薄膜传感器制造技术

披露了一种传感器(1)，该传感器包括一个膜、被安排在该膜上的一个隔离层(3)、包括沉积在该隔离层(3)上的如一个惠斯通电桥形式的一个薄膜电路(4)的测量电子器件以及被安排成向该薄膜电路(4)供应一个准直流电压的一个电源(14)。由于该薄膜电路(4)，制造该传感器(1)是成本有效的并且可避免腐蚀影响，由于该准直流电压被供应到该薄膜电路(4)，而不必将一个涂层或钝化层应用到该薄膜电路(4)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括测量电子器件的传感器，诸如压力传感器，该测量电子器件包括沉积在隔离层上的薄膜电路。
技术介绍
半导体传感器芯片形式的传感器是已知的。例如，US 5，681，997披露了一种通过在多晶感测膜片上沉积多晶硅压敏电阻器而形成的多晶压力传感器。压敏电阻器以惠斯特电桥配置被安排。在操作过程中，跨惠斯特电桥的输入端施加交替差分信号。惠斯特电桥的输出端子之间的测量的电压差被用于检测电压敏电阻器中的不平衡，该不平衡对应于施加到传感器的压力。包括薄膜电路的传感器也是已知的。制造这些传感器通常是成本有效的。例如，US 4，777，826披露了一种用于响应于施加到基板的参数提供电输出的应变仪传感器。均匀的薄膜电路被沉积在绝缘层上，该绝缘层被沉积在单晶材料的基板上。在薄膜电路的顶部设置有钝化层。现有技术薄膜传感器中的一个问题是发生腐蚀，尤其是由于跨薄膜电路的高电场。因此，必须选择对腐蚀具有相对抵抗力的用于薄膜电路的材料。进而，为了减少腐蚀必须对薄膜电路进行涂层，如用钝化层。应用这种涂层或钝化层可将应变引入传感器。这种应变可随时间引起应变舒缓，这反过来可致使传感器漂移。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目标是提供传感器，该传感器的制造是成本有效的，同时可被保护不受腐蚀。本专利技术的实施例的进一步的目标是提供传感器，该传感器的制造是成本有效的，同时能够提供可靠的测量。本专利技术提供了一种传感器，该传感器包括:-一个膜，-一个隔离层，该隔离层被安排在该膜上，-测量电子器件，该测量电子器件包括沉积在该隔离层上的一个薄膜电路，以及 —个电源，该电源被安排成向该薄膜电路供应一个准直流电压。在此上下文中，术语‘膜’应被解释为意指一个柔性的结构，并且由此能够响应于施加到该膜的力而偏转，如由于该膜的第一侧和该膜的相反的第二侧之间的压力差。—个隔离层被安排在该膜上。在此上下文中，术语‘隔离层’应被解释为意指一层材料，该层材料提供该膜和被安排在该隔离层的相反侧上物体之间的电隔离。该传感器进一步测量电子器件，该测量电子器件包括沉积在该隔离层上的一个薄膜电路。因此，通过隔离层的方式使该薄膜电路与该膜电性地隔离。然而，该薄膜电路能够跟随该膜的偏转，并且由此该薄膜电路提供由该传感器进行的实际测量。最后，该传感器包括一个电源，该电源被安排成向该薄膜电路供应一个准直流电压。在此上下文中，术语‘准直流电压’应被解释为意指在一个高电压电平和一个低电压电平之间交替切换的一个直流电压信号，其方式为使得当该低电压电平被供应给该薄膜电路的一个供应节点时该高电压电平被供应给该薄膜电路的另一个供应节点，并且反之亦然。在特定时间间隔，这些电压电平是颠倒的，从而使得被供应给一个节点的该电压电平从该低电平被切换到该高电平的同时，被供应给该另一个节点的该电压电平从该高电平被切换到该低电平等等。优点是，该测量电子器件包括一个薄膜电路，该测量电子器件提供由该传感器进行的该实际测量，因为这是制造传感器的一种成本有效的方法。