【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电子核心产业中敏感元件及传感器制造，尤其涉及一种压电谐振式压力传感器、压力补偿系统及制备方法。
技术介绍
1、压力传感器可以按照一定的规律将接收的压力信号转换为电信号，并将电信号输出至其他设备，属于敏感元件。压力传感器广泛应用于国防、汽车、石油、航空航天、智能硬件等
，属于电子核心产业
2、随着微机电系统(mems，micro-electro-mechanical system)技术的发展，压力传感器可以和微机电系统技术相结合实现压力传感器的批量生产，提高压力传感器的生产效率。
3、根据工作原理的不同，压力传感器可以分为谐振式压力传感器、压阻式压力传感器、电容式压力传感器、压电式压力传感器、压电谐振式压力传感器等。其中，压电谐振式压力传感器具有稳定性好、精确度较高等的优点，可以适用于对精度要求较高、工作环境较为恶劣的场景。
4、基于现有压电谐振式压力传感器的结构，压电谐振式压力传感器的结构较为复杂、检测效率较低并且检测范围较小。
技术实现思路
1、本申请提供一种压电谐振式压力传感器、压力补偿系统及制备方法，其能够通过谐振结构的谐振频率的变化来检测压力，提高测量的精度，并且由于结构相对简单，更容易实现微型化和批量化生产。
2、第一方面，本申请提供了一种压电谐振式压力传感器，应用于电子核心产业，所述压电谐振式压力传感器包括：
3、压电组件，直接或间接地与外接电路连接；
4、谐振结构，与所述
5、压力敏感结构，设置在所述谐振薄膜背离所述压电组件的一侧；
6、所述压力敏感结构靠近所述谐振薄膜的一侧开设有至少一个谐振腔，所述谐振薄膜封闭或者不封闭至少部分所述谐振腔，所述压力敏感结构背离所述谐振薄膜的一侧开设有压力腔，所述压力腔接收的压力能够传递至所述谐振结构上的所述谐振薄膜；
7、所述压力敏感结构朝向所述压电组件的方向上，至少一个所述谐振腔的投影处于所述压力腔的投影外侧。
8、上述结构中压力腔的开设可以形成压力敏感薄膜，谐振腔的设置形成谐振薄膜，压力敏感薄膜可以叠设在部分谐振结构以及部分压电组件上，形成厚度更高且具有的压力敏感功能的薄膜结构，此时，由较厚的压力敏感薄膜直接承受压力，并通过谐振腔侧边以及整个压力敏感薄膜上整合叠层结构传递至谐振薄膜、压电组件上的应力，转换为谐振薄膜、压电组件上的应力。为了保证灵敏度，谐振薄膜、压电组件通常较薄，不能较大压力带来的轴向应力，上述结构解决了该问题，提高了结构的承压能力，扩大了压力检测范围，保证了结构在压力测量范围的线性度。并且由于本申请压电谐振式压力传感器的结构通过mems工艺集成为一体，可以更容易微型化，更容易实现批量化生产。
9、本申请示例提供的压电谐振式压力传感器可以承受较大的待检测压力，从而提高了压电谐振式压力传感器测量压力的范围，扩大了压电谐振式压力传感器的测量范围，使得压电谐振式压力传感器可以广泛应用于电子核心产业
10、在一些示例中，所述压力敏感结构包括：
11、压力敏感部，设于所述谐振结构背离所述压电组件的一侧，至少一个所述谐振腔开设于所述压力敏感部；
12、压力接收部，与所述压力敏感部一体设置，所述压力接收部设置在所述压力敏感部背离所述谐振结构的一侧，所述压力腔开设于所述压力接收部；
13、所述压力敏感部的中部设置有压力敏感薄膜，所述压力敏感薄膜的一侧处于所述压力腔内，所述压力腔接收到的外部压力作用在所述压力敏感薄膜上。
14、压力敏感结构包括一体设置的压力敏感部和压力接收部。其中，压力接收部可以设置有两层，分别为较薄的过渡层和较厚的主体层，此处的层结构不是实体上的层结构，而是为了体现压力腔和谐振腔开设位置的模拟层结构，压力敏感结构本身就是一个一体的整体结构，比如一体式的si晶片。其中，谐振腔开设在压力敏感部，压力腔开设在主体层，过渡层是位于谐振腔和压力腔之间区域的过渡部分。压力敏感部与谐振结构连接，谐振腔开设于压力敏感部，谐振结构支撑于谐振腔周围，压力腔开设于主体层。
15、一体设置的压力敏感部、过渡层和主体层可以形成本申请的压力敏感结构。压力敏感部与谐振结构相连，是压电谐振式压力传感器中谐振效应的关键部分。在压力敏感部中开设有至少一个谐振腔，谐振腔、谐振结构、压电组件共同构成了谐振系统。当待测压力作用于压力敏感结构时，待测压力通过锚点传递至谐振薄膜，由谐振薄膜再传递至压电组件，在传递过程中，待测压力依次转换为谐振薄膜上的应力，以及压电组件上的应力。待测压力传递至谐振组件时，会引起谐振组件中谐振薄膜谐振频率发生变化，压电组件利用逆压电效应激励谐振薄膜振动同时利用正压电效应可检测到谐振薄膜的谐振频率变化，进而检测待测压力的数值。
