CN105203251A - 压力传感芯片及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压力传感芯片及其加工方法，其中芯片包括上层结构和下层结构；下层结构包括下层衬底片，其上设有串联的MEMS平行平板电容和MEMS电感；上层结构包括上层衬底片、MEMS压力感应膜、MEMS电容介质板和金属层，MEMS压力感应膜固定在上层衬底片上，且置于下层衬底片上方，MEMS电容介质板和金属层均固定在MEMS压力感应膜的下表面；MEMS电容介质板置于电容的两个电极板之间，金属层位于MEMS电感的上方；MEMS压力感应膜受压产生纵向位移，并带动MEMS电容介质板和金属层移动，使得MEMS电容介质板插入MEMS平行平板电容的深度发生改变，且金属层与MEMS电感之间的磁间隙也发生变化。
Description
技术领域
本发明涉及压力传感芯片，尤其涉及一种物联网用无源无线压力传感芯片及其加工方法。
背景技术
物联网被称为继计算机、互联网之后信息产业的第三次浪潮，为二十一世纪全球工业化、城市化进程提供了革命性的信息技术和智能技术。作为物联网的基础底层器件以及物联网终端节点—传感器，将是整个物联网产业链中需求总量最大和最基础的环节，物联网终端节点及其相关产业的技术水平和发展速度将直接影响物联网的发展速度。
压力传感器是最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，包括水利水电、汽车、航空航天、军工等众多行业；以及日常生活中，如气压测量、血压测量、高度测量等。随着微机电MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystems，微机电系统)产业的兴起，压力传感器逐渐向微型化、集成化方向发展。MEMS压力传感芯片具有体积小、质量轻、成本低等优点，目前已广泛应用于汽车电子类：如TPMS、发动机机油压力传感器、汽车刹车系统空气压力传感器等；消费电子类：如血压计、橱用秤、洗衣机、洗碗机、电冰箱、家用空调等领域。
用于物联网的压力传感器件除要求其灵敏度高，可靠性好外，还要具有低功耗和低成本的特点。而现在的压力传感器大多都是采用单一的压力感应单元，灵敏度有限，且都是有源方式的，在一些安装条件不便的情况下，如地下结构，高空建筑结构等处，更换物联网传感器节点器件的电池就成了很大的问题，从而大大影响了该传感器的广泛应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于针对现有压力传感器多为单一压力感应方式导致传感器灵敏度低和传感器工作都是有源方式的缺陷，提供一种全新的MEMS结构和信号传输方法，实现一种适合物联网使用的无源无线高灵敏度MEMS压力传感芯片，该芯片无需电源就可以以无线方式将压力信号传递给接收端。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
提供一种压力传感芯片，包括相连接的上层结构和下层结构；
所述下层结构包括下层衬底片，该下层衬底片上设有串联的MEMS平行平板电容和MEMS电感线圈结构；
上层结构包括上层衬底片、MEMS压力感应膜、MEMS电容介质板和金属层，MEMS压力感应膜固定在上层衬底片上，且置于下层衬底片上方，MEMS电容介质板和金属层均固定在MEMS压力感应膜的下表面上；MEMS电容介质板置于MEMS平行平板电容的两个电极板之间，金属层位于MEMS电感的上方；
MEMS压力感应膜受压产生纵向位移，并带动MEMS电容介质板和金属层移动，使得MEMS电容介质板插入MEMS平行平板电容的深度发生改变，且金属层与MEMS电感线圈结构之间的磁间隙也发生变化。
本发明所述的压力传感芯片中，所述金属层为MEMS电感软磁合金层。
本发明所述的压力传感芯片中，上层衬底片和下层衬底片通过键合工艺连接成一个整体。
本发明所述的压力传感芯片中，上层衬底片、MEMS压力感应膜、MEMS电容介质板和金属层为一体结构。
本发明所述的压力传感芯片中，MEMS电感线圈结构为在下层衬底片上的平面螺旋结构结构。
本发明所述的压力传感芯片中，MEMS压力感应膜的上表面为空洞结构。
本发明还提供一种压力传感芯片的加工方法，包括以下步骤：
