一种超小型高灵敏度二维风速计及其制作方法
专利汇可以提供一种超小型高灵敏度二维风速计及其制作方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种超小型高灵敏度二维 风 速计 ，包括衬底（1）、绝缘介质层（2）、正四棱台（3）、加热元件（4）和四个测温 热电偶 堆（51），结合本发明技术方案，构建超小型高灵敏度二维 风速计 ，并设计与之相应的超小型高灵敏度二维风速计制造方法，具有如下优点：1） 台面 结构的引入，使得测量平面和 焊接 引线所在平面产生高度差，方便了 传感器 的封装；2）该传感器的热电偶近似垂直放置，冷端通过封装胶密封并保持和衬底及 外壳 同温，有效保证了冷端 温度 的一致性，传感器的温漂抑制能 力 高；3）台面结构的引入，大大降低了热偶的横向尺寸，使器件的尺寸更小；4）传感器敏感表面和外壳之间贴合度高，无封装胶暴露在空气中，传感器的可靠性高。，下面是一种超小型高灵敏度二维风速计及其制作方法专利的具体信息内容。
1.一种超小型高灵敏度二维风速计，其特征在于：包括衬底(1)、绝缘介质层(2)、正四棱台(3)、加热元件(4)和四个测温热电偶堆(51)；
其中，绝缘介质层(2)的形状、尺寸与衬底(1)的形状、尺寸相等，绝缘介质层(2)覆盖设置于衬底(1)的上表面，正四棱台(3)的顶面与其底面相平行，正四棱台(3)的底面大于其顶面，正四棱台(3)的底面固定设置于绝缘介质层(2)上表面的中心位置；加热元件(4)固定设置于正四棱台(3)顶面的中心位置；四个测温热电偶堆(51)与正四棱台(3)的四个倾斜面彼此一一对应，四个测温热电偶堆(51)分别固定设置于正四棱台(3)对应倾斜面上，各测温热电偶堆(51)上热端边中点位置与其冷端边中点位置连线的所在直线分别经过所设倾斜面的顶边中点位置与底边中点位置，且各测温热电偶堆(51)的热端指向所设倾斜面的顶边一侧，以及各测温热电偶堆(51)的冷端指向所设倾斜面的底边一侧；沿俯视正四棱台(3)顶面的方向，四个测温热电偶堆(51)的投影相对加热元件(4)的投影呈中心对称分布；
加热元件(4)和各测温热电偶堆(51)分别所对应的焊盘(9)固定设置于绝缘介质层(2)上非正四棱台(3)设置区，加热元件(4)和各测温热电偶堆(51)分别通过焊锡电路与对应焊盘(9)相连接，且焊锡电路位于绝缘介质层(2)上非正四棱台(3)设置区。
2.根据权利要求1所述一种超小型高灵敏度二维风速计，其特征在于：所述各测温热电偶堆(51)的热端分别均延伸至所述正四棱台(3)的顶面上，且各测温热电偶堆(51)的热端均不与所述正四棱台(3)顶面中心设置的加热元件(4)相对接，沿俯视正四棱台(3)顶面的方向，四个测温热电偶堆(51)的投影相对加热元件(4)的投影呈中心对称分布。
3.根据权利要求2所述一种超小型高灵敏度二维风速计，其特征在于：所述各测温热电偶堆(51)的冷端分别延伸对接所设正四棱台(3)倾斜面的底边，或者各测温热电偶堆(51)的冷端分别延伸经过所设正四棱台(3)倾斜面底边至所述绝缘介质层(2)的上表面上，沿俯视正四棱台(3)顶面的方向，四个测温热电偶堆(51)的投影相对加热元件(4)的投影呈中心对称分布。
4.根据权利要求2或3所述一种超小型高灵敏度二维风速计，其特征在于：还包括电路板(6)，以及数量与所述焊盘(9)数量相等的绑定引线(8)，电路板(6)表面的形状、尺寸大于所述衬底(1)表面的形状、尺寸，电路板(6)上的焊锡电路设置于电路板(6)的上表面，衬底(1)的下表面固定设置于电路板(6)的上表面，各焊盘(9)分别经绑定引线(8)对接电路板(6)上焊锡电路的对应位置。
