[发明专利]应力隔离的绝对压力传感器

说明书

使用弹簧式波纹状物或蛇形锯齿状物将微机电系统（MEMS）压力感测元件悬挂在空腔内，这减小了所述感测元件上的热失配机械应力。用凝胶覆盖弹簧式结构和感测元件进一步减小了热失配应力和振动动态应力。

技术领域

本发明涉及压力传感器领域，具体地涉及一种应力隔离压力传感器。

背景技术

微机电系统（MEMS）压力传感器是众所周知的。在各种美国专利中公开了此类传感器的示例，这些美国专利包括但不限于：2011年8月16日发布的名称为“具有高精度和高灵敏度的低压力传感器装置（Low pressure sensor device with high accuracy and highsensitivity）”的美国专利7,997,142；2013年7月12日发布的名称为“用于苛刻介质感测和柔性包装的压力传感器（Pressure sensor for harsh media sensing and flexiblepackaging）”的美国专利8,215,176；以及2014年9月16日发布的名称为“具有用于最小化热噪声的带阶梯空腔的压力感测装置（Pressure sensing device with stepped cavity tominimize thermal noise）”的美国专利8,833,172，每一者的内容通过引用的方式整体地并入本文中。

MEMS压力感测领域的普通技术人员知道：MEMS压力感测元件上的热失配机械应力或振动动态应力不利地影响装置的精度。因此，减小或消除热失配应力和振动动态应力对改进MEMS压力感测元件精度是重要的。

发明内容

本发明公开了一种应力隔离压力传感器以解决现有技术存在的问题。本发明具体公开了如下技术方案。

技术方案1. 一种应力隔离压力传感器，包括：

空腔，其以边沿来界定；

微机电系统（MEMS）压力感测元件，其被构造成悬挂在所述空腔内；

多个悬挂器，其在所述边沿与所述MEMS压力感测元件之间延伸并将所述MEMS压力感测元件支撑在所述空腔中，所述悬挂器是柔性的并且被掺杂成是导电的，

其中，所述微机电系统压力感测元件包括由半导体材料形成的隔膜；其中，所述隔膜上设置有压电电阻器，所述悬挂器由与所述隔膜材料相同的半导体材料形成。

技术方案2. 根据技术方案1所述的应力隔离压力传感器，其中，所述边沿附接到衬底，所述应力隔离压力传感器还包括：

开放空间，其位于以下两者的外表面之间：

所述MEMS压力感测元件与界定所述空腔的边沿；以及

所述MEMS压力感测元件与所述衬底。

技术方案3. 根据技术方案2所述的应力隔离压力传感器，还包括覆盖所述悬挂器和所述MEMS压力感测元件的凝胶，所述凝胶也填充所述开放空间，所述凝胶被选择为将施加到其上的压力传送到所述MEMS压力感测元件。

技术方案4. 根据技术方案1所述的应力隔离压力传感器，其中，所述MEMS压力感测元件包括隔膜，所述隔膜基本上为矩形且具有相对的顶表面和底表面以及四个侧面，所述隔膜表面中的至少一者具有彼此连接以形成惠斯登电桥电路的多个压电电阻器，每个压电电阻器定位成邻近于所述隔膜的每个侧面。

技术方案5. 根据技术方案1所述的应力隔离压力传感器，其中，所述悬挂器为蛇形。

技术方案6. 根据技术方案1所述的应力隔离压力传感器，其中，所述悬挂器具有横截面形状，所述横截面形状为波纹状。

技术方案7. 根据技术方案3所述的应力隔离压力传感器，还包括衬底，所述衬底的尺寸、形状设计成并且其布置成支撑所述边沿、所述MEMS压力感测元件以及所述悬挂器。