在下层衬底片上淀积一层绝缘层，并利用标准的光刻和干法腐蚀工艺将下层衬底片的周边键合区域的绝缘层去除；
在绝缘层上溅射一层金属层，在该金属层上通过光刻和金属腐蚀工艺得到MEMS平行平板电容的平面图形结构，包括两个电极板和接线端，以及MEMS电感螺旋结构的一个接线端，该接线端与MEMS平行平板电容的一个平行平板电极的接线端连接；
在金属层上淀积一层绝缘层，用标准的光刻和干法腐蚀去除多余部分，露出MEMS平行平板电容的平面图形结构，并在MEMS电感螺旋结构的接线端处形成一个开孔，将开孔下面的金属层露出来；
在下层衬底片上再旋涂一层厚胶，并通过标准的光刻显影工艺，露出MEMS平行平板电容的平面图形结构；再利用金属电镀工艺，电镀具有一定高度的MEMS平行平板电容结构，实现三维MEMS平行平板电容结构；
在MEMS电感螺旋结构区域所在的绝缘层上淀积另外一层金属层，该金属层和开孔处的MEMS电感螺旋结构的接线端形成电连接，再通过光刻和金属腐蚀工艺得到所需要的MEMS电感螺旋结构，以及该MEMS电感螺旋结构的另外一个接线端，该接线端与之前MEMS平行平板电容的另外一个平行平板电极的接线端形成电连接；
在MEMS电感区域旋涂一层厚胶，并光刻出MEMS电感螺旋结构的图形，再利用金属电镀工艺，电镀具有一定厚度的MEMS螺旋电感结构；
上层衬底片先通过标准机械研磨工艺减薄，再在上层衬底片的上部利用标准光刻和腐蚀工艺制作一个空腔，该空腔的底部为MEMS压力感应可动膜的上表面；
在上层衬底片的下部利用多步标准光刻和深度反应离子刻蚀工艺，可以得到带MEMS电容介质板的MEMS压力感应膜结构；并得到上层衬底片与下层衬底片的键合区域；
在上层衬底片的下部淀积一层金属，采用标准光刻和腐蚀工艺去除其它部位的金属，仅保留其与下层结构中的MEMS电感螺旋结构所对应部位的金属层部分；
将上层衬底片与下层衬底片键合。
本发明所述的加工方法中，制作所述空腔时采用的腐蚀工艺为深度反应离子刻蚀或湿法腐蚀。
本发明所述的加工方法中，上层衬底片的下部所淀积的一层金属为具有高导磁率非晶体软磁合金。
本发明所述的加工方法中，当上层衬底片与下层衬底片均采用硅片时，通过标准的MEMS硅-硅直接键合工艺将两个衬底片连接成一个整体。
本发明产生的有益效果是：本发明的压力传感芯片通过压力变化引起MEMS电容和电感的改变，继而改变无源谐振电路的谐振频率；而压力的变化信号以外部电感耦合无线方式传出，传感器芯片的工作无需电源，实现无源无线的压力传感。本发明能解决现有压力传感芯片在物联网应用中所遇到的灵敏度不够和更换电源不变等引起的问题。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明无源无线压力传感芯片原理图；
图2为本发明MEMS压力传感芯片的LC谐振回路；
图3(a)为本发明实施例下层结构的俯视图；
图3(b)为图3(a)中A-A剖面视图；
图3(c)为图3(a)中B-B剖面视图；
图4(a)为本发明实施例上层结构的俯视图；
图4(b)为本发明实施例上层结构的侧视图；
图5为本发明实施例无源无线压力传感芯片结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1、图2所示，本发明实施例的传感器芯片由MEMS电容和MEMS电感组成LC谐振回路，其中的MEMS电感由螺旋线圈和MEMS压力感应可动金属膜组成，其中的压力感应可动金属膜悬浮支撑在螺旋线圈上方；其中的MEMS电容由固定式平行平板电容和MEMS压力感应电容介质板组成，其中的压力感应电容介质板悬浮支撑在平行平板电容的两个极板之间。当有压力变化时，MEMS压力感应膜发生垂直于膜面的纵向位移。这一方面使得固定在压力感应膜上的电容介质板插入到两个固定式极板的深度发生改变，使得电容极板间的介电介质常数发生变化，从而引起MEMS电容值发生变化。另一方面，MEMS压力感应膜的移动也使得固定在其上的金属膜导体层和电感螺旋线圈层的间距发生变化，从而引起MEMS电感值发生变化。所以，压力的变化会引起回路中的电容和电感都发生变化，最终导致LC谐振回路的频率发生变化。这样，压力的变化就可以表征为LC谐振回路的谐振频率的变化。当传感器工作时，可由外部读取电路的耦合电感将传感器的谐振频率信号耦合输出，继而转换成电压值。
