一种流量传感器的制作方法

专利2025-06-16  10


本发明涉及流量测量,尤其是涉及一种流量传感器。


背景技术:

1、流量传感器是一种将流量/流速信号转换成电信号的传感器。按照技术路线可分为热式、电磁式、科里奥利式、超声式等。其中,热式流量传感器因为其制作工艺相对容易且成熟、量程覆盖面广、成本低等优势成为了商业化程度最高、应用最广泛的流量传感器。

2、参见图1所示,为现有技术中的热式流量传感器,主要由衬底组件和薄膜组件组成,衬底组件包括衬底11,衬底11设有空腔111,薄膜组件包括支撑层21和敏感层22,支撑层21设于衬底11厚度方向的一侧并且相互连接,支撑层21包括正对空腔111的悬空区211,敏感层22设于支撑层21,21背离衬底11的一侧且敏感层22与悬空区211接触;衬底11一般由硅制成;衬底11的一部分会被腐蚀或刻蚀掉形成空腔111;支撑层21一般由氮化/氧化层构成,可以是单层也可以是多层复合结构;敏感层22一般由电阻温度系数较大的材料如pt、ni、多晶硅、al等构成,敏感层22下方的衬底往往被去除以提高灵敏度;在一些流量传感器中,最上层还有保护层23,保护层23一般由氮化/氧化层构成,可以是单层也可以是多层复合结构,该层非必须存在,可根据实际需求增减。

3、上述热式流量传感器中,支撑层21、敏感层22和保护层23为厚度在10nm至10um之间的薄膜层,各薄膜层存在残余应力和热应力,参见图2所示,薄膜组件的形变约2.75um。在生产和使用过程中,薄膜组件形变可能存在褶皱和破膜等情况,影响生产良率和用户使用。


技术实现思路

1、为此,本发明提供一种流量传感器,旨在解决流量传感器的薄膜组件在生产和使用过程中可能存在褶皱和破膜等情况。

2、为解决上述技术问题,本发明提供了一种流量传感器,包括:

3、衬底组件,所述衬底组件包括衬底,所述衬底设有空腔;

4、薄膜组件,所述薄膜组件包括支撑层和敏感层,所述支撑层设于所述衬底厚度方向的一侧并且相互连接,所述支撑层包括正对所述空腔的悬空区,所述敏感层设于所述支撑层背离所述衬底的一侧且所述敏感层与所述悬空区接触;

5、所述衬底组件还包括加强结构,所述加强结构设于所述空腔中且所述加强结构与所述悬空区的另一侧接触。

6、进一步地,所述加强结构沿所述衬底厚度方向的尺寸为l,l<50um。

7、进一步地,所述加强结构背离所述支撑层的一面设有沟槽。

8、进一步地,所述衬底、所述空腔以及所述加强结构由同一衬底材料蚀刻形成。

9、进一步地,所述加强结构为规则形状或不规则形状,所述加强结构为对称结构或不对称结构。

10、进一步地,所述衬底为硅衬底。

11、进一步地,所述支撑层为氧化层或氮化层。

12、进一步地,所述敏感层为pt层、ni层、多晶硅层或al层。

13、进一步地,所述薄膜组件还包括保护层,所述保护层设于所述敏感层背离所述支撑层的一侧。

14、进一步地,所述保护层为氮化层或氧化层。

15、进一步地,所述保护层为氮化层或氧化层。

16、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:本发明所述的流量传感器,通过在支撑层的悬空区设置加强结构,提高薄膜组件的强度,抵抗薄膜组件的残余应力和热应力,防止薄膜组件在生产和使用过程中存在褶皱和破膜,提高生产良率和使用寿命。



技术特征:

1.一种流量传感器,包括:

2.根据权利要求1所述的流量传感器,其特征在于,所述加强结构沿所述衬底厚度方向的尺寸为l,l<50um。

3.根据权利要求1所述的流量传感器,其特征在于,所述加强结构背离所述支撑层的一面设有沟槽。

4.根据权利要求1所述的流量传感器,其特征在于,所述衬底、所述空腔以及所述加强结构由同一衬底材料蚀刻形成。

5.根据权利要求1所述的流量传感器,其特征在于,所述加强结构为规则形状或不规则形状,所述加强结构为对称结构或不对称结构。

6.根据权利要求1所述的流量传感器,其特征在于,所述衬底为硅衬底。

7.根据权利要求1所述的流量传感器,其特征在于,所述支撑层为氧化层或氮化层。

8.根据权利要求1所述的流量传感器,其特征在于,所述敏感层为pt层、ni层、多晶硅层或al层。

9.根据权利要求1所述的流量传感器,其特征在于,所述薄膜组件还包括保护层,所述保护层设于所述敏感层背离所述支撑层的一侧。

10.根据权利要求9所述的流量传感器,其特征在于,所述保护层为氮化层或氧化层。


技术总结
本发明涉及一种流量传感器,包括衬底组件和薄膜组件,所述衬底组件包括衬底,所述衬底设有空腔,所述薄膜组件包括支撑层和敏感层,所述支撑层设于所述衬底厚度方向的一侧并且相互连接,所述支撑层包括正对所述空腔的悬空区,所述敏感层设于所述支撑层背离所述衬底的一侧且所述敏感层与所述悬空区接触,所述衬底组件还包括加强结构,所述加强结构设于所述空腔中且所述加强结构与所述悬空区的另一侧接触。本发明通过在支撑层的悬空区设置加强结构,提高薄膜组件的强度,抵抗薄膜组件的残余应力和热应力,防止薄膜组件在生产和使用过程中存在褶皱和破膜,提高生产良率和使用寿命。

技术研发人员:张裕华,刘建哲,余雅俊
受保护的技术使用者:金华富芯微纳电子科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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