薄膜电路的物理尺寸正常情况下非常小。因此，薄膜电路的单个部件之间的介电强度相对较高，如以kV/m的量级。这种高介电强度结合湿度呈现了一个侵蚀环境。这种侵蚀环境增加了薄膜电路的电镀腐蚀的风险。进一步优点是，该电源被安排成向该薄膜电路供应一个准直流电压，因为由于交替阳极-阴极极化，如上所述的使这些电压电平颠倒防止了该薄膜电路的电镀腐蚀。由此，减少了腐蚀，并且延长了传感器的寿命，而不必在薄膜电路的顶部应用涂层或钝化层。因而，当应用涂层或钝化层时，避免了由于引入的应变而产生的该传感器的漂移。因此，根据本专利技术，提供的传感器的制造成本有效，寿命长长并且提供可靠的测量。该薄膜电路可以是或包括一个惠斯通电桥。根据本实施例，该准直流电压可有利地以上述方式被供应给该惠斯特电桥的两个输入端子。该隔离层可以是由S1jlj成的。作为替代方案，可使用另一种电隔离材料，如另一种硅基材料，诸如Si3N4。该膜可以被安装在支撑结构上或形成其一部分。该支撑结构可以例如是一个刚性框部分，例如由铁制成，诸如不锈钢。该传感器可以进一步包括一个导电防护层，该导电防护层被安排在该薄膜电路和该支撑结构之间。由于该防护层是导电的，因此可以确保该防护层通过合适的电连接的方式处于一个期望的电位。由此，可以使得该薄膜电路和该防护层之间的电位差最小化。不可能控制该支撑结构的电位，因此该薄膜电路的电子部件和支撑结构之间可以存在电位差。如果不存在保护层，这种电位差可创建该薄膜电路的电子部件和支撑结构之间的电容耦合，并且这种电容耦合将会以‘底盘噪声’的形式引起传感器中的电磁干扰(EMI)。然而，当防护层被安排在该薄膜电路和该支撑结构之间时，电位差存在于该防护层和该支撑结构之间，而不是该薄膜电路的电子部件和该支撑结构之间。因而，该防护层保护该薄膜电路的电子部件不受‘底盘噪声’形式的电磁干扰(EMI)。可将该防护层与该膜和/或与该薄膜结构电性地隔离。该薄膜电路可以是基于金属的，如它可以是由金属或合金制成的。根据本实施例，该薄膜电路是由导电材料制成的。例如，该薄膜电路可以是由NiCr制成的。镍通常用于焊盘。因此，在溅射过程中仅通过添加铬就可容易获得由NiCr制成的薄膜电路。作为替代方案，薄膜电路可以是由另一种合适的金属或合金制成的，诸如TaN。传感器可以是一个应变仪。在这种情况下，传感器测量由作用于膜上的力造成的膜的偏转。该力也许是例如由于跨该膜的压力差或者由于在结构中的应变或应力，该结构具有附接到其上的该膜。在该薄膜电路是或包括一个惠斯通电桥的情况下，可通过测量在惠斯通电桥的输出端子的电压变化测量该应变。可替代地或此外，该传感器可以是一个压力传感器。根据本实施例，该传感器可有利地跨该膜测量压力差。由于该压力差，这可以例如通过测量该膜的偏转来完成，并且在这种情况下该传感器可以是如上所述的应变仪。作为替代方案，该传感器可以是一个温度传感器、应力仪或者任何其他种类的传感器当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器(1)，包括：‑一个膜，‑一个隔离层(3)，该隔离层被安排在该膜上，‑测量电子器件，该测量电子器件包括沉积在该隔离层(3)上的一个薄膜电路(4)，以及‑一个电源(14)，该电源被安排成向该薄膜电路(4)供应一个准直流电压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂恩·莫利伯哲哥·玛珍，
申请(专利权)人：丹佛斯有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK