廈門大學王凌云獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉廈門大學申請的專利一種基于階梯式硅島放大橫向位移的雙膜差壓諧振式壓力傳感器獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN119043534B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202411167381.2,技術領域涉及:G01L1/18;該發明授權一種基于階梯式硅島放大橫向位移的雙膜差壓諧振式壓力傳感器是由王凌云;李佳音;王小文;程至印設計研發完成,并于2024-08-23向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于階梯式硅島放大橫向位移的雙膜差壓諧振式壓力傳感器在說明書摘要公布了:一種基于階梯式硅島放大橫向位移的雙膜差壓諧振式壓力傳感器,涉及壓力傳感器。該傳感器采用靜電激勵壓阻檢測,包括上層膜、上層硅島、氧化層、諧振層及下層膜島。除氧化層外,其余均采用硅材料制作。上層膜承受載荷壓力時,壓力膜片產生變形,從而帶動上層硅島產生位移,上層硅島結構呈階梯式,通過沿著支點旋轉產生的位移,將該橫向位移放大并傳遞至諧振器層,進而使諧振層上的諧振梁產生軸向內應力,使諧振器諧振頻率發生變化從而實現差壓的測量。下層膜島結構為一體化結構,可將諧振器進行真空封裝。該傳感器的下層膜島結構與上層膜及上層硅島結構共同平衡靜壓,實現高靜壓背景下的應用。
本發明授權一種基于階梯式硅島放大橫向位移的雙膜差壓諧振式壓力傳感器在權利要求書中公布了:1.一種基于階梯式硅島放大橫向位移的雙膜差壓諧振式壓力傳感器,其特征在于包括自下至上依次設置的下層膜島、感壓膜、諧振層、氧化層、上層膜以及上層硅島; 所述上層硅島包含階梯式硅島,階梯式硅島采用一階旋轉支點、二階匹配臺階、三階膜島鍵合域的設計,實現橫向位移的放大,從而提高傳感器的靈敏度; 所述上層膜與上層硅島通過鍵合技術緊密結合在一起,上層膜下方對稱分布四個電極孔,用于與諧振層的電極實現精確的電氣連接;上層膜的膜腔位于一側,膜腔設計與上層硅島結構的階梯式硅島位置匹配,確保四個電極孔正確對應諧振層的電極分布于上層膜的膜腔一側,實現精確的電氣連接; 所述氧化層位于上層硅島與諧振層之間,作為SOI工藝中釋放諧振層可動結構的關鍵層,對傳感器的性能和穩定性起到至關重要的作用; 所述諧振層包括諧振主梁、諧振副梁、折彎處中字型梁、諧振層蓋板、檢測壓阻梁、檢測電極和接地電極,形成傳感器的核心諧振結構,通過其對稱分布實現平衡的力-電轉換;所述諧振主梁與諧振副梁通過折彎處中字型梁相互連接,形成穩定的諧振結構,諧振端動齒與諧振副梁一體并連接諧振主梁,驅動端定齒連接驅動電極;諧振副梁通過末端與壓阻檢測梁、接地電極相連;諧振主梁一端通過諧振層蓋板與階梯式硅島下方的氧化層蓋板相連,諧振主梁另一端與諧振器折彎處中字型梁相連;折彎處中字型梁位于諧振器中心,一端與階梯式硅島蓋板相連;階梯式硅島下方連接氧化層蓋板,氧化層蓋板連接諧振器;壓阻條對稱分布且相連,都與檢測電極相連;所述諧振層蓋板用于固定階梯式硅島,確保其在壓力作用下穩定工作;所述檢測壓阻梁和檢測電極用于將機械應力轉換為電信號,實現壓力的檢測; 所述感壓膜位于下層膜島的中心區域,用于感知外界壓力變化,并將壓力傳遞至諧振層; 所述下層膜島為感壓膜與硅島的一體化結構,該結構一側為硅島,與諧振層蓋板相連接,另一側為感壓膜結構,與上層膜協同工作,共同平衡靜壓,提高測量精度。
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