压力传感器及其制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及一种压力传感器和一种压力传感器的制造方法。
【背景技术】
[0002]传统的压阻式MEMS压力传感器利用硅材料的压阻特性制作惠斯通电桥的四个桥臂电阻，利用压力产生的电阻变化导致的电压变化来检测压力。但压阻材料天然易受外界温度改变的影响，温漂特性差，而且在复杂的电磁环境下，采用惠斯通电桥的电路模式也容易受到干扰，这些都会导致压力测量不够准确。
【发明内容】
[0003]基于此，有必要提供一种压力传感器，其可以有效避免压阻式压力传感器本身的温漂和电磁干扰的问题。
[0004]一种压力传感器，包括:检测薄膜，设于硅衬底上，用于检测施加在所述检测薄膜表面的压力并产生与压力大小相适应的凸起形变；
[0005]光发射器和光检测器，设于硅衬底上，位于与所述检测薄膜所在平面平行的平面，并相对地置于所述检测薄膜两侧；
[0006]压力计算模块，与所述光检测器连接，获取检测到的光强数据，并根据所述光强数据计算压力值。
[0007]在其中一个实施例中，所述检测薄膜为与所述娃衬底一体的娃结构。
[0008]在其中一个实施例中，所述检测薄膜的厚度为5?100微米。
[0009]在其中一个实施例中，所述检测薄膜的凸起量在30微米以内。
[0010]在其中一个实施例中，所述光发射器发射的光束的直径大于所述检测薄膜的最大凸起量。
[0011]在其中一个实施例中，所述光发射器发射的光束的直径为300微米以内。
[0012]在其中一个实施例中，所述光发射器的发射端光纤和光检测器的接收端光纤相对地设于所述检测薄膜所在平面，并置于所述检测薄膜两侧。
[0013]一种压力传感器的制造方法，包括如下步骤:
[0014]提供硅衬底；
[0015]在所述硅衬底上用于形成检测薄膜的区域进行蚀刻得到具有设定厚度的检测薄膜；
[0016]在所述硅衬底上设置光发射器和光检测器，所述光发射器和光检测器相对地设于与所述检测薄膜所在平面平行的平面，并置于所述检测薄膜两侧。
[0017]在其中一个实施例中，在所述硅衬底上设置光发射器和光检测器，具体是在所述硅衬底上设置所述光发射器的发射端光纤和光检测器的接收端光纤。
[0018]上述压力传感器采用光学的方法将检测薄膜的形变量转换成光强，并利用光检测器将光强转换成电信号，继而进行计算获得压力，有效避免了压阻式压力传感器本身的温漂和电磁干扰的问题。
【附图说明】
[0019]图1为一实施例的压力传感器侧视图；
[0020]图2为图1中的压力传感器的工作原理示意图；
[0021]图3为图1中的压力传感器的俯视图。
【具体实施方式】
[0022]如图1所示，为一实施例的压力传感器侧视图。该压力传感器包括设于硅衬底100上的检测薄膜200、光发射器300和光检测器400。
[0023]参考图2，检测薄膜200用于检测施加在其表面的压力并产生与压力大小相适应的凸起形变。一般地，通过对形成检测薄膜200的材料选择以及尺寸的选择使得压力的大小与检测薄膜200的凸起量成比例。本实施例中，检测薄膜200为与硅衬底100 —体的硅结构。检测薄膜200的厚度根据最大压力值可以设计为5?100微米。检测薄膜200的凸起量在30微米以内。
[0024]参考图3,光发射器300和光检测器400设于娃衬底100上,位于与检测薄膜200所在平面平行的平面，并相对地置于检测薄膜200两侧。光发射器300和光检测器400是相互适配的，光发射器300可以发射可见光或不可见光，相应地，光检测器400可以检测该可见光或不可见光。一个示例为，红外光发射器和红外光检测器。
[0025]光发射器300发射的光束的直径大于检测薄膜200的最大凸起量，并且一般不大于所述最大凸起量的10倍。在一个实施例中，光发射器300发射的光束的直径为30?60微米。这样，在检测薄膜200完全平坦至完全凸起的范围内，光的遮挡量会在一个变化相对较大的范围内，压力的区分度较高。
[0026]在一个实施例中，是把光发射器300的发射端光纤和光检测器400的接收端光纤相对地设于所述检测薄膜所在平面，并置于所述检测薄膜两侧。这样可以占用更少的硅衬底100的面积。
[0027]该压力传感器还包括压力计算模块(图未示)。压力计算模块与光检测器400连接，获取检测到的光强数据，并根据所述光强数据计算压力值。
[0028]上述压力传感器采用光学的方法将检测薄膜的形变量转换成光强，并利用光检测器将光强转换成电信号，继而进行计算获得压力，有效避免了压阻式压力传感器本身的温漂和电磁干扰的问题。
[0029]还提供一实施例的压力传感器的制造方法。该方法包括如下步骤。
[0030]步骤SlOl:提供硅衬底。
