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公开(公告)号：CN114383762A
公开(公告)日：2022-04-22
申请号：CN202210028939.3
申请日：2022-01-11
Applicant: 西安交通大学
Abstract: 基于多梳齿阵列的MEMS电容式微力传感器及去耦合测试方法，传感器包括通过支撑梁固定在边框上的质量块，质量块、支撑梁悬空，质量块外侧布置运动限位结构；质量块前端设置有一个凸起的探针，质量块末端布置有动梳齿阵列组，与动梳齿阵列组配合构成差分梳齿电容阵列的定梳齿阵列组连接在边框上；质量块由x方向刚度高的支撑梁支撑，y方向为其工作敏感方向，动梳齿阵列组、定梳齿阵列组偏离质量块中心布置；去耦合测试时，将定梳齿阵列中具有相同间距/面积变化趋势的阵列进行电气连接，其与质量块上的动梳齿阵列接入到常规电容检测方法进行差分检测；同时驱动定梳齿阵列施加不同的交流电势调整传感器的检测量程；本发明用于亚nN‑μN量级微力的测量。
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公开(公告)号：CN114323406A
公开(公告)日：2022-04-12
申请号：CN202111668359.2
申请日：2021-12-30
Applicant: 西安交通大学
IPC: G01L9/04
Abstract: 本发明公开了基于倒装技术的压力传感器芯片、封装结构与制备方法，适用于爆炸冲击波压力场高动态测量。本发明压力传感器芯片包括压力敏感芯片与转接板，其中压力敏感芯片采用压阻式原理，设置有感受外界压力变化的岛膜结构，通过将应力敏感梁、敏感电阻与背腔布置在非承压面，保证压力敏感面为平面，同时传感器整体采用齐平式封装的结构，保证与压力介质接触面为平面，避免传统倒装压力芯片在风动压测量过程中，压力介质须绕射芯片背腔到达压力敏感面，从而造成传感器动态测量精度低、频率响应不足的问题。而转接板采用硅通孔或玻璃通孔的方式，实现电信号的无引线传输，避免了常规金丝引线引起的断裂与短路状况，提升传感器的工作可靠性。
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公开(公告)号：CN114323396A
公开(公告)日：2022-04-12
申请号：CN202111595513.8
申请日：2021-12-23
Abstract: 一种MEMS电容式六轴力传感器芯片及其制备工艺，芯片包括由上向下设置的高阻硅器件层、低阻硅器件层和玻璃器件层，通过硅‑硅键合和硅‑玻键合形成一种三明治结构；高阻硅器件层包括第一中心刚体和载荷传递结构；低阻硅器件层包括第二中心刚体，第二中心刚体四周和电极形成梳齿电容，第二中心刚体一方面与第一中心刚体键合为一体，另一方面作为梳齿电容动极板的公共电极；玻璃器件层包括玻璃基底，以及玻璃基底上的平板电容极板、外部焊盘、内部焊盘、金属引线等金属层结构；制备工艺包括硅器件层的加工工艺、玻璃器件层的加工工艺、硅‑玻键合工艺和划片；本发明实现六轴力或力矩的解耦输出，具有量程大、灵敏度高、串扰误差小、微型化等优点。
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公开(公告)号：CN114323395A
公开(公告)日：2022-04-12
申请号：CN202111595510.4
申请日：2021-12-23
Abstract: 一种基于SOI工艺的MEMS六轴力传感器芯片及其制备方法，芯片由SOI器件层和玻璃器件层键合组成；SOI器件层包括顶层硅结构、埋氧层结构和衬底层硅结构；顶层硅结构包括第一中心质量块，第一中心质量块通过蟹腿型梁和顶层边框连接，顶层边框和中心质量块之间设有梳齿电容；埋氧层结构包括释放区和非释放区；衬底层硅结构包括第二中心质量块，第二中心质量块通过T型梁和衬底层边框连接，第二中心质量块中部设有安装腔体，外部的载荷传递立柱安装于安装腔体当中，将力/力矩传递到第二中心质量块；本发明实现六轴力的解耦检测，易于电路集成；以SOI晶圆和玻璃圆片为基础，结合光刻、浅刻蚀等工艺实现芯片的制备，工艺简单，易于批量制造。
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公开(公告)号：CN114279613A
公开(公告)日：2022-04-05
申请号：CN202111592764.0
申请日：2021-12-23
Abstract: 一种基于电容检测原理的MEMS六轴力传感器芯片及其制备方法，芯片由载荷传递层、绝缘层、梳齿电容层和玻璃层由上向下组合而成，层间通过硅‑玻阳极键合和硅‑硅键合连接为一个整体；载荷传递层包括载荷传递层固定区和通过T型梁连接的载荷传递层中心刚体；绝缘层包括绝缘层固定区和其内部的可移动区；梳齿电容层包括梳齿动极板电极、梳齿电容、梳齿电容层中心刚体、梳齿定极板电极、Z型导电支撑梁和隔离沟道；玻璃层包括玻璃腔体、以及制备在玻璃腔体上的平板电容极板、内部电极焊盘、金属引线和外部焊盘；本发明芯片在工作时，能够检测六个方向上的力和力矩，具有量程大、灵敏度高、交叉轴灵敏度小和体积小等特点。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN110371921B
公开(公告)日：2022-04-05
申请号：CN201910644481.2
申请日：2019-07-17
Applicant: 西安交通大学
Abstract: 一种面内双轴压阻加速度传感器芯片及其制备方法，芯片采用SOI硅片制成，包括芯片外框架，芯片外框架每一侧中部设有固定岛，支撑梁为“L”型结构，其较长段的一端通过固定岛固定于芯片外框架，另外较短段依次与延伸梁和质量块相连，敏感压阻微梁设置于延伸梁末端与固定岛之间的间隙处；所有八个质量块通过铰链梁连接处正方形；敏感压阻微梁上的压敏电阻通过金属引线和焊盘连接构成惠斯通全桥电路；延伸梁作为连接敏感压阻微梁和支撑梁与质量块的中间结构，将质量块运动状态的改变传递给敏感压阻微梁；本发明将支撑元件与敏感元件进行了分离，提高了压阻式加速度传感器的动态性能和适用范围，制备方法简单，可靠性高。
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公开(公告)号：CN111289156A
公开(公告)日：2020-06-16
申请号：CN202010121087.3
申请日：2020-02-26
Applicant: 西安交通大学
Abstract: 本发明公开了基于静电激励压阻检测的差动式硅微谐振式压力传感器，包括谐振梁、耦合梁、拾振梁、固定电极、可动电极、质量块、可动锚点、固定锚点、硅岛。可动锚点与压力敏感膜通过硅岛固定连接，当压力敏感膜受到载荷变形，带动与之连接的可动锚点，可动锚点从而带动谐振梁产生变形，使谐振梁的内应力产生变化，从而改变谐振器的振动频率，谐振梁的振动频率通过拾振梁上的压敏电阻测得，拾振梁与耦合梁采用特殊设计方法，使谐振器在工作模态时，拾振梁上产生直拉直压的作用力，通过惠斯通电桥，即可对谐振梁的振幅进行线性输出。
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公开(公告)号：CN110518114A
公开(公告)日：2019-11-29
申请号：CN201910702717.3
申请日：2019-07-31
Applicant: 西安交通大学
IPC: H01L41/09 , H01L41/314
Abstract: 本发明公开了变频自聚焦混合驱动收发一体化PMUT单元及其制备方法，其将传统CMUT单元的塌陷工作模式与PMUT单元的驱动方式进行结合。在超声发射状态，通过调节偏置电压控制处于振动薄膜塌陷区域与传感器基底的贴合状态，实现对振动薄膜刚度的大范围调控。同时，结合PMUT输出灵敏度不受空腔高度约束的结构设计灵活性，实现PMUT单元的变频高能超声输出。在超声接收状态，通过各个PMUT单元处于塌陷模式下的电容变化量来对入射超声波进行感知，从而极大提高传感器的接收灵敏度。
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公开(公告)号：CN110247628A
公开(公告)日：2019-09-17
申请号：CN201910460823.5
申请日：2019-05-30
Applicant: 西安交通大学
IPC: H03B5/24 , H03H7/38 , G01N29/02 , G01N29/036
Abstract: 本发明公开了基于MOSFET的CMUTS谐振信号输出网络，包括偏置网络、CMUTs、耦合电容、正电压、负电压、NMOS网络、PMOS网络、反馈电阻、反馈电容、滤波网络、反相器以及频率计数器。偏置网络为CMUTs提供直流电压且避免电流过载；PMOS网络和NMOS网络是为振荡小信号提供增益；反馈电阻使PMOS网络和NMOS网络处于相同的过渡区域；反馈电容来衰减低频振荡信号。本发明基于MOSFET自身逻辑反馈原理，设计应用PMOS和NMOS的谐振电路，与COMS工艺兼容性好，适应不同频率的CMUTs，能够将振荡波形整形放大，实时输出CMUTs谐振频率，对于CMUTs谐振式生化传感器的集成和实时检测应用具有重要意义。
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公开(公告)号：CN110224682A
公开(公告)日：2019-09-10
申请号：CN201910460830.5
申请日：2019-05-30
Applicant: 西安交通大学
Abstract: 本发明公开了CMUTS谐振式生化传感器的低电压阻抗匹配方法及匹配网络，CMUTs谐振式生化传感器的低电压阻抗匹配方法，包括电压源，LC调谐网络，CMUTs等效电路网络以及负载网络。电压源，主要为LC调谐网络，CMUTs等效电路网络以及负载网络提供交流电压。通过LC调谐网络对CMUTs等效电路网络在并联谐振频率处电抗进行阻抗匹配，使其串并联谐振频率过零点。本发明使CMUTs在低电压下具有过零点的串并联谐振频率，所述阻抗匹配方法简单方便，能够使CMUTs在小于30V直流偏置电压下谐振，反射损失S11在谐振工作频率点减小到-25dB～-40dB之间，提高回波损耗S21大于-3dB，降低了CMUTs功耗并提高传输效率。
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