本发明的一个实施例中，压力传感芯片为物联网用无源无线的压力传感芯片，包括上层结构和下层结构。如图3(a)-图3(c)所示，下层结构是在下层衬底片1上用MEMS工艺实现的串联连接的MEMS平行平板电容2和MEMS电感螺旋线圈3。其中的MEMS电容可以,但不限于,是以微电镀方式实现的三维平行平板(图3b)电容结构。其中的MEMS电感螺旋线圈可以，但不限于，是溅射或电镀的螺旋线圈结构(如图3(a)、图3(b)所示)。其中的MEMS电容和MEMS电感螺旋线圈采用串联的方式连接，如图1和图2所示。
芯片的上层结构如图4(a)和图4(b)所示，上层结构包括上层衬底片6，固定在衬底片6上的一个悬浮结构的MEMS压力感应膜7，以及固定在该MEMS压力感应膜7下表面的MEMS电容介质板8和金属层9(可为MEMS电感软磁合金层)。通过对上层衬底片6的上表面采用磨片减薄，和深槽腐蚀的微加工方法，如传统的湿法或干法腐蚀工艺，可得到压力感应膜7上表面的空洞结构。一般，压力感应膜很薄，只有约10微米，感应膜下面的电容介质板也很薄(约10微米)。所以整个上层结构在不包括空洞的情况下都会很薄，这样就无法拿取，为了拿取的方便，所以要保证上层衬底片的一定厚度(如约100微米)。本发明在压力感应膜7表面形成空洞结构，以增加压力感应膜7的厚度，从而方便拿取。
通过对上层衬底片6下表面采用多步标准光刻和深度反应离子刻蚀工艺，可以实现带MEMS电容介质板的MEMS压力感应膜结构。采用标准淀积，光刻和腐蚀工艺可以得到淀积到MEMS压力感应膜7下表面的金属层9(如图4(b)所示)。该金属层9可以，但不限于，是非晶体软磁合金，具有高的导磁率。
芯片的上下两层结构，可由下层衬底片1(可以是硅片，玻璃或陶瓷材料等)和上层衬底片6(可以是硅片)以标准的MEMS键合工艺(如硅-硅键合，玻璃-硅键合，钎焊等)完成键合，如图5所示。当有压力作用于MEMS压力感应膜7的上表面时，它会发生变形，形成纵向位移。这样就导致MEMS电容介质板8插入MEMS平行平板电容2的深度发生改变，使得电容极板间的介电介质常数发生变化，从而引起MEMS电容值发生变化。其电容值的变化量为：其中ΔC为电容变化量，Δε为介电介质常数变化量，S否为平行平板电极的面积，d为平行平板电极的间距。
MEMS压力感应膜7的受压纵向位移，同时使得MEMS电感螺旋线圈3和金属层9之间的磁间隙发生变化，继而引起磁通量的改变，最终引起MEMS电感的变化。其中电感与间隙的变化关系可以简化为：
其中，ΔL和L0分别是磁间隙变化引起的电感值变化量和原电感值，Δδ和δ0分别是磁间隙的变化量和原磁间隙值。
由以上分析可见，压力变化导致的MEMS电容和MEMS电感的同时改变，能引起由电容和电感组成的LC谐振回路的谐振频率的变化。当传感器工作时，这种由压力变化引起的谐振频率的变化，可由外部读取电路的耦合电感耦合输出。
本发明的物联网无源无线压力传感芯片的加工方法主要包括以下步骤：
在下层衬底片上淀积一层绝缘层4，如SiO2或Si3N4绝缘层，并利用标准的光刻和干法腐蚀工艺将下层衬底片的周边键合区域的绝缘层去除；
在绝缘层4上溅射一层金属层5，如铜Cu；
在该金属层5上通过光刻和金属腐蚀工艺得到MEMS平行平板电容2的平面图形结构(包括两个电极板和接线端)，以及MEMS电感螺旋结构3的一个接线端，该接线端与MEMS电容的一个平行平板电极的接线端连接；
在金属层5上淀积一层绝缘层4，用标准的光刻和干法腐蚀去除多余部分，露出前述的MEMS平行平板电容的平面图形结构，并在MEMS电感螺旋结构3的那个接线端处形成一个开孔31，将开孔31下面的金属层5露出来；
在片上旋涂一层厚胶，如AZ4620,并通过标准的光刻显影工艺，露出MEMS平行平板电容2的平面图形结构；再利用金属电镀工艺，电镀具有一定高度的MEMS平行平板电容结构，如电镀厚铜Cu，实现三维MEMS平行平板电容结构；
在MEMS电感螺旋结构3区域所在的绝缘层上淀积另外一层金属层，该金属层和前述开孔31处的螺旋结构的接线端形成电连接，再通过光刻和金属腐蚀工艺得到所需要的MEMS电感的螺旋结构，以及该螺旋结构的另外一个接线端，该接线端与之前MEMS电容的另外一个平行平板电极的接线端形成电连接；
在MEMS电感区域旋涂一层厚胶，如AZ4620,并光刻出MEMS电感的螺旋结构的图形，再利用金属电镀工艺，电镀具有一定厚度的MEMS电感螺旋结构3，如电镀厚铜Cu；
