[发明专利]一种可单面封装的双膜电容式压力传感器及制作方法

说明书

本发明涉及压力传感器技术领域，特指一种可单面封装的双膜电容式压力传感器及制作方法，包括玻璃衬底，玻璃衬底上设有小浅槽与大浅槽，小浅槽通过细槽连通于大浅槽，大浅槽上设有可测量低压差的电容C1与可测量高压差的电容C2，可测量低压差的电容C1包括底电极板与薄压力敏感膜，可测量高压差的电容C2包括厚压力敏感膜与顶电极板，小浅槽通过细槽与可测量低压差的电容C1对应设置，可测量低压差的电容C1与可测量高压差的电容C2对应设置。本发明采用变间距原理实现压力到电容的转换，可测量低压差的电容C1与可测量高压差的电容C2分别实现了低压段与高压段的高精度测量，不仅提高了压力测量精度，也提升了传感器的测量范围。

技术领域

本发明涉及压力传感器技术领域，特指一种可单面封装的双膜电容式压力传感器及制作方法，尤其是在受力方向上薄厚两层压力敏感膜的组合形成的低压段与高压段同时具有较高的测量灵敏度的压力传感器。

背景技术

压力传感器在医疗、卫生、工业过程控制、汽车电子、消费电子领域都有广泛的应用。市场上已有的压力传感器种类繁多，根据测量原理的不同大致有：应变式、硅压阻式、压电式、电容式、谐振式等几大类。其中，电容式压力传感器因其具有灵敏高、响应速度快、受温度影响小等优点，是压阻式压力传感器的理想升级产品。其原理是利用电容与有效极板面积、极板间距的关系实现压力信号到电信号的转换。传统电容式压力传感器，因为自身结构的特点，量程与灵敏度之间相互制约，为取得较高的灵敏度，必然以牺牲量程为代价，这限制了该类传感器的应用范围。而传统传感器为了节省芯片面积，往往通过背面感压的方式测量压力差，这类结构需要对衬底进行正反两面的加工，而双面工艺的引入使传感器的制造难度加大、工艺可靠性降低。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种可单面封装的双膜电容式压力传感器及制作方法，该测量结构主要由厚度不同的两层压力敏感膜以及固定的两层极板以及带有导压通道的大浅槽组成，根据所处位置，结构自下而上依次为底电极板、薄压力敏感膜、厚压力敏感膜、顶电极板，在衬底上表面的一侧设有大浅槽入口与传感器的工作区的大浅槽相连，薄压力敏感膜与厚压力敏感膜间保留一定的间距，其边缘采用支撑材料固定，厚压力敏感膜与顶电极板周围夹以绝缘支撑材料形成电隔离和控制间距，底电极板与薄压力敏感膜构成测量低压差的电容C1，厚压力敏感膜与顶电极板构成测量高压差的电容C2，当有一个微小的压力差通过正面的大浅槽入口进入大浅槽时，薄压力敏感膜受压产生向上的形变，导致电容C1由大变小而C2保持不变，当薄压力敏感膜的最大形变量超过薄压力敏感膜和厚压力敏感膜之间的间距时，薄压力敏感膜和厚压力敏感膜接触并传递压力到厚压力敏感膜上，此时C2发生变化，开始随着压力的增大而增大，此时压力的测量将由C2来实现，通过两层压力敏感膜的巧妙结合，实现了电容式压力传感器量程与灵敏度的兼顾。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种可单面封装的双膜电容式压力传感器，包括玻璃衬底，玻璃衬底上设有小浅槽与大浅槽，小浅槽通过细槽连通于大浅槽，大浅槽上设有可测量低压差的电容C1与可测量高压差的电容C2，可测量低压差的电容C1包括底电极板与薄压力敏感膜，可测量高压差的电容C2包括厚压力敏感膜与顶电极板，小浅槽通过细槽与可测量低压差的电容C1对应设置，可测量低压差的电容C1与可测量高压差的电容C2对应设置。

进一步而言，所述底电极板覆盖于大浅槽底面上，薄压力敏感膜覆盖于大浅槽对应部分的玻璃衬底上表面，厚压力敏感膜与薄压力敏感膜之间设有第一支撑材料，顶电极板与厚压力敏感膜之间设有第二支撑材料。

进一步而言，所述第一支撑材料设于薄压力敏感膜上表面周边位置，且与大浅槽的槽壁齐平设置，第二支撑材料设于厚压力敏感膜上表面周边位置，且与大浅槽的槽壁齐平设置。

进一步而言，所述顶电极板上设有顶电极板通孔，厚压力敏感膜中心位置上设有厚压力敏感膜通孔。

一种可单面封装的双膜电容式压力传感器，其制作方法，步骤如下：