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专利号: 2014107022001
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种无引线的压阻式MEMS高量程加速度传感器,其特征在于:包括衬底(1)、封闭空腔(2)、第一悬臂梁(3)、第二悬臂梁(4)、第三悬臂梁(5)、第四悬臂梁(6)、质量块(7)、平面螺旋电感(8)、第一压敏电阻(9)、第二压敏电阻(10)、第一电容、第二电容、第一线孔、第二线孔、第三线孔、第四线孔、第一电连线(11)、第二电连线(12)、第三电连线(13)、第四电连线(14)、第五电连线(15);

其中,衬底(1)由上层衬底、中层衬底、下层衬底键合形成;

封闭空腔(2)设于衬底(1)的内部;

第一悬臂梁(3)的左端面与封闭空腔(2)的左内腔壁固定;第二悬臂梁(4)的右端面与封闭空腔(2)的右内腔壁固定;第三悬臂梁(5)的前端面与封闭空腔(2)的前内腔壁固定;

第四悬臂梁(6)的后端面与封闭空腔(2)的后内腔壁固定;

质量块(7)的左表面与第一悬臂梁(3)的右端面固定;质量块(7)的右表面与第二悬臂梁(4)的左端面固定;质量块(7)的前表面与第三悬臂梁(5)的后端面固定;质量块(7)的后表面与第四悬臂梁(6)的前端面固定;

平面螺旋电感(8)位于封闭空腔(2)的下外腔壁;

第一压敏电阻(9)位于第一悬臂梁(3)的上表面;第二压敏电阻(10)位于第二悬臂梁(4)的上表面;

第一电容的上极板(16)位于封闭空腔(2)的上内腔壁的左后部;第一电容的下极板(17)位于封闭空腔(2)的下内腔壁的左后部;第二电容的上极板(18)位于封闭空腔(2)的上内腔壁的右后部;第二电容的下极板(19)位于封闭空腔(2)的下内腔壁的右后部;

第一线孔的两端分别贯通封闭空腔(2)的上内腔壁的左后部和左内腔壁;第二线孔的两端分别贯通封闭空腔(2)的下内腔壁的左后部和下外腔壁的左后部;第三线孔的两端分别贯通封闭空腔(2)的上内腔壁的右后部和右内腔壁;第四线孔的两端分别贯通封闭空腔(2)的下内腔壁的右后部和下外腔壁的右后部;

第一电连线(11)的一段溅射于第一线孔内,另一段淀积于第一悬臂梁(3)的上表面;

第一电连线(11)的两端分别与第一电容的上极板(16)和第一压敏电阻(9)连接;第二电连线(12)溅射于第二线孔内;第二电连线(12)的两端分别与第一电容的下极板(17)和平面螺旋电感(8)的一端连接;第三电连线(13)的一段溅射于第三线孔内,另一段淀积于第二悬臂梁(4)的上表面;第三电连线(13)的两端分别与第二电容的上极板(18)和第二压敏电阻(10)连接;第四电连线(14)溅射于第四线孔内;第四电连线(14)的两端分别与第二电容的下极板(19)和平面螺旋电感(8)的另一端连接;第五电连线(15)同时淀积于第一悬臂梁(3)的上表面、第二悬臂梁(4)的上表面、质量块(7)的上表面;第五电连线(15)的两端分别与第一压敏电阻(9)和第二压敏电阻(10)连接。

2.根据权利要求1所述的无引线的压阻式MEMS高量程加速度传感器,其特征在于:衬底(1)、第一悬臂梁(3)、第二悬臂梁(4)、第三悬臂梁(5)、第四悬臂梁(6)、质量块(7)均采用SiC制成。

3.一种无引线的压阻式MEMS高量程加速度传感器的制造方法,该方法用于制造如权利要求1所述的无引线的压阻式MEMS高量程加速度传感器,其特征在于:该方法是采用如下步骤实现的:a.选取上层衬底,并采用MEMS工艺在上层衬底的下表面开设凹腔;然后,在该凹腔的上内腔壁的左后部淀积金属形成第一电容的上极板(16),在该凹腔的上内腔壁的右后部淀积金属形成第二电容的上极板(18);然后,采用TSV工艺在该凹腔的上内腔壁的左后部和左内腔壁之间开设第一线孔,采用TSV工艺在该凹腔的上内腔壁的右后部和右内腔壁之间开设第三线孔;然后,在第一线孔内溅射金属形成第一电连线(11)的一段,在第三线孔内溅射金属形成第三电连线(13)的一段,第一电连线(11)的一端由此与第一电容的上极板(16)连接,第三电连线(13)的一端由此与第二电容的上极板(18)连接;

b.选取中层衬底,并采用MEMS工艺在中层衬底的上表面和下表面之间加工形成第一悬臂梁(3)、第二悬臂梁(4)、第三悬臂梁(5)、第四悬臂梁(6)、质量块(7);然后,采用掺杂工艺在第一悬臂梁(3)的上表面生成第一压敏电阻(9),采用掺杂工艺在第二悬臂梁(4)的上表面生成第二压敏电阻(10);然后,在第一悬臂梁(3)的上表面淀积金属形成第一电连线(11)的另一段,在第二悬臂梁(4)的上表面淀积金属形成第三电连线(13)的另一端,在第一悬臂梁(3)的上表面、第二悬臂梁(4)的上表面、质量块(7)的上表面淀积金属形成第五电连线(15),第一电连线(11)的另一端由此与第一压敏电阻(9)连接,第三电连线(13)的另一端由此与第二压敏电阻(10)连接,第五电连线(15)的两端由此分别与第一压敏电阻(9)和第二压敏电阻(10)连接;

c.选取下层衬底,并采用MEMS工艺在下层衬底的上表面开设凹腔;然后,在该凹腔的下内腔壁的左后部淀积金属形成第一电容的下极板(17),在该凹腔的下内腔壁的右后部淀积金属形成第二电容的下极板(19);然后,在该凹腔的下外腔壁淀积金属形成平面螺旋电感(8);然后,采用TSV工艺在该凹腔的下内腔壁的左后部和下外腔壁的左后部之间开设第二线孔,采用TSV工艺在该凹腔的下内腔壁的右后部和下外腔壁的右后部之间开设第四线孔;然后,在第二线孔内溅射金属形成第二电连线(12),在第四线孔内溅射金属形成第四电连线(14),第二电连线(12)的两端由此分别与第一电容的下极板(17)和平面螺旋电感(8)的一端连接,第四电连线(14)的两端由此分别与第二电容的下极板(19)和平面螺旋电感(8)的另一端连接;

d.将上层衬底、中层衬底、下层衬底键合在一起形成衬底(1),上层衬底的凹腔和下层衬底的凹腔由此共同形成封闭空腔(2)。