[实用新型]一种高灵敏宽量程电容式力传感器

说明书

本实用新型公开一种高灵敏宽量程电容式力传感器，属于传感器领域。所述高灵敏宽量程电容式力传感器包括相键合的硅衬底和玻璃衬板，所述硅衬底的第一端通过介质连接有上层硅薄膜；所述上层硅薄膜的表面依次形成有第一硼硅膜和第一膜上电极；所述硅衬底的第二端形成有下层硅悬臂梁，所述硅衬底的第二端和所述下层硅悬臂梁的上表面覆盖有第二硼硅膜；所述第二硼硅膜的表面依次形成有第二硼硅膜和第二膜上电极；所述高灵敏宽量程电容式力传感器还包括衬底电极，位于所述玻璃衬板的顶表面。

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种高灵敏宽量程电容式力传感器。

背景技术

力传感器在生活、工业中应用十分广泛，广泛应用于水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、电力、机床等众多行业。力传感器的种类丰富，常见的力传感器包括电容式力传感器、电阻应变片式力传感器、压电式传感器、谐振式力传感器等。其中，电容式力传感器的优点是结构简单，温度稳定性好，价格便宜，灵敏度高，过载能力强。随着科技的进步和发展，对力传感器的要求越来越高，其体积要求更小、灵敏度更高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高灵敏宽量程电容式力传感器，以实现小体积、高灵敏度、宽量程的力传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种高灵敏宽量程电容式力传感器，包括相键合的硅衬底和玻璃衬板，

所述硅衬底的第一端通过介质连接有上层硅薄膜；所述上层硅薄膜的表面依次形成有第一硼硅膜和第一膜上电极；

所述硅衬底的第二端形成有下层硅悬臂梁，所述硅衬底的第二端和所述下层硅悬臂梁的上表面覆盖有第二硼硅膜；所述第二硼硅膜的表面依次形成有第二硼硅膜和第二膜上电极；

所述高灵敏宽量程电容式力传感器还包括衬底电极，位于所述玻璃衬板的顶表面。

可选的，所述衬底电极位于所述玻璃衬板的中心位置。

可选的，所述衬底电极的第一部分与所述第一硼硅膜构成第一平行板电容，第二部分与所述第二硼硅膜构成第二平行板电容。

可选的，所述下层硅悬臂梁的一端与所述硅衬底连接，另一端悬空；其上表面与所述硅衬底齐平。

可选的，所述上层硅薄膜的一端悬浮，另一端通过所述介质与所述硅衬底连接。

可选的，所述上层硅薄膜高于所述下层硅悬臂梁，且所述上层硅薄膜向下弯曲时能够接触到所述下层硅悬臂梁。

可选的，所述上层硅薄膜的厚度小于所述下层硅悬臂梁的厚度。

在本实用新型提供的高灵敏宽量程电容式力传感器中，包括相键合的硅衬底和玻璃衬板，所述硅衬底的第一端通过介质连接有上层硅薄膜；所述上层硅薄膜的表面依次形成有第一硼硅膜和第一膜上电极；所述硅衬底的第二端形成有下层硅悬臂梁，所述硅衬底的第二端和所述下层硅悬臂梁的上表面覆盖有第二硼硅膜；所述第二硼硅膜的表面依次形成有第二硼硅膜和第二膜上电极；所述高灵敏宽量程电容式力传感器还包括衬底电极，位于所述玻璃衬板的顶表面。

本实用新型具有以下有益效果：

（1）利用了两个不同灵敏度的力敏感梁，上层硅薄膜力敏感梁比较薄，对力更加敏感，使得力传感器在小力时，比较灵敏，下层硅悬臂梁厚度较大，对力不是那么敏感，能够承受较大的力，增加了力传感器的量程；

（2）下层硅悬臂梁在一定程度上起到对上层硅薄膜的支撑作用，起到保护作用，使得传感器更可靠；

（3）利用两个电容值的大小反映力的大小，对外围测量电路要求低，简单可靠；能够采用硅微机械技术加工，工艺可靠、批量制造容易且成本低。

附图说明