[发明专利]基于转印技术的微纳薄膜压力传感器及其制备方法

权利要求书

1.一种微纳薄膜压力传感器，所述传感器包括传感组件(1)、转接环(2)、管座(3)、管帽(4)、内引线(5)、紧固件(6)、密封圈(7)、输出电缆(8)以及引压口(9)，所述传感组件(1)包括器件衬底(16)以及倒扣在其上表面上的单个芯片，其特征在于，所述单个芯片进一步包括：压敏电阻(14)；形成在压敏电阻(14)的两端的金属电极(13)；以及涂覆在所述压敏电阻(14)及金属电极(13)的晶圆上的转印介质(15)。

2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述压敏电阻(14)为单电阻、二个电阻构成惠斯通电桥的半桥或四个电阻构成惠斯通电桥的全桥中的一种。

3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述转印介质(15)为苯并环丁烯BCD或光刻胶SU-8。

4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述器件衬底(16)作为弹性膜片为金属衬底或其他材料。

5.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述在所述传感器上连接后续信号调理电路，所述电路安装在所述转接环上，将所述传感器的输出转化成0～5VDC、1～5VDC以及4～20mADC中的一种标准信号输出。

6.一种微纳薄膜压力传感器的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)在牺牲衬底上生长一层绝缘层，所述牺牲衬底的材料为单晶硅、多晶硅或其他材料，所述绝缘层的材料为二氧化硅作或其他绝缘材料；

2)在所述绝缘层上通过外延方法生长一层压敏电阻层，然后采用光刻工艺按设计图形形成压敏电阻；

3)采用金属化工艺按设计图制作金属电极；

4)在制备好的所述压敏电阻及所述金属电极的晶圆上涂敷转印介质，烘干后进行切割形成带有牺牲衬底的单个芯片；

5)提供器件衬底，将所述单个芯片倒扣在所述器件衬底的上表面上，对准所述器件衬底的上表面采用加温及加压使两者牢固的键合在一起，然后采用腐蚀方法去除所述单个芯片上的牺牲衬底及绝缘层，形成传感组件；

6)提供转接环，在所述传感组件上粘贴转接环，固化后将其安装在管座的安装槽内，再用储能焊接机将器件衬底的下表面与管座牢固的焊接在一起；

7)采用压焊工艺用内引线将所述金属电极与所述转接环实现电气联接，再将输出电缆焊接在所述转接环上；

8)输出电缆穿过管帽，再将所述管帽与所述管座对准进行焊接；

9)在所述输出电缆上套入密封圈及紧固件，旋紧紧固件使所述密封圈对所述管帽密封，完成传感器的制作。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤2)中，所述压敏电阻层的厚度为100nm～1000nm，所述压敏电阻为单电阻、二个电阻构成惠斯通电桥的半桥以及四个电阻构成惠斯通电桥的全桥中的一种。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤4)中，所述转印介质为苯并环丁烯BCD或光刻胶SU-8，厚度为3μm～6μm。

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤5)中，所述器件衬底作为弹性膜片为金属衬底或其他材料。

10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤7)中，所述内引线为金丝或硅铝丝。