[发明专利]MEMS电容压力芯片及其制备方法、电容式压力传感器

说明书

本发明公开了一种微机电系统MEMS电容压力芯片及其制备方法、电容式压力传感器，本发明在上极板及下极板上分别设置了感压膜和引压孔，通过双感压膜结构以及引压孔结构的设计，使得上、下极板会产生相同大小的形变，该形变引起电容变化是现有单感压膜的电容式压力传感器芯片的两倍，所以本发明芯片灵敏度也是现有电容压力传感器芯片的两倍，因此本发明可以有效提高电容式压力传感器灵敏度，从而解决了现有电容式压力传感器灵敏度低的问题。

技术领域

本发明涉及压力测试技术领域，特别是涉及一种微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)电容压力芯片及其制备方法、电容式压力传感器。

背景技术

电容压力传感器芯片是电容式压力传感器的核心器件，是压力传感器中直接感受加压力信号的器件，是压力传感器的敏感元件。传统的MEMS电容式压力传感器敏感芯片以变间隙式平行板电容器为模型工作。两块平行板子一块为上极板、一块为下极。其中上极板为感压膜，其厚度较薄，下极板为固定极板。外界压力直接作用到上极板上，使上极板发生形变，从而导致上极板与下极板之间的间距发生变化，继而引起二者的电容变化。当上极板在小挠度的变形范围内可以近似的认为压力的变化与上下极板之间的电容变化成正比。通过后续的处理电路将电容两转化为电压或者电流信号，从而完成压力的测量。

但是目前这种基于单感压膜结构灵敏度偏低，当感受到外界压力时，只有作为感压膜结构的极板发生形变，由此产生的电容变化较低，造成灵敏度偏低。而随着医学、大气、深空探测等领域的快速发展，也对电容式压力传感器也提出了更高的灵敏度的测量要求，因此，如何制备一种高灵敏度的电容压力传感器成为现在亟待需要解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种微机电系统MEMS电容压力芯片及其制备方法和电容式压力传感器，以解决现有电容式压力传感器灵敏度低的问题。

第一方面，本发明提供了一种微机电系统MEMS电容压力芯片，所述电容压力芯片包括相键合的下极板和上极板；所述下极板上设有下感压膜，所述上极板上设有上感压膜，所述下感压膜与所述上感压膜相对应设置；所述下感压膜外围设有下引压孔，所述上感压膜外围设有上引压孔，所述下引压孔与所述上引压孔相连通，通过所述下引压孔与所述上引压孔将外界压力传入所述上感压膜，以使所述下感压膜和所述上感压膜将外界压力信息转换为电容信号，并通过所述下极板和所述上极板将所述电容信号以电流形式进行输出，以基于所述电流对所述外界压力进行检测。

可选地，所述下极板与所述下感压膜均为方形，且所述下感压膜设置在所述下极板的中心位置；所述上极板与所述上感压膜均为方形，且所述上感压膜设置在所述上极板的中心位置。

可选地，所述上引压孔为多个，且所述上引压孔均布在所述上感压膜外围；

所述下引压孔为多个，且所述下引压孔均布在所述下感压膜外围；

其中，所述上引压孔与所述下引压孔的数量相同。

可选地，所述上引压孔和所述下引压孔均为4个，且分别设置在所述上感压膜和所述下感压膜各边的中点位置。

可选地，所述上极板与所述下极板上均设有一个电极，通过所述电极将所述下感压膜与所述上感压膜所检测到的电容信号转换为电流信号或电压信号并进行输出。

可选地，所述芯片还包括密封罩；

所述密封罩的外形与所述上极板的外形相适配，通过将所述密封罩与所述上极板相键合，以避免所述上极板内的外界压力向外传播。

可选地，所述密封罩内设有两个导电玻璃浆料孔，所述导电玻璃浆料孔内注有导电玻璃浆料，并设有一个信号引出针；

其中一个导电玻璃浆料孔贯穿所述上极板与所述下极板的电极相连接，另一个电玻璃浆料孔直接与所述上极板电极连接。