上层衬底片先通过标准机械研磨工艺减薄，再在上层衬底片的上部利用标准光刻和腐蚀工艺(深度反应离子刻蚀或湿法腐蚀)制作一个空腔，该空腔的底部即为MEMS压力感应可动膜的上表面；
在上层衬底片6的下部利用多步标准光刻和深度反应离子刻蚀工艺，可以得到带MEMS电容介质板8的MEMS压力感应膜结构7；并得到上层衬底片6与下层衬底片1的键合区域；
在上层衬底片6的下部淀积一层金属，采用标准光刻和腐蚀工艺去除其它部位的金属，仅保留其与下层结构中的MEMS螺旋线圈所对应部位的金属层9部分，该金属层9可以为但不限于非晶体软磁合金，其具有高的导磁率，如镍铁合金NiFe；
将上层衬底片6与下层衬底片1键合，当上层衬底片6与下层衬底片1均采用硅片时，可通过标准的MEMS硅-硅直接键合工艺连接成一个整体，如图5所示。
本发明的独特优点：
1)提出一种结构简单，含电容和电感双重压力感应单元的高灵敏度压力传感芯片结构和加工方法。
2)该压力传感芯片采用无功耗设计，压力读取采用无线方式，是一款适合物联网应用的无源无线压力传感芯片。满足了物联网节点器件的低成本和低功耗的需求。
3)该发明的MEMS芯片结构简单，工艺简单，易于实现大规模生产。
4)MEMS电容可采用平行平板结构，布置于绝缘衬底片上，可减少寄生电容。MEMS电感采用电镀工艺的螺旋线圈，和高导磁率的非晶体软磁合金，可大大提高品质因数Q值。这种结构和工艺设计保证了传感器的高性能和高可靠性。
本发明提出的高灵敏度无源无线压力传感芯片，在压力感应，传感原理和信息读取方面都具有创新性，能提高压力传感器的性能。本发明通过MEMS压力感应膜带动电容介质板和电感软磁合金层的移动，使得压力变化时，同时改变MEMS电容和MEMS电感的大小，是变介质电容传感和变磁阻电感传感的有机结合。本发明中压力的变化能引起微电容和微电感的连续变化，变化范围大,灵敏度高，且MEMS电容，电感器件尺寸小，加工工艺简单，易于封装，适合大规模生产。本发明的压力传感器较之传统单一改变电容，电阻或电感的压力感应方法，能大大提高传感器的灵敏度，提高系统Q值和传感器芯片的可靠性。
同时，本发明的压力传感芯片通过压力变化引起MEMS电容和电感的改变，继而改变无源谐振电路的谐振频率；而压力的变化信号以外部电感耦合无线方式传出，传感器芯片的工作无需电源，实现无源无线的压力传感。
综上，本发明能解决现有压力传感芯片在物联网应用中所遇到的灵敏度不够和更换电源不变等引起的问题。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种压力传感芯片，其特征在于，包括相连接的上层结构和下层结构；
所述下层结构包括下层衬底片，该下层衬底片上设有串联的MEMS平行平板电容和MEMS电感线圈结构；
上层结构包括上层衬底片、MEMS压力感应膜、MEMS电容介质板和金属层，MEMS压力感应膜固定在上层衬底片上，且置于下层衬底片上方，MEMS电容介质板和金属层均固定在MEMS压力感应膜的下表面上；MEMS电容介质板置于MEMS平行平板电容的两个电极板之间，金属层位于MEMS电感的上方；
MEMS压力感应膜受压产生纵向位移，并带动MEMS电容介质板和金属层移动，使得MEMS电容介质板插入MEMS平行平板电容的深度发生改变，且金属层与MEMS电感线圈结构之间的磁间隙也发生变化。
2.根据权利要求1所述的压力传感芯片，其特征在于，所述金属层为MEMS电感软磁合金层。
3.根据权利要求1所述的压力传感芯片，其特征在于，上层衬底片和下层衬底片通过键合工艺连接成一个整体。
4.根据权利要求1所述的物联网无源无线压力传感芯片，其特征在于，上层衬底片、MEMS压力感应膜、MEMS电容介质板和金属层为一体结构。
5.根据权利要求1所述的压力传感芯片，其特征在于，MEMS电感线圈结构为在下层衬底片上的平面螺旋结构。
6.根据权利要求1所述的压力传感芯片，其特征在于，MEMS压力感应膜的上表面为空洞结构。
7.一种基于权利要求1的压力传感芯片的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
在下层衬底片上淀积一层绝缘层，并利用标准的光刻和干法腐蚀工艺将下层衬底片的周边键合区域的绝缘层去除；
