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专利号: 2019112671387
申请人: 合肥工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高灵敏度MEMS谐振式温度传感器芯片,其特征在于:包括石英玻璃环形基座(6)和石英晶体谐振层(7);

所述石英晶体谐振层(7)包括菱形力放大谐振器(1)、第一石英臂(2)、第二石英臂(3)、第一锚点(4)和第二锚点(5);所述第一锚点(4)和第二锚点(5)对称设于石英玻璃环形基座(6)上,所述第一石英臂(2)的一端连接着第一锚点(4),另一端连接着菱形力放大谐振器(1)的菱形环(10)的一个角,所述第二石英臂(3)的一端连接着第二锚点(5),另一端连接着菱形力放大谐振器(1)的菱形环(10)对称的另一个角;所述第一锚点(4)、第一石英臂(2)、第二石英臂(3)和第二锚点(5)位于菱形环(10)的短对角线上;

所述菱形力放大谐振器(1)包括菱形环(10)和双端固支石英音叉(12),所述双端固支石英音叉(12)包括第一石英梁(13)和第二石英梁(14);所述第一石英梁(13)和第二石英梁(14)平行,两端分别通过隔离器(11)连接着菱形环(10),且双端固支石英音叉(12)位于菱形环(10)的长对角线上;

所述第一石英梁(13)的顶面和底面分别布有第一电极(15)和第二电极(16),所述第二石英梁(14)的顶面和底面分别布有第一电极(15)和第二电极(16);所述第一石英梁(13)上的第一电极(15)和第二石英梁(14)上的第一电极(15)串联,经菱形环(10)和第二石英臂(3)引出连接着第二锚点(5)上的第一压焊块(8);所述第一石英梁(13)上的第二电极(16)和第二石英梁(14)上的第二电极(16)串联,经菱形环(10)和第二石英臂(3)引出连接着第二锚点(5)上的第二压焊块(9);

温度变化引起的热膨胀变形在第一石英臂(2)和第二石英臂(3)中产生较大的轴向应力,经菱形环(10)放大作用于双端固支石英音叉(12)两端,增大了一对石英梁内的应力,通过感测第一石英梁(13)和第二石英梁(14)的谐振频率的变化实现对温度变化的高灵敏度测量。

2.根据权利要求1所述的一种高灵敏度MEMS谐振式温度传感器芯片,其特征在于:所述第一锚点(4)、第二锚点(5)和石英玻璃环形基座(6)通过对准标记(17)对准并键合连接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种高灵敏度MEMS谐振式温度传感器芯片,其特征在于:所述‑7 ‑1

石英玻璃环形基座(6)的材料为石英玻璃,热膨胀系数约为5.5×10 ℃ ,厚度为100‑200μm。

4.根据权利要求1所述的一种高灵敏度MEMS谐振式温度传感器芯片,其特征在于:所述‑6 ‑1

石英晶体谐振层(7)的材料为X切型石英晶体,Z向热膨胀系数为7.1×10 ℃ ,厚度为80~

150μm;所述第一石英臂(2)和第二石英臂(3)沿石英晶体的Z轴方向,所述双端固支石英音叉(12)的长度沿石英晶体的Y轴方向。

5.根据权利要求1所述的一种高灵敏度MEMS谐振式温度传感器芯片,其特征在于:所述第一石英梁(13)表面、第二石英梁(14)表面、第一压焊块(8)表面和第二压焊块(9)表面均设有铬金层电极材料。