可变电容器、麦克风、压力和气体传感器、惯性传感器的制作方法

本实用新型涉及信号检测领域，更具体地，本实用新型涉及用于检测的传感器。

背景技术：

现行传感器结构中，例如MEMS麦克风结构中大量使用基于自由振膜、背极板结构的可变电容作为信号转换机制。由于其中构成的电容器结构的体积极其微小，自由振膜振动的幅度是纳米级的，因此其引起的电容值变化是极其微弱小的，这就导致输出的电流信号也十分微弱。

现有技术中，为了提高麦克风的精度、灵敏度，通常会从振膜振动的柔顺性、增加振膜的有效面积等方面来进行改进，但这与现在芯片的轻薄化发展是相悖的。如何在保证小面积芯片的基础上来提高传感器的灵敏度，成为行业急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供了一种可变电容器。

根据本实用新型的一个方面，提供一种可变电容器，包括：

至少两个导电极片，两个导电极片之间形成间隙；

至少一个电介质部，

用于响应环境信息的可动部；

所述可动部、导电极片、电介质部之间的配合关系如下：可动部在环境的影响下发生位移，驱动使电介质部与所述间隙之间发生相对的位移，以使两个导电极片构成的电容器输出变化的信号。

可选地，还包括衬底，所述导电极片设置在衬底上；所述电介质部设置在可动部上。

可选地，还包括衬底，所述电介质部设置在衬底上；所述导电极片设置在可动部上。

可选地，所述电介质部的介电常数大于空气。

可选地，所述电介质部选用二氧化硅或氮化硅材料。

可选地，所述电介质部伸入两个导电极片之间的部分间隙内，该间隙的其余位置为空气。

可选地，所述导电极片构成的电容器为多个，多个电容器之间构成差分电容结构。

可选地，所述电介质部的位移被限制在两个导电极片的间隙内。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种麦克风，包括上述的可变电容器；所述可动部为感应外界声音信息的振膜。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种压力传感器，包括上述的可变电容器；所述可动部为感应外界压力信息的敏感膜。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种气体传感器，包括上述的可变电容器；所述可动部为感应外界气体信息的敏感膜。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种惯性传感器，包括上述的可变电容器；所述可动部为感应运动信息的质量块。

本实用新型的可变电容器，通过改变两个导电极片之间的介电常数来使电容器输出变化的电信号，由此可通过选择不同材质的电介质部来提高可变电容器的灵敏度。这与传统的可变电容器完全不同，突破了传统可变电容器的改进的思维，是未来可变电容器发展的主流。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型可变电容器的结构示意图。

图2是图1中电介质部与导电极片间隙的配合示意图。

图3是本实用新型可变电容器的另一实施结构示意图。

图4是本实用新型电介质部不同占空比的测试结果。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参考图1，本实用新型提供了一种可变电容器，其包括衬底1，在所述衬底1上设置有至少两个导电极片2。本实用新型的衬底1主要起到支撑导电极片2的作用，其可以采用单晶硅材质；当然，对于本领域的技术人员而言，还可以采用其它可以起到支撑导电极片2的材质，在此不再一一列举。

导电极片2可以设置有多个，多个导电极片2排列在衬底1上，相邻两个导电极片2之间形成有间隙，使得相邻两个导电极片2构成了电容器结构。在此需要注意的是，该两个导电极片2不能导通在一起，否则构不成电容器结构。因此，当衬底采用单晶硅材质时，两个导电极片2可以通过绝缘部设置在衬底1上，以保证两个导电极片2之间的绝缘；或者两个导电极片2可以分别通过悬臂结构悬置在衬底1上方，这种结构属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

本实用新型的可变电容器，还包括可动部4，该可动部4可以响应外界环境的信息而发生位移。

例如当本实用新型的可变电容器应用到麦克风中时，可动部4为可以感应外界声音信号的振膜。这种振膜的结构、材质及动作原理属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

当本实用新型的可变电容器应用到压力传感器中时，可动部4为可以感应外界压力、气压信息的敏感膜。这种敏感膜的结构、材质及动作原理属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

