片熔融键合而成，键合后对(111)p⁺型硅片表面进行磨平抛光以精确控制其厚度和平整度，复合硅片中的(100)p型硅片的未受腐蚀部分形成膜片的下边框，上边框通过膜片外围部分与下边框键合，膜片位于两边框之间。