电流传感器的制作方法

1.本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种电流传感器。


背景技术：

2.电流传感器可以检测激励电流的信息，在汽车测试、高端测试以及电力与医疗行业均有应用。常见的电流传感器包括霍尔电流传感器、光纤电流传感器等。随着我国微电子技术发展的日新月异，人们对于传感器的性能提出了更高要求，对器件集成化、功能化的需求也日益增强。在这种形势下，开展电流传感器产业化方面的工作是非常有意义的。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种电流传感器。
4.本发明提供一种电流传感器，所述电流传感器包括：
5.衬底；
6.绝缘层，悬设在所述衬底上；
7.v形梁，所述v形梁的尖端与所述绝缘层的第一端连接，所述v形梁的两端固定设置在所述衬底上；
8.弯折结构梁，所述弯折结构梁的第一端与所述绝缘层的第二端连接，所述弯折结构梁的第二端固定设置在所述衬底上；
9.lc谐振单元，设置在所述衬底上，所述lc谐振单元与所述弯折结构梁相连；其中，
10.在所述v形梁被施加电流时，该v形梁推动所述绝缘层产生沿第一方向的位移，以推动所述弯折结构梁产生沿第二方向的位移，以改变所述lc谐振单元的谐振频率。
11.可选的，所述弯折结构梁包括第一子弯折结构梁和第二子弯折结构梁；
12.所述第一子弯折结构梁与所述第二子弯折结构梁相对间隔设置，并且两者的弯折方向相反。
13.可选的，所述lc谐振单元包括固定电感、第一电容和第二电容；
14.所述第一电容的第一端与所述第一子弯折结构梁相连，所述第一电容的第二端与所述固定电感的第一端相连；
15.所述第二电容的第一端与所述第二子弯折结构梁相连，所述第二电容的第二端与所述固定电感的第二端相连。
16.可选的，所述第一电容包括第一移动电极板和第一固定电极板，所述第一移动电极板与所述第一子弯折结构梁相连，所述第一固定电极板与所述固定电感的第一端相连；和/或，
17.所述第二电容包括第二移动电极板和第二固定电极板，所述第二移动电极板与所述第二子弯折结构梁相连，所述第二固定电极板与所述固定电感的第二端相连。
18.可选的，所述第一子弯折结构梁包括第一平直部，以及沿所述第一平直部的两端向背离所述第一电容的方向弯折延伸形成的第一弯折部；
19.所述第二子弯折结构梁包括第二平直部，以及沿所述第二平直部的两端向背离所述第二电容的方向弯折延伸形成的第二弯折部。
20.可选的，所述第一移动电极板与所述第一平直部相连；和/或，
21.所述第二移动电极板与所述第二平直部相连。
22.可选的，所述第一电容和/或所述第二电容采用叉指梳状电容。
23.可选的，所述lc谐振单元还包括第一传输线和第二传输线；
24.所述第一传输线的第一端与所述固定电感相连接，所述第一传输线的第二端与所述第一电容相连接；
25.所述第二传输线的第一端与所述固定电感的第二端相连接，所述传输线的第二端与所述第二电容相连接。
26.可选的，所述电流传感器还包括第一锚区和第二锚区；
27.所述v形梁的两端分别通过所述第一锚区和所述第二锚区与所述衬底固定连接。
28.可选的，所述电流传感器还包括第三锚区，所述弯折结构梁的第二端通过所述第三锚区与所述衬底固定连接。
29.本发明的电流传感器，该电流传感器中v形梁与弯折结构梁通过绝缘层连接，通过弯折结构梁实现对v形梁位移的放大，具有灵敏度高的优势；电容的改变，使得lc谐振电路的谐振频率发生变化，进而实现电流的测量，具有电路简单、输出信号易提取的特点；同时，可以通过微电子工艺设计加工不同v形梁和弯折结构梁的结构参数，实现灵敏度、检测范围的调整，具有设计灵活、工艺兼容性好的优势。
附图说明
30.图1为本发明一实施例的电流传感器的结构示意图；
31.图2为本发明另一实施例的电流传感器沿a-a'的剖视图。
具体实施方式
32.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
33.如图1和图2所示，本发明提供一种电流传感器100，电流传感器100包括：衬底110、绝缘层120、v形梁130、弯折结构梁(图中未标出)和lc谐振单元。绝缘层120悬设在衬底110上。v形梁130的尖端与绝缘层120的第一端连接，v形梁130的两端固定设置在衬底110上。在本实施例中，v形梁130的两端分别通过第一锚区161和第二锚区162与衬底110固定连接。v形梁130的材料可以采用金、镍、铜等材料，v形梁130的材料也可以采用其他的材料，本实施例不做具体限定。
34.弯折结构梁的第一端与绝缘层120的第二端连接，弯折结构梁的第二端固定设置在衬底110上。在本实施例中，弯折结构梁的第二端通过第三锚区163与衬底110固定连接。弯折结构梁的材料可以采用金、铜等材料，当然，弯折结构梁的材料也可以采用其他的材料，本实施例不做具体限定。
35.lc谐振单元(图中未标出)设置在衬底110上，lc谐振单元与弯折结构梁相连；其中，在v形梁130被施加电流时，该v形梁130推动绝缘层120产生沿第一方向的位移，以推动
弯折结构梁产生沿第二方向的位移，以改变lc谐振单元的谐振频率。在本实施例中，如图1所示，第一方向为沿x轴方向，第二方向为沿y轴方向。也就是说，在v形梁130被施加电流时，该v形梁130推动绝缘层120产生沿x轴方向的位移，以推动弯折结构梁产生沿y轴方向的位移。