当本实用新型的可变电容器应用到气体传感器中时，可动部4为可以感应外界气体信息的敏感膜。这种敏感膜的结构、材质及动作原理属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

当本实用新型的可变电容器应用到惯性传感器中时，例如应用到加速度计或者陀螺仪中。可动部4为可以感应运动信息的质量块。这种质量块的结构、材质及动作原理属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

上面只是以示例的方式列举了麦克风、压力传感器、气体传感器、加速度计或陀螺仪可以应用上述的可变电容器结构。应当知道的是，本领域的技术人员知晓该结构的可变电容器还可以应用到其它传感器中，在此不再一一列举。

在所述可动部4上设置有至少一个电介质部3，该电介质部3用于伸入相邻两个导电极片2之间的间隙中，以改变两个导电极片2之间的介电常数。所述电介质部3被配置为：可动部4在外界环境的影响下发生位移，由此驱动电介质部3伸入相邻两个导电极片2之间的间隙内。

本实用新型的可变电容器，当电介质部3伸入到电容器的两个导电极片2之间时，可以改变两个导电极片2之间的介电常数，由此使两个导电极片2构成的电容器的电容值发生变化。该变化的电容值可用来表征可动部4变形的程度，以此达到测量外界环境信息的目的。

在此需要注意的是，初始状态时，所述电介质部3可以完全从导电极片2的间隙中脱出，只有在检测的时候，所述电介质部3才伸入两个导电极片2的间隙中。还可以是，所述电介质部3的位置始终被限制在两个导电极片2的间隙中，通过电介质部3伸入的程度来改变两个导电极片2之间的介电常数。

本实用新型的可变电容器，通过改变两个导电极片之间的介电常数来使电容器输出变化的电信号，由此可通过选择不同材质的电介质部来提高可变电容器的灵敏度。这与传统的可变电容器完全不同，突破了传统可变电容器的改进的思维，是未来可变电容器发展的主流。

上述的可变的电容器中，可动部4驱动的是电介质部3发生位移。当然还可以是，将电介质部3设置在衬底1上，而导电极片2则设置在可动部4上，使得可动部4可以驱动导电极片2发生位移。这种结构同样可以使电介质部3与导电极片2之间的间隙发生相对的位移，以改变两个导电极片2之间的介电常数。

传统的可变电容器中，两个导电极片之间为空气间隙，因此，本实用新型电介质部3的介电常数优选大于空气，从而可以提高电容的变化值。在本实用新型一个具体的实施方式中，所述电介质部3可以选用二氧化硅或氮化硅材料，当然，还可以选用本领域技术人员所熟知的其它介电常数大于空气的固体材料，在此不再具体说明。

本实用新型的可变电容器，所述电介质部3可以伸入相邻两个导电极片2之间的部分间隙内。参考图2，电介质部3可以伸入到间隙的一半深度；间隙的其余位置为空气5。这就使得两个导电极片2之间的电介质有两种，一种为电介质部3，另一种则为空气5。

电介质部3伸入间隙的程度也决定了电容器的变化量；电介质部3在间隙内的体积与间隙的总体积之比为占空比。由图4的测试结果可知，当占空比越大时，则电容器的变化则越灵敏。

本实用新型的可变电容器可以采用MEMS工艺制造，当然，也可以采用电容器领域其它所熟知的工艺。在此不再具体说明，为了可以消除由于共模信号引起的误差，可以在多个电容器之间形成差分电容结构。这种差分结构的原理属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

另外，电容的组成可以是多样的，例如如图1所示，多个导电极片2依次排列，每相邻两个导电极片2之间构成一个电容器。在该多个导电极片2构成的多个电容器中，有些导电极片2是共用的。在本实用新型另一个实施方式中，参考图3，每两个单独的导电极片2构成了一个单独的电容器，导电极片2之间不存在共用的情况。但是无论采用何种形式的电容器组合，在将信号引出的时候，可通过引线将各个电容的信号分别引出，也可以将各个电容并联或者串联在一起后共同引出。电容器的组合属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。