在绝缘层上溅射一层金属层，在该金属层上通过光刻和金属腐蚀工艺得到MEMS平行平板电容的平面图形结构，包括两个电极板和接线端，以及MEMS电感螺旋结构的一个接线端，该接线端与MEMS平行平板电容的一个平行平板电极的接线端连接；
在金属层上淀积一层绝缘层，用标准的光刻和干法腐蚀去除多余部分，露出MEMS平行平板电容的平面图形结构，并在MEMS电感螺旋结构的接线端处形成一个开孔，将开孔下面的金属层露出来；
在下层衬底片上再旋涂一层厚胶，并通过标准的光刻显影工艺，露出MEMS平行平板电容的平面图形结构；再利用金属电镀工艺，电镀具有一定高度的MEMS平行平板电容结构，实现三维MEMS平行平板电容结构；
在MEMS电感螺旋结构区域所在的绝缘层上淀积另外一层金属层，该金属层和开孔处的MEMS电感螺旋结构的接线端形成电连接，再通过光刻和金属腐蚀工艺得到所需要的MEMS电感螺旋结构，以及该MEMS电感螺旋结构的另外一个接线端，该接线端与之前MEMS平行平板电容的另外一个平行平板电极的接线端形成电连接；
在MEMS电感区域旋涂一层厚胶，并光刻出MEMS电感螺旋结构的图形，再利用金属电镀工艺，电镀具有一定厚度的MEMS螺旋电感结构；
上层衬底片先通过标准机械研磨工艺减薄，再在上层衬底片的上部利用标准光刻和腐蚀工艺制作一个空腔，该空腔的底部为MEMS压力感应可动膜的上表面；
在上层衬底片的下部利用多步标准光刻和深度反应离子刻蚀工艺，可以得到带MEMS电容介质板的MEMS压力感应膜结构；并得到上层衬底片与下层衬底片的键合区域；
在上层衬底片的下部淀积一层金属，采用标准光刻和腐蚀工艺去除其它部位的金属，仅保留其与下层结构中的MEMS电感螺旋结构所对应部位的金属层部分；
将上层衬底片与下层衬底片键合。
8.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，制作所述空腔时采用的腐蚀工艺为深度反应离子刻蚀或湿法腐蚀。
9.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，上层衬底片的下部所淀积的一层金属为具有高导磁率非晶体软磁合金。
10.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，当上层衬底片与下层衬底片均采用硅片时，通过标准的MEMS硅-硅直接键合工艺将两个衬底片连接成一个整体。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107144378A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-09-08 | 深圳信息职业技术学院 | Mems压力传感器 |
| CN108362407A (zh) * | 2017-06-08 | 2018-08-03 | 深圳信息职业技术学院 | 电容式压力传感器及压力测量电路 |
| CN112683428A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-20 | 南京高华科技股份有限公司 | 一种mems电感式压力传感器及其制备方法 |
| CN112683427A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-20 | 南京高华科技股份有限公司 | 一种lc复合式mems压力传感器及其制备方法 |
| CN113447166A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-09-28 | 南京高华科技股份有限公司 | 基于频率检测原理的mems压力传感器及制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2277823A2 (en) * | 2009-06-18 | 2011-01-26 | Imec | Method for forming MEMS devices having low contact resistance and devices obtained thereof |
| CN102967409A (zh) * | 2012-12-03 | 2013-03-13 | 东南大学 | 一种无线无源电容式气压传感器 |
