[发明专利]一种多级悬臂梁结构及其仿生压差传感器

权利要求书

1.一种基于多级悬臂梁结构的仿生压差传感器，其特征在于，包括：上导压口、上封装腔体、传感膜片、下封装腔体、外接信号引线、下导压口、参考电阻、信号引线、压阻单元以及多级悬臂梁结构；所述多级悬臂梁结构包括一个一级主梁、多个二级侧梁以及多个三级辅梁；所述二级侧梁与所述一级主梁连接，多个所述二级侧梁对称分布在所述一级主梁的两侧，所述二级侧梁与所述一级主梁相互垂直；多个所述三级辅梁对称分布在所述二级侧梁的两侧；所述二级侧梁的刚度小于所述一级主梁的刚度；

所述传感膜片位于所述上封装腔体和所述下封装腔体构成的密封腔体的中间位置，所述参考电阻、所述信号引线、所述压阻单元以及所述多级悬臂梁结构均位于所述传感膜片上，均与所述传感膜片接触；所述压阻单元与所述多级悬臂梁结构的根部连接；所述信号引线分别与所述参考电阻以及所述压阻单元相连接，所述信号引线用于输出所述参考电阻以及所述压阻单元的阻值信号；所述外接信号引线与所述信号引线连接，设置在所述下封装腔体上；所述上导压口与所述上封装腔体连接；所述下导压口与所述下封装腔体连接；

第一气体压力通过所述上导压口进入所述上封装腔体，第二气体压力通过所述下导压口进入所述下封装腔体，所述第一气体压力与所述第二气体压力在所述传感膜片的上、下两侧形成压差，所述多级悬臂梁结构在所述压差的作用下产生弯曲变形并在根部产生应变，所述压阻单元根据所述应变产生阻值信号，所述信号引线通过所述外接信号引线将所述阻值信号输出，根据所述压差与所述阻值信号得到所述压差与所述阻值信号的关系。

2.根据权利要求1所述的基于多级悬臂梁结构的仿生压差传感器，其特征在于，所述传感膜片与所述多级悬臂梁结构的材质为树脂；所述压阻单元与所述参考电阻的材质为单晶硅。

3.根据权利要求1所述的基于多级悬臂梁结构的仿生压差传感器，其特征在于，所述传感膜片与所述多级悬臂梁结构的材质为光刻胶，所述压阻单元与所述参考电阻的材质为溅射成膜的康铜、铂金或金。

4.根据权利要求1所述的基于多级悬臂梁结构的仿生压差传感器，其特征在于，所述传感膜片与所述多级悬臂梁结构的厚度相同，所述厚度大于等于3微米且小于50微米；所述三级辅梁的宽度小于等于5微米；多个所述三级辅梁的间隙小于等于5微米；

所述一级主梁的长度为所述一级主梁的宽度的2倍以上，所述一级主梁的宽度不小于100微米；

所述二级侧梁的长度不小于所述一级主梁的宽度，所述二级侧梁的宽度不小于5微米。

5.根据权利要求1所述的基于多级悬臂梁结构的仿生压差传感器，其特征在于，所述传感膜片的制造工艺为：在硅片上溅射100纳米的金属铬以及100纳米的金属铝做为铬/铝牺牲层；在所述铬/铝牺牲层上旋涂聚酰亚胺光刻胶或SU-8光刻胶，并图形化出悬臂梁结构；旋涂光刻胶并图形化作为下一步溅射所述压阻单元及所述参考电阻的掩膜；溅射铬/康铜层作为所述压阻单元及所述参考电阻并去除掉胶；旋涂所述光刻胶并图形化作为下一步溅射所述信号引线的掩膜；溅射铬/金层作为所述信号引线并去除掉胶；利用电解的方式，去除掉所述铬/铝牺牲层，将所述传感膜片从硅片上整体剥离。

6.根据权利要求1所述的基于多级悬臂梁结构的仿生压差传感器，其特征在于，所述传感膜片的制造工艺为：在硅片上溅射100纳米的金属铬以及100纳米的金属铝做为铬/铝牺牲层；在所述铬/铝牺牲层上旋涂聚酰亚胺或PET，利用反应离子刻蚀图形化出所述多级悬臂梁结构；旋涂光刻胶并图形化作为下一步溅射所述压阻单元及所述参考电阻的掩膜；溅射铬/铂金层作为所述压阻单元及所述参考电阻并去除掉胶；旋涂光刻胶并图形化作为下一步溅射所述信号引线的掩膜；溅射铬/金层作为所述信号引线并去除掉胶；利用电解的方式，去除掉所述铬/铝牺牲层，将传感膜片从硅片上整体剥离。