一种传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种传感器及其制备方法，该传感器设置玻璃基底、由玻璃基底向外延伸出的应力隔离层以及由应力隔离层朝远离玻璃基底方向延伸出的敏感元件，由于应力隔离层的刚度低于玻璃基底和敏感元件的刚度，因此玻璃基底一侧的应力，无论是热应力还是机械应力，都几乎完全被应力隔离层阻隔而无法传递到敏感元件，也就不会对敏感元件的敏感区域产生足够影响，从而提高了传感器测量精度。从而提高了传感器测量精度。从而提高了传感器测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及硅微传感器
，特别涉及一种传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官。
[0003]一般的传感器中都包括敏感元件，而大部分的传感器中的敏感元件都对应力敏感，即受到应力作用时会发生输出漂移，其中，所受应力包括内应力和外应力。内应力是指敏感元件加工中形成的残余应力，外应力是指由其它结构传递到敏感元件的应力，如：热应力、安装应力等。另外，外应力在长期使用中容易发生变化，所以其影响无法通过标定、算法或者制程控制的手段来消除。
[0004]在硅微传感器中，敏感单元以硅为主体材料。为减小与相邻材料间的热应力，现有技术中，常在硅敏感元件底部键合一个玻璃基座，其中的玻璃的热膨胀系数与硅接近，且与硅是稳定键合的，所以热应力小而且稳定。但是，当玻璃下方再有机械或热应力传递上来时，依然有一定程度影响到硅敏感元件，这限制了最终传感器精度的提高。比如，当传感器壳体在安装或使用中受力时，力通过各部件最终传递到此玻璃以及硅敏感元件，引起感应区域发生相应的应变，并且这个应变难以预测所以产生测量误差。再比如，与此玻璃固连的材料的热膨胀系数与玻璃差异较大，温度大幅度变化后就会在这里附近形成较大的热应力，这个热应力往往是不稳定的，从而同样引起测量误差。对于高精度应用来说，这部分误差是整体误差的主要来源之一。

技术实现思路

[0005]基于此，本专利技术的目的是提供一种传感器及其制备方法，旨在解决现有技术中，外应力对敏感元件的影响，从而导致传感器精度差的问题。
[0006]根据本专利技术实施例当中的一种传感器，包括玻璃基底、由所述玻璃基底向外延伸出的应力隔离层以及由所述应力隔离层朝远离所述玻璃基底方向延伸出的敏感元件，其中，所述应力隔离层的刚度低于所述玻璃基底和所述敏感元件的刚度。
[0007]优选地，所述应力隔离层的材料为聚二甲基硅氧烷。
[0008]优选地，所述应力隔离层的的厚度为10～2000μm。
[0009]根据本专利技术实施例当中的一种传感器的制备方法，用于制备上述的传感器，所述制备方法包括：制备敏感元件和预设厚度的应力隔离层；将所述敏感元件、所述应力隔离层以及所述玻璃基底依次并排对齐摆放，并放入等离子激发设备当中进行预处理，其中，所述敏感元件、所述应力隔离层以及所述玻璃基底之间按预设间隔距离放置；
将经过所述预处理的所述敏感元件、所述应力隔离层以及所述玻璃基底在预设时间内贴合完成键合连接。
[0010]优选地，所述制备敏感元件和预设厚度的应力隔离层的步骤包括：将所述应力隔离层和玻璃基底打孔，以在所述应力隔离层和所述玻璃基底上分别形成第一通孔和第二通孔。
[0011]优选地，所述制备预设厚度的应力隔离层的步骤中，首先将聚二甲基硅氧烷与固化剂按预设比例均匀混合后，倒入模具中，以形成所述预设厚度的所述应力隔离层。
[0012]优选地，所述预处理的步骤中，在所述等离子激发设备通入氧气，并控制氧气压力、激发等离子的射频源功率、处理时间。
[0013]优选地，所述氧气压力为10~300Pa，所述射频源功率为10~100W，所述处理时间为10~100s。
[0014]优选地，所述预设时间为0~30min。
[0015]优选地，所述预设间隔距离为1~10mm。
[0016]与现有技术相比：通过设置玻璃基底、由玻璃基底向外延伸出的应力隔离层以及由应力隔离层朝远离玻璃基底方向延伸出的敏感元件，由于应力隔离层的刚度低于玻璃基底和敏感元件的刚度，因此玻璃基底一侧的应力，无论是热应力还是机械应力，都几乎完全被应力隔离层阻隔而无法传递到敏感元件，也就不会对敏感元件的敏感区域产生足够影响，从而提高了传感器测量精度。
