專利名稱：Mems質(zhì)量流量傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種質(zhì)量流量傳感器，特別是公開一種MEMS質(zhì)量流量傳感器，包含 MEMS流量傳感器芯片，應(yīng)用于氣體質(zhì)量流量的測量。
背景技術(shù)：
微機(jī)電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical Systems)英文縮寫為MEMS，是微電子技術(shù)的拓寬和延伸，它將微電子技術(shù)和精密機(jī)械加工技術(shù)相互融合，實(shí)現(xiàn)了微電子與機(jī)械融為一體的目標(biāo)。在流量計(jì)量的領(lǐng)域中，針對氣體測量使用的熱式質(zhì)量流量計(jì)，由于其較高的精度， 直接質(zhì)量流量測量以及合理的價(jià)格而得到廣泛的應(yīng)用。但是在一些特定的氣體計(jì)量場合中，對于流量傳感器有較高的要求，需要有寬的量程比，出色的低流量靈敏性等等。針對這一系列的條件，傳統(tǒng)熱式質(zhì)量流量計(jì)相比其他類型流量計(jì)有著較為突出的表現(xiàn)。但是就其自身而言，傳感器的技術(shù)研發(fā)上還需要進(jìn)一步的提高，以滿足各種苛刻條件下也能進(jìn)行穩(wěn)定精確的測量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于徹底解決傳統(tǒng)工藝流量傳感器的小流量死區(qū)和量程窄的問題， 公開一種MEMS質(zhì)量流量傳感器，提高流量計(jì)的測量的精度、靈敏性和可靠性，而且隨著產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)，能夠大幅度降低傳感器的制造成本。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種MEMS質(zhì)量流量傳感器，其特征在于所述傳感器為 MEMS流量傳感器芯片，所述MEMS流量傳感器芯片的組成包括一對壓焊塊、一對感溫元件和一對加熱電阻器，所述的壓焊塊、感溫元件和加熱電阻器從外向內(nèi)對稱布置在芯片平面內(nèi)， 它們的頂端都連有熱電堆，各熱電堆之間相互連接，芯片的空余處都覆有不粘納米涂層。所述MEMS流量傳感器的芯片材料采用表面平整且純凈無雜質(zhì)的thin-film薄膜材料，芯片的大小為7mmX2. 4mm，厚度為0. 15mm。所述的一對感溫元件分別置于一對加熱電阻器的兩邊；所述的一對感溫元件中一個(gè)感溫元件設(shè)于被測流量的上游，另一個(gè)感溫元件設(shè)于被測流量的下游。MEMS質(zhì)量流量傳感器通過對上下游溫度差進(jìn)行二次差分運(yùn)算，從而在保證對低速段線性度影響較小的情況下，將流速和輸出電壓的關(guān)系的飽和點(diǎn)往后推，以致量程比擴(kuò)大 10倍以上。本發(fā)明的有益效果是:MEMS流量傳感器芯片封裝好后，能夠一體化完成流量測量和電信號輸出，具有量程范圍寬、響應(yīng)速度快、靈敏度高、功耗低、接近零始動(dòng)等優(yōu)異性能。MEMS質(zhì)量流量傳感器具備以下特點(diǎn)體積微小，對流場的壓力分布無影響，沒有壓力損耗，無需溫度補(bǔ)償，傳感器直接輸出電信號。熱源微小，無氣體流動(dòng)時(shí)，不會造成氣體的對流，具有優(yōu)良的零點(diǎn)穩(wěn)定性。采用大規(guī)模集成電路的生產(chǎn)方式制造，具有高度的一致性和可靠性，便于校準(zhǔn)和維護(hù)。


圖1是本發(fā)明MEMS質(zhì)量流量傳感器工作原理圖。圖2是本發(fā)明MEMS流量傳感器的芯片結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明MEMS流量傳感器的芯片電路圖。圖中1、壓焊塊；2、感溫元件；3、加熱電阻器；4、熱電堆；5、不粘納米涂層；
6、傳感器基片；7、管道。
具體實(shí)施例方式根據(jù)附圖1和2，本發(fā)明一種MEMS質(zhì)量流量傳感器，包括MEMS流量傳感器芯片。 MEMS流量傳感器芯片的組成包括一對壓焊塊1、一對感溫元件2和一對加熱電阻器3。壓焊塊1、感溫元件2和加熱電阻器3從外向內(nèi)對稱布置在芯片平面內(nèi)，它們的頂端都連有熱電堆4，各熱電堆之間相互連接，芯片的空余部分都覆有不粘納米涂層5。MEMS流量傳感器的芯片材料采用表面平整且純凈無雜質(zhì)的thin-film薄膜材料，芯片的大小為7mmX2. 4mm, 厚度為0.15mm。一對感溫元件2分別置于一對加熱電阻器3的兩邊。測量時(shí)，一對感溫元件中一個(gè)感溫元件設(shè)于管道7中被測氣體流量的上游，另一個(gè)感溫元件設(shè)于管道7中被測氣體流量的下游。根據(jù)附圖3，測溫電阻Rtemp、加熱電阻RH與其他電阻R3、R4、R6和R7組成一個(gè)電阻電橋電路，當(dāng)兩個(gè)鉬熱電阻的阻值發(fā)生變化時(shí)，電橋兩端輸出不同的電壓信號，通過放大濾波電路UlA和U_Bs將微弱的電壓信號進(jìn)行放大和濾波，最終輸出一個(gè)與傳感器溫度變化相一致的電信號。電路中同樣加入了溫度補(bǔ)償電路，當(dāng)需要溫度補(bǔ)償時(shí)，U_Br控制電路進(jìn)行相應(yīng)的溫度補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種MEMS質(zhì)量流量傳感器，其特征在于所述傳感器為MEMS流量傳感器芯片，所述 MEMS流量傳感器芯片的組成包括一對壓焊塊、一對感溫元件和一對加熱電阻器，所述的壓焊塊、感溫元件和加熱電阻器從外向內(nèi)對稱布置在芯片平面內(nèi)，它們的頂端都連有熱電堆， 各熱電堆之間相互連接，芯片的空余處都覆有不粘納米涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS質(zhì)量流量傳感器，其特征在于所述MEMS流量傳感器的芯片材料采用表面平整且純凈的材料，芯片的大小為7mmX2. 4mm，厚度為0. 15mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS質(zhì)量流量傳感器，其特征在于所述的一對感溫元件分別置于一對加熱電阻器的兩邊；所述的一對感溫元件中一個(gè)感溫元件設(shè)于被測流量的上游，另一個(gè)感溫元件設(shè)于被測流量的下游。
全文摘要
本發(fā)明為一種MEMS質(zhì)量流量傳感器，其特征在于所述傳感器為MEMS流量傳感器芯片，所述MEMS流量傳感器芯片的組成包括一對壓焊塊、一對感溫元件和一對加熱電阻器，所述的壓焊塊、感溫元件和加熱電阻器從外向內(nèi)對稱布置在芯片平面內(nèi)，它們的頂端都連有熱電堆，各熱電堆之間相互連接，芯片的空余處都覆有不粘納米涂層。本發(fā)明量程范圍寬、響應(yīng)速度快、靈敏度高、功耗低。
文檔編號G01F1/76GK102564507SQ201210016318
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者邵思 申請人:上海華強(qiáng)浮羅儀表有限公司