[发明专利]差压传感器装置

说明书

背景技术

许多基于硅的微传感器使用所谓的MEMS（微电子机械系统）技术来达到低成本和高性能。一个这样的装置是MEMS压力传感器，其由小的薄硅膜片组成，在所述膜片上形成通常为惠斯通电桥的压阻电路。由施加至膜片的压力引起的膜片应力改变了电桥电路中的压敏电阻器的电阻值。电子电路检测压阻电桥的电阻改变，并且输出表示所施加的压力的电信号。

图1A是现有技术的差压传感器100的横截面视图，这样取名是因为它提供了表示图1B所示的差压感测元件110的图1B的膜片122上的顶部压力和底部压力之间的压力差的输出信号。图1B示出了图1A所描绘的安装在外壳内部的差压感测元件的横截面图。

在图1A中，压力传感器100由包围MEMS压力感测元件110和专用集成电路（ASIC）106的外壳104组成。通过形成到外壳104中的压力端口108，将来自液体或气体的一个流体压力施加至MEMS压力感测元件的膜片的底部。通过盖子107将来自气体的其它流体压力施加至凝胶124的顶部，其将压力传递给MEMS压力硅感测元件（或硅管芯）的膜片的顶部。MEMS压力感测元件110通过导电线103电连接到ASIC 106，所述导电线103是现有技术中公知的且提供在ASIC 106与压力感测元件110之间的电连接。导电线也将ASIC 106连接到用于输入和输出电压的引线框架105。

如上所述，图1B是由用于差压感测的薄硅管芯110组成的现有技术MEMS压力感测元件封装102的横截面图。压阻惠斯通电桥电路112在管芯110中形成，并且位于薄膜片区域114的边缘附近。

管芯110位于基座116顶部，所述基座116转而通过粘合剂120附接至外壳104的底部118。在端口108中流动的流体将压力施加至通过在端口108上方的管芯110的放置形成的膜片122的底部。其它流体流向凝胶124的顶部，并且对膜片122的顶部加压。箭头123表示施加至膜片的顶部的压力，并且箭头133表示施加至膜片的底部的压力。在向下施加的压力123与向上施加的压力133之间的差值或差别引起膜片122挠曲。由压力差引起的挠曲使电桥电路112中的压敏电阻器改变它们的物理尺寸，其转而改变它们的电阻值。在图1A中可以看到图1B所示的MEMS压力感测元件110嵌入在常规的凝胶124中，其意图的功能是为了保护感测元件110。

附图说明

图1A是现有技术的差压传感器的横截面视图；

图1B是封装在图1A所示的压力传感器中的现有技术的MEMS感测元件的横截面视图；

图2是差压感测元件的横截面；

图3示出了在第一实施例中如何连接两个惠斯通电桥电路；

图4A是第一硅管芯的第二侧的视图，并且示出了对其进行电连接的结合片；

图4B示出了第一硅管芯的第一侧以及到在其上的第一惠斯通电桥电路的连接；

图4C示出了在第一硅管芯与空心隔离物之间的氧化层上的结合片；

图4D示出了通过空心隔离物的通孔；

图4E示出了在空心隔离物与第二管芯层之间的氧化层上的结合片；

图4F示出了第二硅管芯的第一侧以及到在其上的第二惠斯通电桥电路的连接；

图5示出了在第二实施例中如何连接两个惠斯通电桥电路；

图6A是第一硅管芯的第二侧的视图，并且示出了对其进行电连接的结合片；

图6B示出了第一硅管芯的第一侧以及到在其上的第一惠斯通电桥电路的连接；

图6C在第一硅管芯与空心隔离物之间的氧化层上的结合片；

图6D示出了通过空心隔离物的通孔；

图6E示出了在空心隔离物与第二管芯层之间的氧化层上的结合片；

图6F示出了第二硅管芯的第一侧以及到在其上的第二惠斯通电桥电路的连接；

图7是使用在具有如图4A-4F所示的实施例1的图2或具有如图6A-6F所示的实施例2的图2中描绘的压力感测元件的压力传感器实施例的横截面视图；以及

图8是压力传感器的替换的实施例的横截面视图。

具体实施方式

用在MEMS传感器中的凝胶124趋向于是体积大且厚重的。它因此在振动期间可能不利地影响MEMS压力传感器响应性装置。

在凝胶124中的电荷也可能趋向于使由其形成惠斯通电桥电路的压敏电阻器的电属性失真。可以消除对于凝胶的需要的差压传感器将是在现有技术上的改进。