附图说明
[0017]图1为本专利技术实施例一当中的传感器的结构示意图；图2为本专利技术实施例二当中的传感器的制备方法的流程图；图3为制备传感器的流程示意图；图4为批量制备传感器的流程示意图；图5为无应力隔离层的热应力仿真模型示意图；图6为有应力隔离层的热应力仿真模型示意图。
[0018]以下具体实施方式将结合上述附图进一步说明。
具体实施方式
[0019]为了便于理解本专利技术，下面将参照相关附图对本专利技术进行更全面的描述。附图中给出了本专利技术的若干实施例。但是，本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本专利技术的公开内容更加透彻全面。
[0020]需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
[0021]除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。
[0022]实施例一请参阅图1，所示为本专利技术实施例一中的传感器，包括玻璃基底1、由所述玻璃基底1向外延伸出的应力隔离层2以及由所述应力隔离层2朝远离所述玻璃基底1方向延伸出的敏感元件。
[0023]具体的，应力隔离层2的刚度低于玻璃基底1和敏感元件的刚度，在一些可选实施例当中，玻璃基底1可以为常用于与硅进行阳极键合的硼硅玻璃，例如，Pyrex7740玻璃，敏感元件的材料可以为硅材料，应力隔离层2的材料可以为聚二甲基硅氧烷，即硅橡胶，具体的，可以为Sylgard 184硅橡胶，需要说明的是，应力隔离层2的应用温度为
‑
40~150℃，热膨胀系数小于300
×
10
‑6每度，弹性模量小于1GPa，另外，应力隔离层2的厚度为10μm～2000μm，优选50μm ~200μm，可以理解的，应力隔离层2的厚度依据具体传感原理需要，可以数微米至数毫米。
[0024]在本实施例当中，以压力传感器为例，敏感元件包括感应部31和由感应部31向玻璃基底1方向延伸出的，且环绕感应部31设置的连接部32，以使敏感元件形成一凹形结构，连接部32用于与应力隔离层2连接，且应力隔离层2和玻璃基底1均与连接部32适配，具体的，当敏感元件中存在用于感应压力的凹槽区域，则应力隔离层2和玻璃基底1上在对应位置开设有匹配的孔，可以理解的，当敏感元件中存在一圆形凹槽，则应力隔离层2和玻璃基底1上开设有匹配的圆孔，当敏感元件中存在一矩形凹槽，则应力隔离层2和玻璃基底1上也可以开设有匹配的圆孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种传感器，其特征在于，包括玻璃基底、由所述玻璃基底向外延伸出的应力隔离层以及由所述应力隔离层朝远离所述玻璃基底方向延伸出的敏感元件，其中，所述应力隔离层的刚度低于所述玻璃基底和所述敏感元件的刚度。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述应力隔离层的材料为聚二甲基硅氧烷。3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述应力隔离层的的厚度为10～2000μm。4.一种传感器的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1
‑
3任一项所述的传感器，所述制备方法包括：制备敏感元件和预设厚度的应力隔离层；将所述敏感元件、所述应力隔离层以及所述玻璃基底依次并排对齐摆放，并放入等离子激发设备当中进行预处理，其中，所述敏感元件、所述应力隔离层以及所述玻璃基底之间按预设间隔距离放置；将经过所述预处理的所述敏感元件、所述应力隔离层以及所述玻璃基底在预设时间内贴合完成键合连接。5.根据权利要求4所述的传感器的制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱效谷，贾永平，
申请(专利权)人：南京新力感电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：