| CN103674405A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-03-26 | 中北大学 | 差动式htcc无线无源高温压力传感器及其制造方法 |
| CN103926026A (zh) * | 2014-05-04 | 2014-07-16 | 厦门大学 | 一种内嵌式高温无线压力传感器 |
| CN104535228A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-04-22 | 厦门大学 | 一种无上下互连电极的lc无线无源压力传感器 |
| CN204705422U (zh) * | 2015-07-06 | 2015-10-14 | 中北大学 | 一种基于htcc技术的无源压力敏感头 |
| CN205049287U (zh) * | 2015-10-16 | 2016-02-24 | 武汉工程大学 | 物联网无源无线压力传感芯片 |
-
2015
- 2015-10-16 CN CN201510676138.8A patent/CN105203251B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2277823A2 (en) * | 2009-06-18 | 2011-01-26 | Imec | Method for forming MEMS devices having low contact resistance and devices obtained thereof |
| CN102967409A (zh) * | 2012-12-03 | 2013-03-13 | 东南大学 | 一种无线无源电容式气压传感器 |
| CN103674405A (zh) * | 2013-12-13 | 2014-03-26 | 中北大学 | 差动式htcc无线无源高温压力传感器及其制造方法 |
| CN103926026A (zh) * | 2014-05-04 | 2014-07-16 | 厦门大学 | 一种内嵌式高温无线压力传感器 |
| CN104535228A (zh) * | 2015-01-28 | 2015-04-22 | 厦门大学 | 一种无上下互连电极的lc无线无源压力传感器 |
| CN204705422U (zh) * | 2015-07-06 | 2015-10-14 | 中北大学 | 一种基于htcc技术的无源压力敏感头 |
| CN205049287U (zh) * | 2015-10-16 | 2016-02-24 | 武汉工程大学 | 物联网无源无线压力传感芯片 |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107144378A (zh) * | 2017-06-07 | 2017-09-08 | 深圳信息职业技术学院 | Mems压力传感器 |
| CN108362407A (zh) * | 2017-06-08 | 2018-08-03 | 深圳信息职业技术学院 | 电容式压力传感器及压力测量电路 |
| CN112683428A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-20 | 南京高华科技股份有限公司 | 一种mems电感式压力传感器及其制备方法 |
| CN112683427A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-20 | 南京高华科技股份有限公司 | 一种lc复合式mems压力传感器及其制备方法 |
| CN112683427B (zh) * | 2020-11-26 | 2022-04-29 | 南京高华科技股份有限公司 | 一种lc复合式mems压力传感器及其制备方法 |
| CN113447166A (zh) * | 2021-08-30 | 2021-09-28 | 南京高华科技股份有限公司 | 基于频率检测原理的mems压力传感器及制备方法 |
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