[发明专利]一种基于压敏原理的梁膜结构高压静电场传感器芯片

权利要求书

1.一种基于压敏原理的梁膜结构高压静电场传感器芯片，包括基底(3)，其特征在于：在基底(3)上设有硅结构层(2)，在硅结构层(2)上设有上极板(1)；基底(3)的上表面与硅结构层(2)的下表面通过阳极键合连接，硅结构层(2)的上表面与上极板(1)的下表面通过阳极键合连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于压敏原理的梁膜结构高压静电场传感器芯片，其特征在于：所述的上极板(1)是玻璃板(1-1)沉积金属而成的电极，在玻璃板(1-1)下表面中部区域布置有长方形固定金属膜电极(1-2)，固定金属膜电极(1-2)的长边一侧旁边布置第一电极连接盘(1-4)，固定金属膜电极(1-2)通过第一引线(1-3)与第一电极连接盘(1-4)连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于压敏原理的梁膜结构高压静电场传感器芯片，其特征在于：所述的硅结构层(2)包括硅基体(2-1)，在硅基体(2-1)上部刻蚀形成防吸附通槽(2-2)，防吸附通槽(2-2)下方布置矩形的承力薄膜(2-3)，承力薄膜(2-3)通过四根敏感梁与硅基体(2-1)的矩形基座连接，四根敏感梁为第一敏感梁(2-5-1)、第二敏感梁(2-5-2)、第三敏感梁(2-5-3)、第四敏感梁(2-5-4)，敏感梁布置在硅基体(2-1)的矩形基座短边和矩形的承力薄膜(2-3)的短边之间，平行于承力薄膜(2-3)的长边，且每根敏感梁的外侧长边与承力薄膜(2-3)的长边平齐，承力薄膜(2-3)上表面完全覆盖有可动金属膜电极(2-6)，可动金属膜电极(2-6)通过第二引线(2-8)连接到位于硅结构上表面短边一侧8只焊盘(2-11)中第一焊盘，硅基体下部即承力薄膜下方布置背腔(2-4)，压敏电阻条布置在两根敏感梁上，其中，第一电阻条(2-7-1)和第二电阻条(2-7-2)布置在第三敏感梁(2-5-3)上表面，靠近第三敏感梁(2-5-3)固定端的应力集中区域；第三电阻条(2-7-3)和第四电阻条(2-7-4)布置在第四敏感梁(2-5-4)上表面，靠近第四敏感梁(2-5-4)固定端的应力集中区域，四根电阻条通过第三引线(2-9)连接到焊盘(2-11)中第二到第七焊盘，通过外接电路形成惠斯通电桥，硅结构上部防吸附通槽(2-2)一侧的矩形凸台上表面布置用于上下电极连通的第二电极连接盘(2-12)，第二电极连接盘(2-12)通过第四引线(2-10)与焊盘(2-11)中第八焊盘连接；

所述的第一电阻条(2-7-1)和第四电阻条(2-7-4)为双折，即U形结构，平行于应力方向即沿着压阻系数最大方向布置；第二电阻条(2-7-2)和第三电阻条(2-7-3)是四折，即W形结构，垂直于应力方向布置，四根电阻条的有效长度相等，所处区域应力分布相近，便于后续搭建电桥；

所述的固定金属膜电极(1-2)和可动金属膜电极(2-6)之间通过第一电极连接盘(1-4)和第二电极连接盘(2-12)互连。

4.根据权利要求3所述的一种基于压敏原理的梁膜结构高压静电场传感器芯片，其特征在于：所述的防吸附通槽(2-2)深度为2μm。

5.根据权利要求3所述的一种基于压敏原理的梁膜结构高压静电场传感器芯片，其特征在于：所述的承力薄膜(2-3)厚度为30μm，长度3500μm，宽度2000μm，膜长边与硅基体(2-1)内侧长边的间隙为10μm。

6.根据权利要求3所述的一种基于压敏原理的梁膜结构高压静电场传感器芯片，其特征在于：所述的四根敏感梁(2-5-1、2-5-2、2-5-3、2-5-4)厚度为30μm，长度为500μm，宽度为140μm。