[发明专利]微机械压力传感器设备和相应的制造方法

说明书

本发明涉及一种微机械压力传感器设备和一种相应的制造方法。所述微机械压力传感器设备配备有：第一膜片(3)和邻接到该第一膜片上的第一腔(4)；布置在所述第一膜片(3)中和/或上的第一弯曲感测装置(6)，该第一弯曲感测装置用于感测所述第一膜片(3)的由于作用在该第一膜片上的外部压力变化并且由于所述压力传感器设备的内部机械弯曲所引起的弯曲；第二膜片(9)和邻接到该第二膜片上的第二腔(5)；和布置在所述第二膜片(9)中和/或上的第二弯曲感测装置(11)，该第二弯曲感测装置用于感测所述第二膜片(9)的由于所述压力传感器设备的所述内部机械弯曲所引起的弯曲；其中，所述第二膜片(9)这样构型，使得所述第二膜片不能由于所述外部压力变化而弯曲。

技术领域

本发明涉及一种微机械压力传感器设备和一种相应的制造方法。

背景技术

虽然可以应用于任意的微机械压力传感器设备，但本发明和基于本发明的问题参照基于硅的微机械压力传感器设备阐释，如由WO 2013/152901 A1已知的那样。

图5a)-c)是用于阐释基于本发明的问题的示例性微机械压力传感器设备的示意性示图，更确切地说，图5a)、5b)是横截面并且图5c)是俯视图。

在图5a)和5b)中，附图标记F表明微机械功能层、例如硅层。在微机械功能层F中，膜片M构造有布置在该膜片下方的腔A。腔A在后侧通过封闭层V封闭。

附图标记P1至P4表明布置在膜片M中或上的弯曲感测装置、例如压阻元件，以用于感测膜片M的由于作用在该膜片上的外部压力变化所引起的弯曲。图5a)表明以下状态，在该状态中外部压力P等于Pa，其中，压力P＝Pa相应于腔A内部的压力。在该状态中，弯曲感测装置以压阻元件P1至P4输出第一测量值，例如通过桥接。如果外部压力P升高到较高的压力P＝Pb，那么膜片M向内变形到腔A中，其中，弯曲感测装置P1至P4输出不同的第二测量值。因此，能够感测作用的外部压力变化。

如在图5c)中示出，例如四个压阻元件P1至P4设置在膜片M的四个相对置的边缘上。

然而，在已知的压力传感器设备中膜片M的机械弯曲不仅归因于外部压力变化，而且也归因于使微机械压力传感器设备处于机械应力下的外部影响，例如通过由于封装过程(未示出)的机械夹紧、以具有不同热膨胀系数的材料混合物的构造或已构造的和已封装的传感器在(未示出的)装配导体板上的钎焊连接的应力所引起的弯曲。

要么压力传感器设备中的机械应力耦入到压力测量信号中，要么机械应力解耦结构导致机械稳固性的减小，由此以一定方式使已知的压力传感器承受误差。

发明内容

本发明实现一种根据权利要求1所述的微机械压力传感器设备和一种相应的根据权利要求10所述的制造方法。

优选的扩展方案是相应的从属权利要求的主题。

根据本发明的微机械压力传感器设备或根据本发明的制造方法能够实现微机械压力传感器的精度的提升。根据本发明的微机械压力传感器设备尤其能够实现以下构造，该构造的测量信号相对于例如通过环境中的温度变化引起的芯片弯曲是不敏感的，但该微机械压力传感器设备同时具有高的机械稳定性，因为不需要用于应力解耦的弹簧。

基于本发明的想法在于，设置附加的弯曲感测装置，所述附加的弯曲感测装置仅测量压力传感器设备的通过机械应力引起的弯曲。该附加信号能够从本来的弯曲感测装置的测量信号中减去，从而可以输出仅通过压力差引起的不歪曲的压力测量信号。

根据优选的扩展方案，第一膜片和邻接到该第一膜片上的第一腔形成在第一微机械功能层中，其中，第二膜片形成在第二微机械功能层中，该第二微机械功能层与第一微机械功能层间隔开地布置。这样两个膜片能够彼此无关地制造。