[发明专利]具有具凸起的膜片的压力传感器

说明书

具有具凸起的膜片的压力传感器。一种具有膜片的压力传感器，膜片具有带有图案的凸起部。具有凸起部的膜片可被视为具凸起的膜片。具凸起的膜片可具有比具有与具凸起的膜片相同面积的平板膜片更高的灵敏度。具凸起的膜片可并入可在低压力下进一步改进膜片的压力响应的灵敏度和线性度的简单十字图案。凸起部和在膜片的周边周围的其腿的尖锐边缘和角的减少可减少高应力点并因而增加具凸起的膜片的破裂压力额定值。

本申请要求2014年1月7日提交的且题为“Pressure Sensor with BossedDiaphragm”的临时专利申请序列号61/924,347的权益。2014年1月7日提交的临时专利申请序列号61/924, 347特此通过引用被并入。

背景技术

本公开涉及传感器，且特别是涉及压力传感器。更具体地，本公开涉及具有膜片（diaphragm）的压力传感器。

发明内容

本公开揭露了具有膜片的压力传感器，膜片具有带有图案的凸起部的膜片。具有凸起部的膜片可被视为具凸起的（bossed）膜片。具凸起的膜片可具有比平板膜片更高的灵敏度，平板膜片具有与具凸起的膜片相同的面积。具凸起的膜片可并入可在低压力下进一步改进膜片的压力响应的灵敏度和线性度的简单十字图案。凸起部和在膜片的周边周围的其腿（leg）的尖锐边缘和角的减少可减少高应力点并因而增加具凸起的膜片的破裂压力额定值。

附图说明

图1是具有例证性具凸起的膜片设计的压力传感器的顶视图的图示；

图2是揭露在图1的图示中示出的例证性具凸起的膜片的一个版本的图示；

图3是揭露在图1的图示中示出的例证性具凸起的膜片的另一版本的图示；

图4是在图1的图示中示出的具凸起的膜片的左上部分的示意性顶视图的图示；

图5是示出最终应力的破裂压力的跨度的图表的图示；

图6是示出图1的例证性具凸起的膜片的设计的多个不同配置的各种尺寸的表格的图示；以及

图7是示出图1的例证性具凸起的膜片设计的多个不同配置中的每个的各种估计参数的表格的图示。

具体实施方式

目前的系统和方法可在本文描述和/或示出的实施方式中并入一个或多个处理器、计算机、控制器、用户接口、无线和/或有线连接等。

这个描述可提供实施目前的系统和方法的一个或多个例证性和特定的示例或方式。可能存在实施该系统和方法的许多其它示例或方式。

压力换能器可形成有硅衬底和在衬底上生长的外延（epi）层。衬底的背侧的一部分可被去除，留下由外延层的一部分构成的薄的柔性膜片。压电电阻器可位于膜片部分中或其上以测量膜片的偏斜以形成压力换能器。

换能器可基于其它种类的材料，例如砷化镓等。可使用各种技术例如微机电系统（MEMS）等来制造换能器。

在操作期间，膜片的至少一个表面可暴露于压力。膜片可根据在膜片的一侧上的压力的幅度来偏斜，该压力超过在膜片的相对表面上的压力。膜片的偏斜可创建压电电阻器的电阻值的变化。压电电阻器的电阻值的变化可被反映为至少部分地由压电电阻器形成的电阻桥的输出电压信号中的变化。电阻值可转换成施加在膜片的一个表面上的压力的指示。

硅衬底和外延层可由单晶硅形成。由单晶硅形成的平板膜片可产生具有对应于从五（5）英寸H₂O（0.18）变动到6,000 psi（166,084英寸H₂O）的压力的足够线性度的可接受地高的输出信号。然而，由单晶硅形成的平板膜片不一定产生具有对应于低于五（5）英寸H₂O的压力的足够线性度的可接受地高的输出信号。