36.本发明的电流传感器，该电流传感器中v形梁与弯折结构梁通过绝缘层连接，通过弯折结构梁实现对v形梁位移的放大，具有灵敏度高的优势；电容的改变，使得lc谐振电路的谐振频率发生变化，进而实现电流的测量，具有电路简单、输出信号易提取的特点；同时，可以通过微电子工艺设计加工不同v形梁和弯折结构梁的结构参数，实现灵敏度、检测范围的调整，具有设计灵活、工艺兼容性好的优势。
37.示例性的，如图1所示，弯折结构梁包括第一子弯折结构梁141和第二子弯折结构梁142。第一子弯折结构梁141与第二子弯折结构梁142相对间隔设置，并且两者的弯折方向相反。需要说明的是，当在v形梁130被施加电流时，该v形梁130推动绝缘层120产生沿x轴方向的位移，以推动弯折结构梁产生沿y轴方向的位移时，第一子弯折结构梁141和第二子弯折结构梁142沿y轴移动的方向时相反的。
38.示例性的，如图1所示，lc谐振单元包括固定电感151、第一电容152和第二电容153。第一电容152的第一端与第一子弯折结构梁141相连，第一电容152的第二端与固定电感151的第一端相连。第二电容153的第一端与第二子弯折结构梁142相连，第二电容153的第二端与固定电感151的第二端相连。
39.如图1所示，第一电容152通过第四锚区164与衬底110固定连接，第二电容153通过第五锚区与衬底110固定连接。
40.示例性的，第一电容152包括第一移动电极板152a和第一固定电极板152b，第一移动电极板152a与第一子弯折结构梁141相连，第一固定电极板152b与固定电感151的第一端相连；和/或，第二电容153包括第二移动电极板153a和第二固定电极板153b，第二移动电极板153a与第二子弯折结构梁142相连，第二固定电极板153b与所述固定电感151的第二端相连。
41.也就是说，可以是第一电容152和第二电容153中的其中一个是包括移动电极板和固定电极板的结构，另一个是其他结构的电容。也可以是第一电容152和第二电容153都是包括移动电极板和固定电极板这样的结构。在本实施例中，第一电容152和第二电容153采用相同的结构，也就是，第一电容152包括第一移动电极板152a和第一固定电极板152b，第二电容153包括第二移动电极板153a和第二固定电极板153b。进一步地，如图1所示，第一固定电极板152b通过第四锚区164与衬底110固定连接，第二固定电极板153b通过第五锚区165与衬底110固定连接。
42.示例性的，如图1所示，第一子弯折结构梁141包括第一平直部141a，以及沿第一平直部141a的两端向背离第一电容152的方向弯折延伸形成的第一弯折部141b。第二子弯折结构梁142包括第二平直部142a，以及沿第二平直部142a的两端向背离第二电容153的方向弯折延伸形成的第二弯折部142b。在本实施例中，第一平直部141a和第二平直部142a沿y轴移动的位移最大。
43.示例性的，如图1所示，第一移动电极板152a与第一平直部141a相连；和/或，第二移动电极板153a与第二平直部142a相连。这样，在在v形梁130被施加电流时，该v形梁130推
动绝缘层120产生沿x轴方向的位移，以推动弯折结构梁产生沿y轴方向的位移时，第一移动电极板152a和第二移动电极板153a移动的位移最大。也就是说，第一移动电极板152a与第一固定电极板152b之间移动的距离最大，进而使第一电容152的电容值变化最大，第二移动电极板153a与第二固定电极板153b之间移动的距离最大，进而使第二电容153的电容值变化最大。
44.示例性的，第一电容152和/或第二电容153采用叉指梳状电容。也就是说，第一电容152和第二电容153可以都采用叉指梳状电容，也可以只是第一电容152和第二电容153中的其中之一采用叉指梳状电容，其中的另一者采用其他类型的电容。叉指梳状电容为横向(面内)驱动的电容结构，适合于本发明中的v形梁和弯折结构梁驱动；叉指梳状电容可以通过增加梳齿对数的方式增大电容，可以实现需要的大电容且设计方便；叉指梳状电容工艺简便且兼容性好。
45.示例性的，如图1所示，lc谐振单元还包括第一传输线154和第二传输线155，其中，第一传输线154的第一端与固定电感151相连接，第一传输线154的第二端与第一电容152相连接，进一步地，第一传输154的第二端通过第四锚区164与第一电容152相连接。第二传输线155的第一端与固定电感151的第二端相连接，第二传输线155的第二端与第二电容153相连接。进一步地，第二传输线155的第二端通过第五锚区165与第二电容153相连接。
46.电流传感器100的使用方法是：当在第一锚区161和第二锚区162之间加载电流，v形梁130受热膨胀，推动绝缘层120产生沿x轴正方向的位移，进而推动第一子弯折结构梁141的第一平直部141a段产生沿y轴正方向的位移、第二子弯折结构梁142的第二平直部142a产生沿y轴负方向的位移，带动第一移动电极板152a产生沿y轴正方向的位移、第二移动电极板153a产生沿y轴负方向的位移，第一移动电极板152a和第一固定电极板152b之间的距离以及第二移动电极板153a和第二固定电极板153b之间的距离减小，第一电容152和第二电容153的电容值变大，从而使得第一电容152、第二电容153与固定电感151构成的lc谐振单元谐振频率发生变化，通过检测谐振频率实现对电流的测量。
47.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。