[发明专利]具有二层基板的微机械传感器

说明书

技术领域

本发明公开了具有二层基板的微机械传感器，属于微机械传感器的技术领域。

背景技术

测量降水是气象测量中重要的组成部分。传统的测量降水的方法主要使用翻斗式或量筒式雨量计。但传统雨量计存在浸润误差，当仅有少量降水粒子时，浸润误差可能使得仪器不能发现降水粒子。同时传统雨量计不能测量雨滴的质量，也不能区分雨滴或者冰雹。

现在的基于光学散射原理的雨滴谱仪，可以测量雨滴的质量，也可以避免浸润误差。但这种雨滴谱仪价格昂贵，难以大规模使用，其生产工艺也与微电子工艺不兼容。基于光学原理的仪器还容易受到周围环境的影响，例如灰尘遮挡住镜头，会对测量产生影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述背景技术的不足，提供了具有二层基板的微机械传感器。

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：

具有二层基板的微机械传感器，其特征在于，单晶硅片制成的第一基板、第二基板，第二基板为具有二层基板的微机械传感器的底座，第一基板置于第二基板上方且与第二基板连接，其中，

第一基板经过MEMS工艺处理得到开口向上的第一空腔以及开口向下的第二空腔，所述第一空腔与所述第二空腔之间的部分第一基板构成第一膜片 ，

第二基板经过MEMS工艺处理得到开口向上的第三空腔以及开口向下的第四空腔，所述第三空腔与所述第四空腔之间的部分第二基板构成第二膜片，所述第二膜片上开有通孔，所述第三空腔与所述第二空腔连通，所述第二膜片上固定有加热电阻、分别置于加热电阻两侧的第一测量电阻、第二测量电阻。

作为所述微机械传感器的进一步优化方案，第二膜片朝向的第三空腔的表面上有一层隔热层，所述加热电阻、第一测量电阻、第二测量电阻固定在隔热层有限区间上，有限区间从从第二空腔和第三空腔的连通处到通孔。

进一步的，所述微机械传感器上固定有烘干电阻。

本发明采用上述技术方案，具有以下有益效果：

（1）不仅可以测量粒子质量，还能分辨粒子相态；

（2）传感器使用MEMS工艺，成本较低，工艺质量易于控制，工艺兼容性好，减小了传感器体积；

（3）固定测量电阻以及加热电阻的膜片有隔热层，有效降低电阻散热，降低传感器功耗，防止漏电；

（4）第一空腔和第二空腔可以避免粒子撞击膜片时，膜片受到损坏，提高传感器的可靠性；

（5）在气体流通路径中最狭窄的部位布局测量电阻以及加热电阻，提高了气体流动速度，进而提高了微机械传感器测量气体流速的灵敏度。

附图说明

图1为具有二层基板的微机械传感器的结构图。

图中标号说明：101、第一基板，102、第一膜片，103、第一空腔，104、第二空腔，201、第二基板，202、第三空腔，203、第四空腔，204、第二膜片，205、第一测量电阻，206、加热电阻，207、第二测量电阻，208、通孔，209、焊盘，210、烘干电阻。

具体实施方式

下面结合附图对发明的技术方案进行详细说明：

如图1所示的具有二层基板的微机械传感器，包括：单晶硅片制成的第一基

板101、第二基板201，第二基板201为具有二层基板的微机械传感器的底座，第一基板101置于第二基板201上方且与第二基板201连接，其中，

第一基板101经过MEMS工艺处理得到开口向上的第一空腔103以及开口向下的第二空腔104，第一空腔103与第二空腔104之间的部分第一基板构成第一膜片 102，

第二基板201经过MEMS工艺处理得到开口向上的第三空腔202以及开口向下的第四空腔203，第三空腔202与第四空腔203之间的部分第二基板构成第二膜片204，第二膜片204上开有通孔208，第三空腔202与第二空腔104连通，第二膜片204上固定有加热电阻206、分别置于加热电阻206两侧的第一测量电阻205、第二测量电阻207。第二空腔104、第三空腔202、通孔208构成气体流动的唯一通道。