【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及领域，尤其是一种宽量程电容式mems风速风向传感器及其制备方法。
技术介绍
1、风速和风向是气象监测的基本要素之一，在日常生活、工农业生产、航空航天以及气象分析等领域应用广泛。风速传感器可以分为热式和非热式。热式风速风向传感器一般使用热温差原理通过温差来测量风速，但是该类传感器受环境温度影响大、功耗高、响应时间长、高风速测量不稳定。非热式风速传感器将风速转换为位移、压力、电压、声波等信息来测量，然而传统的非热式风速传感器也有一定缺点，例如超声波测风仪功耗高、体积大，成本也高，风杯风速仪体积大，转动结构容易磨损需要经常维护等。并且，部分风速传感器在测量风速时不能同时测量风向，或只能测量固定方向的风向，并不能灵活的反映风向。综上所述，现有的风速传感器存在体积大、结构复杂、不能灵活反映风向、量程小的问题，无法在高风速下进行风速风向的测量。
技术实现思路
1、本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种宽量程电容式mems风速风向传感器及其制备方法，本专利技术的技术方案如下：
2、一种宽量程电容式mems风速风向传感器，包括风速风向传感器本体以及量程增大单元组，所述风速风向传感器本体包括中心锚区以及与中心锚区对应连接的风速风向测量单元，其中，风速风向测量单元至少包括支撑梁单元；
3、所述量程增大单元组包括若干量程增大单元，其中，一量程增大单元与一风速风向测量单元呈一一对应；
4、进行风速风向测量时，所述支撑梁单元能向量程增大单元靠近并接触
5、其进一步的技术方案为，所述风速风向测量单元还包括第一锚区、阻风板以及与阻风板第二侧适配连接的叉指电容模块；
6、所述支撑梁单元包括第一支撑梁以及第二支撑梁；
7、所述阻风板的两端分别与第一支撑梁的一端以及第二支撑梁的一端连接，第一支撑梁的另一端与中心锚区连接，第二支撑梁的另一端与第一锚区连接；
8、测量风速时，所述阻风板的第一侧受风力驱动使阻风板向叉指电容模块的方向位移，第一支撑梁以及第二支撑梁随阻风板的位移发生形变，以使得第一支撑梁与第二支撑梁向量程增大单元靠近并接触；
9、同时，阻风板向叉指电容模块所在的方向位移时，叉指电容模块的电容值发生变化。
10、其进一步的技术方案为，所述叉指电容模块包括可动叉指部、固定叉指部以及与固定叉指部连接的第二锚区，其中，
11、可动叉指部包括多个可动叉指，固定叉指部包括多个固定叉指；
12、多个可动叉指与多个固定叉指平行交错设置，且每个可动叉指与每个固定叉指间均存在间隙；
13、多个可动叉指与阻风板的第二侧连接，测量风速时，多个可动叉指跟随阻风板共同移动，且固定叉指保持固定。
14、其进一步的技术方案为，所述量程增大单元包括第一附加梁和/或第二附加梁；
15、所述第一附加梁邻近第一支撑梁设置，且第一附加梁位于第一支撑梁与第二锚区之间；
16、所述第二附加梁邻近第二支撑梁设置，且第二附加梁位于第二支撑梁与第二锚区之间；
17、所述第一附加梁的长度小于第一支撑梁的长度，且所述第二附加梁的长度小于第二支撑梁的长度。
18、其进一步的技术方案为，所述第一附加梁的厚度大于第一支撑梁的厚度，且第二附加梁的厚度大于第二支撑梁的厚度。
19、其进一步的技术方案为，风速风向传感器本体装配在基板单元上，其中，
20、所述基板单元至少包括基板、中心锚区键合台阶、第一锚区键合台阶以及第二锚区键合台阶，所述第一锚区键合台阶以及第二锚区键合台阶与每个风速风向测量单元对应；
21、所述风速风向传感器本体至少包括四个风速风向测量单元，四个风速风向测量单元呈十字型分布，且同一直线上的两个风速风向测量单元中，可动叉指的可动方向相反。
22、一种宽量程电容式mems风速风向传感器的制备方法，用于制备上述宽量程电容式mems风速风向传感器，所述制备方法包括：
23、提供衬底，所述衬底包括扩散区以及用于支撑扩散区的支撑区；
24、对扩散区进行图形化，以在图形化并将支撑区释放后生成风速风向传感器本体以及量程增大单元组；
25、所述风速风向传感器本体包括中心锚区以及与所述中心锚区对应连接的风速风向测量单元，其中，所述风速风向测量单元至少包括支撑梁单元；
26、所述量程增大单元组包括若干量程增大单元，其中，一量程增大单元与一风速风向测量单元呈一一对应；
27、进行风速风向测量时，所述支撑梁单元能向量程增大单元靠近并接触，以共同作为风速风向测量单元的敏感梁。
28、其进一步的技术方案为，所述风速风向传感器本体至少包括四个风速风向测量单元，四个风速风向测量单元呈十字型分布，且同一直线上的两个风速风向测量单元中，可动叉指的可动方向相反；
