一种压力传感器的制作方法

本发明实施例涉及压力传感技术，尤其涉及一种压力传感器。

背景技术：

硅压阻压力传感器的原理是利用半导体材料的压阻效应，是日前应用最为广泛的一种压力传感器，其具有灵敏度高、动态响应快、测量精度高、稳定性好、工作温度范围宽、易于小型微型化、便于批量生产以及使用方便等优点。

然而现有的硅压力传感器抗腐蚀性不足，不适合应用于腐蚀气体等恶劣环境当中。

技术实现要素：

本发明提供一种压力传感器，以提供一种抗腐蚀、耐高温、高稳定性、高精度并且成本低的压力传感器。

本发明实施例提供了一种压力传感器，该压力传感器包括：

陶瓷基底和硅压力传感芯片；

所述陶瓷基底包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面设置有凹槽作为压力背腔，所述压力传感芯片通过粘结层贴附于所述第二表面与所述凹槽对应的区域。

可选的，所述粘结层为玻璃胶。

可选的，所述硅压力传感芯片设置于所述凹槽的边缘区域。

可选的，所述硅压力传感芯片设置于凹槽的中心位置。

可选的，所述陶瓷基底设置有所述凹槽的区域的厚度为0.1毫米-0.5毫米。

可选的，所述凹槽的形状为圆柱形，所述凹槽的直径为5毫米-10毫米。

可选的，所述硅压力传感芯片为正方形，所述硅压力传感芯片的边长为1毫米-2毫米。

可选的，所述硅压力传感芯片包括依次层叠设置的硅基底、绝缘层、压感电阻层以及保护层；

还包括与所述压感电阻层电连接的金属电极，所述保护层覆盖所述压感电阻层且裸露出所述金属电极。

可选的，所述绝缘层为氧化硅层，所述压感电阻层为硅电阻层，所述保护层为氧化硅层或氮化硅层。

可选的，所述硅基底的厚度为30微米-50微米；

所述绝缘层的厚度为0.1微米-2微米；

所述压感电阻层的厚度0.5微米-3微米；

所述保护层的厚度为0.1微米-2微米。

本发明实施例将硅压力传感芯片贴附于陶瓷基底表面形成压力传感器，由于陶瓷材料具有高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的特性，且硅压力传感芯片灵敏度高、动态响应快、测量精度高、稳定性好、工作温度范围宽、易于小型微型化、便于批量生产以及使用方便等优点，通过采用将陶瓷基底与硅压力传感芯片结合的方式，使得压力传感器同时具有两者的优点，并且本实施例直接将硅压力传感芯片贴附到陶瓷基底表面，工艺简单，制作成本低，因此本实施例提供的压力传感器具有成本低的特性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种压力传感器的示意图；

图2是本发明实施例提供的又一种压力传感器的示意图；

图3是本发明实施例提供的一种硅压力传感芯片的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种压力传感器的示意图，参考图1，该压力传感器包括：

陶瓷基底10和硅压力传感芯片20；

陶瓷基底10包括相对设置的第一表面11和第二表面12，第一表面11设置有凹槽13作为压力背腔，压力传感芯片20通过粘结层30贴附于第二表面12与凹槽13对应的区域。

具体的，在陶瓷基底10上设置凹槽13，凹槽13对应的区域作为压力感应区，将硅压力传感芯片20贴附于陶瓷基底10的压力感应区。由于设置凹槽13的区域陶瓷基底10的厚度较薄，保证了陶瓷基底10受到压力作用时，具有较大的形变，从而保证压力检测精度。并且陶瓷基底10未设置凹槽13的区域厚度较厚，一方面用于支撑压力感应区的陶瓷薄膜，另一方面保证了陶瓷基底10的具有较高的机械强度，便于安装使用。

本实施例的通过将硅压力传感芯片20贴附于陶瓷基底10表面形成压力传感器，由于陶瓷材料具有高弹性、抗腐蚀、抗磨损、抗冲击和振动的特性，且硅压力传感芯片20灵敏度高、动态响应快、测量精度高、稳定性好、工作温度范围宽、易于小型微型化、便于批量生产以及使用方便等优点，通过将陶瓷基底10与硅压力传感芯片20结合的方式，使得压力传感器同时具有两者的优点，并且本实施例直接将硅压力传感芯片20贴附到陶瓷基底10表面，工艺简单，制作成本低，因此本实施例提供的压力传感器成本低的特性。