[0031]步骤S102:在所述硅衬底上用于形成检测薄膜的区域进行蚀刻得到具有设定厚度的检测薄膜。参考图2，检测薄膜200用于检测施加在其表面的压力并产生与压力大小相适应的凸起形变。一般地，通过对形成检测薄膜200的材料选择以及尺寸的选择使得压力的大小与检测薄膜200的凸起量成比例。本实施例中，检测薄膜200为与硅衬底100 —体的硅结构。检测薄膜200的厚度根据最大压力值可以设计为5?100微米。检测薄膜200的凸起量在30微米以内。
[0032]步骤S103:在所述硅衬底上设置光发射器和光检测器，所述光发射器和光检测器相对地设于所述检测薄膜所在平面，并置于所述检测薄膜两侧。
[0033]参考图3,光发射器300和光检测器400设于娃衬底100上,位于与检测薄膜200所在平面平行的平面，并相对地置于检测薄膜200两侧。光发射器300和光检测器400是相互适配的，光发射器300可以发射可见光或不可见光，相应地，光检测器400可以检测该可见光或不可见光。一个示例为，红外光发射器和红外光检测器。
[0034]光发射器300发射的光束的直径大于检测薄膜200的最大凸起量,并且一般不大于所述最大凸起量的10倍。在一个实施例中，光发射器300发射的光束的直径为30?60微米。这样，在检测薄膜200完全平坦至完全凸起的范围内，光的遮挡量会在一个变化相对较大的范围内，压力的区分度较高。
[0035]在步骤S103中，具体是在硅衬底100上设置光发射器300的发射端光纤和光检测器400的接收端光纤。
[0036]上述压力传感器采用光学的方法将检测薄膜的形变量转换成光强，并利用光检测器将光强转换成电信号，继而进行计算获得压力，有效避免了压阻式压力传感器本身的温漂和电磁干扰的问题。
[0037]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种压力传感器，其特征在于，包括: 检测薄膜，设于硅衬底上，用于检测施加在所述检测薄膜表面的压力并产生与压力大小相适应的凸起形变； 光发射器和光检测器，设于硅衬底上，位于与所述检测薄膜所在平面平行的平面，并相对地置于所述检测薄膜两侧； 压力计算模块，与所述光检测器连接，获取检测到的光强数据，并根据所述光强数据计算压力值。2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述检测薄膜为与所述硅衬底一体的硅结构。3.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述检测薄膜的厚度为5?100微米。4.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述检测薄膜的凸起量在30微米以内。5.根据权利要求4所述的压力传感器，其特征在于，所述光发射器发射的光束的直径大于所述检测薄膜的最大凸起量。6.根据权利要求5所述的压力传感器，其特征在于，所述光发射器发射的光束的直径为300微米以内。7.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于，所述光发射器的发射端光纤和光检测器的接收端光纤相对地设于所述检测薄膜所在平面，并置于所述检测薄膜两侧。8.一种压力传感器的制造方法，包括如下步骤: 提供娃衬底； 在所述硅衬底上用于形成检测薄膜的区域进行蚀刻得到具有设定厚度的检测薄膜；在所述硅衬底上设置光发射器和光检测器，所述光发射器和光检测器相对地设于与所述检测薄膜所在平面平行的平面，并置于所述检测薄膜两侧。9.根据权利要求8所述的压力传感器的制造方法，其特征在于，在所述硅衬底上设置光发射器和光检测器，具体是在所述硅衬底上设置所述光发射器的发射端光纤和光检测器的接收端光纤。
【专利摘要】本发明公开一种压力传感器，包括：检测薄膜，设于硅衬底上，用于检测施加在所述检测薄膜表面的压力并产生与压力大小相适应的凸起形变；光发射器和光检测器，设于硅衬底上，位于与所述检测薄膜所在平面平行的平面，并相对地置于所述检测薄膜两侧；压力计算模块，与所述光检测器连接，获取检测到的光强数据，并根据所述光强数据计算压力值。还公开一种压力传感器的制造方法。上述压力传感器采用光学的方法将检测薄膜的形变量转换成光强，并利用光检测器将光强转换成电信号，继而进行计算获得压力，有效避免了压阻式压力传感器本身的温漂和电磁干扰的问题。
【IPC分类】G01L1/04
【公开号】CN105092110
【申请号】CN201410188950
【发明人】钱栋彪
【申请人】无锡华润上华半导体有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年5月6日
【公告号】WO2015169217A1