5.根据权利要求4所述一种超小型高灵敏度二维风速计，其特征在于：还包括盖板(10)，盖板(10)表面的形状、尺寸大于所述衬底(1)表面的形状、尺寸，盖板(10)中心位置设置贯穿其上下面的通孔，该通孔的形状与所述正四棱台(3)顶面的形状相同，且该通孔的内径与正四棱台(3)顶面的外径相适应，盖板(10)上的通孔套设于正四棱台(3)的顶面的外周，且盖板(10)与所述电路板(6)相平行，以及盖板(10)上表面与正四棱台(3)的顶面相平齐，盖板(10)与电路板(6)之间填充环氧灌封胶(7)，针对盖板(10)与电路板(6)之间所有结构进行包裹。
6.根据权利要求1所述一种超小型高灵敏度二维风速计，其特征在于：所述正四棱台(3)为低热导绝缘材质制成，或者所述加热元件(4)、测温热电偶堆(51)与正四棱台(3)表面之间设置低热导绝缘材质。
7.根据权利要求6所述一种超小型高灵敏度二维风速计，其特征在于：所述正四棱台(3)为硅材料制成，所述绝缘介质层(2)为二氧化硅制成。
8.一种针对权利要求1至7中任意一项所述一种超小型高灵敏度二维风速计的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤A.针对硅片进行氧化操作，生长一层氧化硅作为掩膜，然后再进行光刻并进行各向异性湿法腐蚀形成正四棱台(3)结构，即获得带有正四棱台(3)的衬底(1)；
步骤B.针对衬底(1)上表面进行热氧化操作，形成一层二氧化硅，构成绝缘介质层(2)，然后采用低压化学气相淀积工艺，生长一层多晶硅薄膜，再通过扩散或离子注入方法对多晶硅进行掺杂磷，形成N型多晶硅；
步骤C.喷胶光刻多晶硅薄膜，并通过反应离子刻蚀工艺,刻蚀多晶硅形成各测温热电偶堆(51)的一个臂和加热元件(4)；
步骤D.喷胶光刻形成各测温热电偶堆(51)的另一臂和焊盘(9)结构，然后采用蒸发工艺生长一层金属铝，再采用剥离工艺完成各测温热电偶堆(51)的另一臂，以及绑定引线(8)和焊盘(9)对接结构。
9.根据权利要求8所述一种超小型高灵敏度二维风速计的制造方法，其特征在于，所述步骤D之后，还包括如下步骤：
步骤E.针对硅片进行氧化操作，生长一层氧化硅作为掩膜，然后再进行光刻，并进行各向异性湿法腐蚀形成正方形通孔，硅片再重新氧化构成盖板(10)；
步骤F.将衬底(1)下表面通过贴片胶固定在电路板(6)上，然后采用金丝球焊，将绝缘介质层(2)上的焊盘(9)与电路板(6)的焊盘连接起来；
步骤G.将盖板(10)安装在正四棱台(3)的顶面位置，周围用环氧灌封胶(7)填充。
10.根据权利要求8所述一种超小型高灵敏度二维风速计的制造方法，其特征在于，所述步骤A中，所获带有正四棱台(3)的衬底(1)中，正四棱台(3)倾斜面与衬底(1)上表面的内侧夹角为54.74°。
一种超小型高灵敏度二维风速计及其制作方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
2)该传感器的热电偶近似垂直放置，冷端通过封装胶密封并保持和衬底及外壳同温，有效保证了冷端温度的一致性，传感器的温漂抑制能力高；3)台面结构的引入，大大降低了热偶的横向尺寸，使器件的尺寸更小；4)传感器敏感表面和外壳之间贴合度高，无封装胶暴露在空气中，传感器的可靠性高。
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