可选的，粘结层30为玻璃胶。

具体的，由于玻璃胶具有较好的粘结性，且结合面应力分布均匀，对硅压力传感器20和陶瓷基底10无热影响和变形，因此通过采用玻璃胶作为粘结层30，可以有效的避免粘结层30对陶瓷基底10与硅压力传感芯片20的形变产生影响，保证压力传感器具有较高的压力检测精度。

可选的，硅压力传感芯片20设置于凹槽13的边缘区域。

具体的，陶瓷基底10在压力作用下会产生凹曲形变，发明人通过仿真实验发现，将硅压力传感芯片20的贴附位置越靠近陶瓷基底10的凹槽13的边缘位置，硅压力传感芯片20受到的陶瓷基底10的张应力越大，硅压力传感芯片20发生的相对形变量越大。并且硅压力传感芯片20的贴附位置越靠近陶瓷基底10的凹槽13的边缘位置，压力传感芯片20对陶瓷基底10的机械形变影响越小，相同压力作用下陶瓷基底10的形变量越大。因此，通过将硅压力传感芯片20放置于陶瓷基底10的凹槽13的边缘区域，使得压力传感器具有较高的检测灵敏度。

需要说明的是，凹槽13的边缘区域即邻近凹槽13的边缘的区域，只要保证硅压力传感芯片20全部位于凹槽13对应的区域即可。示例性的，当凹槽13为圆柱形时，设凹槽13的半径为r，可以将硅压力传感芯片20设置于距离凹槽13的圆心大于0.5r的区域，示例性的可以设置为距离凹槽13的圆心0.75r处。

图2是本发明实施例提供的又一种压力传感器的示意图，可选的，参考图2，硅压力传感芯片20设置于凹槽13的中心位置。这样设置，可以降低硅压力传感器20的对位贴合难度，降低工艺耗时及工艺成本。

可选的，陶瓷基底10设置有凹槽13的区域的厚度d为0.1毫米-0.5毫米。

这样设置，保证压力施加到陶瓷基底10时，凹槽13的陶瓷基底10能够产生较大的形变，从而使得硅压力传感芯片20具有更大的形变，提高压力检测精度。

可选的，凹槽13的形状为圆柱形。

具体的，通过将凹槽13设置为圆柱形，即陶瓷基底10的压力感应区域为圆形，使得当压力施加到陶瓷基底10时，陶瓷基底10压力感应区域各个方向的形变较为均匀，避免某些位置出现应力集中导致陶瓷基底10容易损坏，提升了压力传感器的使用寿命。

可选的，硅压力传感芯片20为正方形，硅压力传感芯片20的边长为1毫米-2毫米，凹槽13的直径为5毫米-10毫米。

具体的，通过将凹槽13的直径设置为5毫米-10毫米，在保证陶瓷基底10具有较大的感压面积，且陶瓷基底10的形变满足硅压力传感芯片20的测量范围的前提下，使得陶瓷基底10的尺寸较小，从而保证压力传感器的尺寸较小。

图3是本发明实施例提供的一种硅压力传感芯片的示意图，参考图3，硅压力传感芯片20包括依次层叠设置的硅基底21、绝缘层22、压感电阻层23以及保护层24；

还包括与压感电阻层23电连接的金属电极25，保护层24覆盖压感电阻层23且裸露出金属电极25。

其中，压感电阻层23可以包括多个压感电阻，多个压感电阻组成电桥，如惠斯通电桥，压感电阻感应压力形变时阻值发生变化，惠斯通电桥输出的电信号发生变化，根据电信号变化可以确定压力大小。金属电极25用于向压感电阻输入电信号，或输出压感电阻上的电信号。

可选的，绝缘层22为氧化硅层，压感电阻层23为硅电阻层，保护层24为氧化硅层或氮化硅层。

可选的，硅基底21的厚度为30微米-50微米；绝缘层22的厚度为0.1微米-2微米；压感电阻层23的厚度0.5微米-3微米；保护层24的厚度为0.1微米-2微米。这样设置，使得硅压力传感芯片20受到陶瓷基底10的张力时发生的形变较大，保证压力传感芯片20具有较高的压力感应灵敏度。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。