16、在一些示例中，所述压力敏感结构为所述si晶片加工成型，所述谐振结构为所述soi晶片加工成型，所述soi晶片的器件层和所述si晶片的一侧键合。
17、在完成soi晶片的加工后，需要进行soi晶片和si晶片的键合。这键合过程中，通过精确控制键合条件(如温度、压力、时间等)，使soi晶片的和si晶片的器件层紧密贴合在一起。键合后的谐振结构既保留了谐振结构的高性能特点，又实现了对外部压力的敏感响应，从而提高了整个系统的稳定性和可靠性。
18、在一些示例中，所述si晶片靠近所述soi晶片的一侧开设有至少一个所述谐振腔，所述si晶片背离所述soi晶片的一侧开设有所述压力腔。
19、当待测压力作用于压力敏感结构时，这一压力首先通过锚点传递至谐振薄膜。谐振薄膜能够在受到压力时产生形变。待测压力在传递至谐振薄膜的过程中，会转换为薄膜上的应力。
20、接下来，谐振薄膜上的应力会进一步传递至压电组件。压电组件是一种能够将机械应力转换为电信号的器件，利用压电效应实现这一转换过程。在传递过程中，待测压力再次被转换为压电组件上的应力，进而产生电信号输出。
21、在待测压力传递的过程中，谐振薄膜会产生谐振变化。这种谐振变化是待测压力的直接反映，可以通过测量谐振频率的变化来推算出待测压力的具体数值。此外，压电组件利用逆压电效应激励谐振薄膜振动同时利用正压电效应可检测到谐振薄膜的谐振频率变化，进而检测待测压力的数值。逆压电效应是指电场作用下压电材料产生形变的现象，通过施加电场可以激励压电组件产生谐振，从而进一步检测待测压力。
22、在一些示例中，所述谐振腔的开设深度与所述压力腔的开设深度之和小于所述si晶片的厚度。
23、上述设置可以使压力腔和谐振腔在si晶片中的开设位置相互交错，而非处于同一水平线上。交错的位置可以作为传递应力的锚点，可以更好地将压力敏感薄膜上接收的应力通过锚点传递至谐振薄膜上。传递过程中可以带动谐振薄膜产生谐振变化，或者配合压电组件利用逆压电效应激励产生谐振频率的变化，进而本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种压电谐振式压力传感器，其特征在于，应用于电子核心产业，所述压电谐振式压力传感器包括：
2.如权利要求1所述的压电谐振式压力传感器，其特征在于，所述压力敏感结构包括：
3.如权利要求2所述的压电谐振式压力传感器，其特征在于，所述压力敏感结构为所述SI晶片加工成型，所述谐振结构为所述SOI晶片加工成型，所述SOI晶片的器件层和所述SI晶片的一侧键合。
4.如权利要求3所述的压电谐振式压力传感器，其特征在于，所述SI晶片靠近所述SOI晶片的一侧开设有至少一个所述谐振腔，所述SI晶片背离所述SOI晶片的一侧开设有所述压力腔。
5.如权利要求4所述的压电谐振式压力传感器，其特征在于，所述谐振腔的开设深度与所述压力腔的开设深度之和小于所述SI晶片的厚度。
6.如权利要求3所述的压电谐振式压力传感器，其特征在于，所述器件层与所述SI晶片键合后，所述SOI晶片去除埋氧层和衬底层并形成所述谐振结构。
7.如权利要求3所述的压电谐振式压力传感器，其特征在于，所述器件层和所述SI晶片的键合位置形成氧化层。
8.
9.一种压电谐振式压力传感器的压力补偿系统，其特征在于，包括：
10.一种压电谐振式压力传感器的制备方法，其特征在于，适用于权利要求1～8任一项所述的压电谐振式压力传感器；所述方法用于将SI晶片和SOI晶片加工成所述压电谐振式压力传感器，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种压电谐振式压力传感器，其特征在于，应用于电子核心产业，所述压电谐振式压力传感器包括：
2.如权利要求1所述的压电谐振式压力传感器，其特征在于，所述压力敏感结构包括：
3.如权利要求2所述的压电谐振式压力传感器，其特征在于，所述压力敏感结构为所述si晶片加工成型，所述谐振结构为所述soi晶片加工成型，所述soi晶片的器件层和所述si晶片的一侧键合。
4.如权利要求3所述的压电谐振式压力传感器，其特征在于，所述si晶片靠近所述soi晶片的一侧开设有至少一个所述谐振腔，所述si晶片背离所述soi晶片的一侧开设有所述压力腔。
5.如权利要求4所述的压电谐振式压力传感器，其特征在于，所述谐振腔的开设深度与所述压力腔的开设深度之和小于所述si晶片的厚度。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：王锦瑜，吴志鹏，
申请(专利权)人：复远芯上海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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