[发明专利]电容式微机械气压传感器及其制备方法

说明书

本公开提供一种电容式微机械气压传感器及其制备方法。电容式微机械气压传感器包括：衬底，设置有气腔和气体传输通道，所述气体传输通道将所述气腔与外界连通；分布式电容阵列，设置在所述衬底内，所述分布式电容阵列之间设置有所述气体传输通道；导电介质，可移动地设置在所述气体传输通道中；加热件，设置在所述衬底内，并与所述气腔相对应，以通过加热所述气腔内的气体推动所述导电介质在所述气体传输通道内移动。利用移动的导电介质代替形变的机械薄膜，避免了残余应力、热应力、非线性等带来的设计和可靠性问题；气压与“加热温度‑膨胀体积”曲线的斜率成正比，因此传感器的输出特性为线性，同时温漂小，传感器的设计灵活度高。

技术领域

本公开属于传感器技术领域，具体涉及一种电容式微机械气压传感器及其制备方法。

背景技术

气压传感器广泛应用于气象、汽车、医疗和智能家居等众多领域，电容式气压传感器利用电容结构或者敏感介质的变化表征气压的变化，随着物联网产业的发展以及智能器件需求的增加，微机械气压传感器成为气压传感器产业的发展方向。

传统的电容式微机械气压传感器主要基于三种工作原理：1.变间距原理；2.变面积原理；3.变介电常数原理。1998年，M.Esashi(人名)等人提出一种变间距原理的电容式微机械气压传感器，通过气压使得敏感膜变形，从而改变敏感电容器的电极间距，进而使得敏感电容变化。1996年，W.H Ko(人名)等人提出一种变面积原理的电容式微机械气压传感器，通过气压使得敏感膜变形，从而使得敏感电容器的电极接触面积变化，进而使得敏感电容变化。2004年，Zhou Min-Xin(人名)等人提出一种变介电常数原理的电容式微机械气压传感器，通过应力使得敏感电介质的介电常数发生变化，从而使得敏感电容变化。

上述电容式微机械气压传感器，无论采用何种原理，均是基于气压变化造成敏感膜形变，从而使得电容器结构或者应力变化来实现气压敏感。但是，敏感膜中的残余应力以及热应力会造成意外的形变和温漂，此外，由于薄膜形变的非线性特征，使得传感器的设计较为复杂，往往需要反复的验证和修改。

发明内容

本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种电容式微机械气压传感器及其制备方法。

本公开的一个方面，提供一种电容式微机械气压传感器，包括：

衬底，所述衬底内设置有气腔和气体传输通道，所述气体传输通道将所述气腔与外界连通；

分布式电容阵列，所述分布式电容阵列设置在所述衬底内，所述分布式电容阵列之间设置有所述气体传输通道；

导电介质，所述导电介质可移动地设置在所述气体传输通道中；

加热件，所述加热件设置在所述衬底内，并与所述气腔相对应，以通过加热所述气腔内的气体推动所述导电介质在所述气体传输通道内移动。

在一些可选地实施方式中，所述分布式电容阵列包括多个第一电容极板和多个第二电容极板；

所述多个第一电容极板位于所述气体传输通道背离所述气腔的一侧，并沿所述气体传输通道的长度方向间隔设置；

所述多个第二电容极板位于所述气体传输通道朝向所述气腔的一侧，并沿所述气体传输通道的长度方向间隔设置；以及，

每个所述第一电容极板对应至少一个所述第二电容极板。

在一些可选地实施方式中，所述电容式微机械气压传感器还包括第一绝缘层和第二绝缘层，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层相对间隔设置；以及，

所述第一绝缘层包覆所述多个第一电容极板，所述第二绝缘层包覆所述多个第二电容极板，所述第一绝缘层与所述第二绝缘层之间的间隔设置有所述气体传输通道。

在一些可选地实施方式中，所述加热件包括多个加热电阻，所述多个加热电阻沿所述气腔的长度方向间隔设置。