一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115265848A(43)申请公布日2022.11.01(21)申请号202210907400.5(22)申请日2022.07.29(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人方续东高博楠方子艳李瑜饶浩孙昊吴晨邓武彬吴俊侠赵立波田边韩香广王淞立王鑫垚陈兆翔蒋庄德(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200专利代理师范巍(51)Int.Cl.G01L1/14(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器(57)摘要本发明公开了一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器，包括依次设置的玻璃层，谐振器层以及敏感膜层，敏感膜层包括压力敏感膜和固定在压力敏感膜层上的两个硅岛；所述谐振器层包括分别与两个硅岛连接的两个可动锚点；每个可动锚点一端两侧分别与两个谐振梁第一端连接，位于同一侧的谐振梁第二端与同一个质量块连接，两个质量块通过耦合梁连接；所述耦合梁包括四根一端连接至连接点的单梁；谐振梁外侧设置有激励结构，激励结构外设置有检测结构。本发明的耦合梁为四点接触式耦合梁，在满足对两质量块耦合并为谐振器提供刚度增大模态频率间隔的同时，也能够有效减少加速度冲击对耦合梁结构的影响，从而保证传感器工作的稳定性。CN115265848ACN115265848A权利要求书1/2页1.一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器，其特征在于，包括依次设置的玻璃层(1)、谐振器层(2)和敏感膜层(3)，所述敏感膜层(3)包括压力敏感膜(5)和固定在压力敏感膜(5)层上的两个硅岛(6)；所述谐振器层(2)包括分别与两个硅岛(6)连接的第一可动锚点(131)和第二可动锚点(132)；所述第一可动锚点(131)一端的两侧分别与第一谐振梁(141)以及第四谐振梁(144)一端连接，第二可动锚点(132)一端的两侧分别与第二谐振梁(142)以及第三谐振梁(143)一端连接，第一谐振梁(141)和第二谐振梁(142)另一端与第一质量块(191)连接，第三谐振梁(143)和第四谐振梁(144)另一端与第二质量块(192)连接；第一质量块(191)与第二质量块(192)通过耦合梁(20)连接；所述耦合梁(20)包括四根一端连接至连接点的单梁；所述第一谐振梁(141)和第二谐振梁(142)外侧设置有第一激励结构，所述第一激励结构外设置有第一检测结构；所述第三谐振梁(143)和第四谐振梁(144)外侧设置有第二激励结构，第二激励结构外设置有第二检测结构。2.根据权利要求1所述的一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器，其特征在于，所述第一激励结构和第二激励结构相同，所述第一激励结构包括第一激励定齿(171)和第二激励定齿(172)，所述第一激励定齿(171)一侧设置有第一激励动齿(181)，另一侧与第一激励电极(81)连接；所述第二激励定齿(172)一侧设置有第二激励动齿(182)，另一侧与第二激励电极(82)连接。3.根据权利要求1或2所述的一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器，其特征在于，所述第一检测结构和第二检测结构相同；所述第一检测结构包括第一检测动齿(161)，所述第一检测动齿(161)外侧设置有第一检测定齿(151)，所述第一检测定齿(151)与第一检测电极(91)连接。4.根据权利要求1所述的一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器，其特征在于，所述第一激励结构和第一检测结构之间，以及第二激励结构和第二检测结构之间设置有屏蔽电极外框(11)。5.根据权利要求1所述的一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器，其特征在于，所述第一可动锚点(131)一端的两侧向外延伸悬置，两侧悬置部位分别与第一谐振梁(141)和第四谐振梁(144)一端连接；所述第二可动锚点(132)一端的两侧向外延伸悬置，两侧悬置部位分别与第二谐振梁(142)和第三谐振梁(143)一端连接。6.根据权利要求1所述的一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器，其特征在于，所述压力敏感膜(5)的平面尺寸为1500μm×1500μm至2000μm×2000μm，厚度为50μm～80μm。7.根据权利要求1所述的一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器，其特征在于，所述第一谐振梁(141)、第二谐振梁(142)、第三谐振梁(143)和第四谐振梁(144)的长度为400μm～600μm。8.根据权利要求1或7所述的一种基于静电激励电容检测的硅谐振压力传感器，其特征在于，所述第一谐振梁(141)、第二谐振梁(142)、第三谐振梁(143)和第四谐振梁(144)的宽度为16μm～24μm。9.根据权利要求1所述的一种基于静电激