[发明专利]一种高灵敏硅二维风速计及其制作方法

说明书

本发明涉及一种高灵敏硅二维风速计，包括衬底（1）、绝缘隔热层（2）、正四棱台（3）和四个测量组；基于本发明所设计的技术方案，构成高灵敏硅二维风速计，同时设计了与之对应的高灵敏硅二维风速计制造方法，整个技术方案是一种迎风结构，任何时候总有一个或两个斜坡面面对来风的方向，对风速计的安装要求低，且可提高整个器件的灵敏度；风速计的矩形块状加热件（4）和测温元件（5）都制作在正四棱台（3）的斜坡面上，有效降低了芯片体积；如此，风速计设置在斜坡面上，迎风和背风的传感器受凸台隔离，降低了交叉敏感，提高了器件的灵敏度。

技术领域

本发明涉及一种高灵敏硅二维风速计及其制作方法，属于风速计技术领域。

背景技术

风速、风向是重要的气象参数，对环境监测、空气调节和户外生产、活动等有重要影响，因此快速准确测量出风速和风向具有重要的实际意义。众所周知，利用机械加工的风杯和风向标虽然也能测量风速和风向，但这些机械装置因具有移动部件而易磨损，同时具有体积大，价格昂贵，需要经常维护等缺点。典型超声风速传感器发射和探测接收头位置固定，因此相对结构也较大。基于MEMS加工技术的微型风传感器具有体积小，价格低，产品一致性好的特点，是近几年来风速传感器研究的热点。但是，由于硅衬底的高热导率，这类传感器的功耗较大，高风状态下灵敏度较低。采用背面腐蚀或者正面腐蚀的方法形成绝热薄膜，可以提高灵敏度，但是结构易损坏，不利于后道工艺和封装。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高灵敏硅二维风速计，不受设置角度影响，拥有高精度准确的风速测量效果。

本发明为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本发明设计了一种高灵敏硅二维风速计，包括衬底、绝缘隔热层、正四棱台和四个测量组；

其中，绝缘隔热层的形状、尺寸与衬底的形状、尺寸相等，绝缘隔热层覆盖设置于衬底的上表面，正四棱台的顶面与其底面相平行，正四棱台的底面大于其顶面，正四棱台的底面固定设置于绝缘隔热层上表面的中心位置；

四个测量组与正四棱台的四个倾斜面彼此一一对应，各测量组分别均包括矩形块状加热件和两个测温元件，各测量组中的矩形块状加热件分别固定设置于正四棱台对应倾斜面上，且各矩形块状加热件两宽边中点连线所在直线、过所设倾斜面的顶边中点位置、底边中点位置，各测量组中的两个测温元件固定设置于正四棱台对应倾斜面上、矩形块状加热件两侧的位置，且各测量组中的两个测温元件相对对应矩形块状加热件呈轴对称分布；沿俯视正四棱台顶面方向的投影，正四棱台四个倾斜面上的测量组设置结构、相对正四棱台顶面中心位置呈中心对称分布；

各测量组中矩形块状加热件、测温元件分别所对应的焊盘固定设置于绝缘隔热层上非正四棱台设置区，各测量组中矩形块状加热件、测温元件分别通过焊锡电路与对应焊盘相连接，且焊锡电路位于绝缘隔热层上非正四棱台设置区。

作为本发明的一种优选技术方案：所述各测量组中矩形块状加热件上对应所设正四棱台倾斜面顶边的端部、分别均延伸至正四棱台的顶面上，且各矩形块状加热件上该延伸端彼此互不接触，沿俯视正四棱台顶面方向的投影，正四棱台四个倾斜面上的测量组设置结构、相对正四棱台顶面中心位置呈中心对称分布。

作为本发明的一种优选技术方案：所述正四棱台为绝缘低导热材料制成。

作为本发明的一种优选技术方案：所述正四棱台为硅材料制成。

作为本发明的一种优选技术方案：所述绝缘隔热层为二氧化硅制成。

本发明所述一种高灵敏硅二维风速计采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：