[发明专利]双轴表面剪切应力传感器

摘要

本发明涉及微机电系统技术领域，公开了一种双轴表面剪切应力传感器，所述表面剪切应力传感器由上、下两层构成，上层为制作在单晶硅片上的表面剪切应力机械结构，下层为制作在玻璃衬底上的信号引线。所述表面剪切应力传感器上层机械结构包括固定基座、外部固定梳齿电极、外部固定梳齿、外部敏感梳齿、外部支撑梁、支撑框架、内部支撑梁、内部固定梳齿电极、内部固定梳齿、内部敏感梳齿、浮动单元。所述内部固定梳齿和内部敏感梳齿测量水平方向的表面剪切应力，所述外部固定梳齿和外部敏感梳齿测量垂直方向的表面剪切应力。利用本发明，能够确定平面内表面剪切应力的方向，同时测量表面剪切应力的大小。

主权项

1、一种双轴表面剪切应力传感器，包括固定基座(1a、1b、1c、1d)、外部固定梳齿电极(2a、2b)、外部支撑梁(3a、3b、3c、3d)、浮动单元(7)、外部固定梳齿(8a、8b)和外部敏感梳齿(9a、9b)，所述的外部固定梳齿(8a、8b)与外部敏感梳齿(9a、9b)分别构成敏感电容(200、201)，该两个敏感电容(200、201)之间构成差分电容结构，所述的外部固定梳齿(8a、8b)分别与外部固定梳齿电极(2a、2b)连接，其特征在于：由上下层构成，上层为制作在单晶硅片上的表面剪切应力传感器机械结构，下层为制作在玻璃衬底上的信号引线，将固定基座(1a、1b、1c、1d)、外部固定梳齿电极(2a、2b)、外部固定梳齿(8a、8b)、外部敏感梳齿(9a、9b)、外部支撑梁(3a、3b、3c、3d)、支撑框架(4)、内部支撑梁(5a、5b、5c、5d)、内部固定梳齿电极(6a、6b)、内部固定梳齿(10a、10b)、内部敏感梳齿(11a、11b)、浮动单元(7)设置在上层机械结构，外部敏感梳齿(9a、9b)与支撑框架(4)连接，该支撑框架(4)通过外部支撑梁(3a、3b、3c、3d)分别连接到固定基座(1a、1b、1c、1d)，所述的固定基座(1a、1b、1c、1d)安装在玻璃衬底(12)上的第一金属引线键合点(20a、20b、20c、20d)上，使上层的机械结构部分悬空在下层的玻璃衬底(12)部分之上；所述的内部支撑梁(5a、5b、5c、5d)将浮动单元(7)连接到支撑框架(4)上；外部固定梳齿电极(2a、2b)被固定在玻璃衬底(12)上的第二金属引线键合点(21a、21b)上；所述的内部固定梳齿(10a、10b)与内部固定梳齿电极(6a、6b)连接，内部固定梳齿电极(6a、6b)被固定在玻璃衬底(12)上的第三金属引线键合点(22a、22b)上；所述的内部敏感梳齿(11a、11b)与浮动单元(7)连接，所述的内部固定梳齿(10a、10b)与内部敏感梳齿(11a、11b)分别构成敏感电容(100、101)。