29、对扩散区进行图形化，制备得到预备中心锚区以及预备单元，其中，一预备单元与一风速风向测量单元呈一一对应；
30、所述预备单元至少包括第一预备锚区、预备叉指电容模块、第一预备凹槽以及第二预备凹槽；
31、所述预备叉指电容模块位于预备中心锚区与第一预备锚区之间，且预备中心锚区与预备叉指电容模块之间通过第一预备凹槽间隔，第一预备锚区与预备叉指电容模块之间通过第二预备凹槽间隔；
32、基于第一预备凹槽生成第一预备梁，第一预备梁的一端与预备中心锚区连接，第一预备梁的另一端与预备叉指电容模块的第一端连接；
33、基于第二预备凹槽生成第二预备梁，第二预备梁的一端与预备第一锚区连接，第二预备梁的另一端与预备叉指电容模块的第二端连接。
34、其进一步的技术方案为，所述制备方法还包括：
35、提供与衬底适配的基板，在所述基板的第一表面进行刻蚀，以制备得到中心锚区键合台阶、第一锚区键合台阶以及第二锚区键合台阶，所述第一锚区键合台阶以及第二锚区键合台阶与每个风速风向测量单元对应；
36、在第一锚区键合台阶内刻蚀得到第一电引线凹槽，在第二锚区键合台阶内刻蚀得到第二电引线凹槽，并且邻近第一电引线凹槽刻蚀得到第一引出电极凹槽，邻近第二电引线凹槽刻蚀得到第二引出电极凹槽；
37、在基板的第一表面溅射金属并图形化，以制备得到第一电引线、第二电引线、第一引出电极以及第二引出电极，其中，第一电引线部分位于第一电引线凹槽内、第二电引线部分位于第二电引线凹槽内，第一引出电极位于第一引出电极凹槽内、第二引出电极位于第二引出电极凹槽内；
38、第一引出电极通过第一电引线与第一锚区电连接，第二引出电极通过第二电引线与第二锚区电连接。
39、其进一步的技术方案为，所述风速风向测量单元还包括第一锚区、阻风板以及与阻风板第二侧适配连接的叉指电容模块；
40、所述支撑梁单元包括第一支撑梁以及第二支撑梁，所述量程本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种宽量程电容式MEMS风速风向传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的宽量程电容式MEMS风速风向传感器，其特征在于，所述风速风向测量单元还包括第一锚区、阻风板以及与阻风板第二侧适配连接的叉指电容模块；
3.根据权利要求2所述的宽量程电容式MEMS风速风向传感器，其特征在于，所述叉指电容模块包括可动叉指部、固定叉指部以及与固定叉指部连接的第二锚区，其中，
4.根据权利要求2所述的宽量程电容式MEMS风速风向传感器，其特征在于，所述量程增大单元包括第一附加梁和/或第二附加梁；
5.根据权利要求4所述的宽量程电容式MEMS风速风向传感器，其特征在于，所述第一附加梁的厚度大于第一支撑梁的厚度，且第二附加梁的厚度大于第二支撑梁的厚度。
6.根据权利要求3所述的宽量程电容式MEMS风速风向传感器，其特征在于，风速风向传感器本体装配在基板单元上，其中，
7.一种宽量程电容式MEMS风速风向传感器的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1所述的宽量程电容式MEMS风速风向传感器，所述制备方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种宽量程电容式mems风速风向传感器，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的宽量程电容式mems风速风向传感器，其特征在于，所述风速风向测量单元还包括第一锚区、阻风板以及与阻风板第二侧适配连接的叉指电容模块；
3.根据权利要求2所述的宽量程电容式mems风速风向传感器，其特征在于，所述叉指电容模块包括可动叉指部、固定叉指部以及与固定叉指部连接的第二锚区，其中，
4.根据权利要求2所述的宽量程电容式mems风速风向传感器，其特征在于，所述量程增大单元包括第一附加梁和/或第二附加梁；
5.根据权利要求4所述的宽量程电容式mems风速风向传感器，其特征在于，所述第一附加梁的厚度大于第一支撑梁的厚度，且第二附加梁的厚度大于第二支撑梁的厚度。
6.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：王庆贺，顾林，黎蕾，郑利华，孙晓冬，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十八研究所，
类型：发明
国别省市：
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