1.本发明涉及差压传感器的技术领域，特别是一种差压传感器的制备工艺。
背景技术：
2.现有差压传感器实现的方式有：(1)机械式结构，比如专利200910000717.5，采用纯机械结构，当存在差压时，两个弹性元件产生不同的形变，导致连杆运动，通过齿轮组实现指针转动；(2)隔膜结构，比如专利201310627068.8，差压导致隔膜形变，隔膜上设计有应变电阻，差压越大，隔膜的形变越大，压阻效应导致应变电阻的阻值变化越大，由应变电阻构成的惠斯通电桥的输出电压就越大；对于上述第一种方式，机械结构一般灵敏度较低，难以测出微小的差压；对于第二种方式，则可以实现较高的灵敏度，相对于第一种方式，还具有体积小，价格低廉等优势，但灵敏度仍然还不是很高。
3.有鉴于此，本发明人专门设计了一种差压传感器的制备工艺，本案由此产生。
技术实现要素：
4.本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供是一种高密封性能的mems气体差压传感器，解决现有气体差压传感器灵敏度低的问题，能够实现0pa-10000pa范围相对真空度的测量，具有分段线性的特征，测量分辨率优于0.5pa；，本发明具体的技术方案如下：
5.一种差压传感器的制备工艺，该差压传感器包括带有一型腔的外壳以及位于外壳内的芯片组与连接件，其中，所述连接件包括设置于外侧的第一环形圈、设置于内侧的第二环形圈，所述第一环形圈与第二环形圈之间形成环型通道，该环形通道的水平横截面积沿着远离芯片的方向逐渐增大；所述制备工艺包括将环氧树脂注入回型通道内将芯片组的内部外部气压隔开。
6.进一步的，所述芯片组包括氧化硅片、玻璃片与芯片。
7.进一步的，所述制备工艺还包括芯片组制备工艺，该芯片组制备工艺包括以下步骤：
8.步骤s01，氧化硅片与玻璃片的清洗；
9.步骤s02，氧化硅片与玻璃片的光刻显影；
10.步骤s03，对玻璃片进行磁控溅射；
11.步骤s04，对氧化硅片进行等离子刻蚀；
12.步骤s05，对步骤s04中的氧化硅片进行背面光刻，并去氧化层；
13.步骤s06，阳极键合，将玻璃片的金属面与氧化硅片的刻蚀面，放入芯片键合机键合，形成一次静电结合密封；
14.步骤s07，玻璃片划片：用砂轮划片机划片；
15.步骤s08，激光打孔：利用激光打孔对玻璃片正中间进行打孔，孔直径为2mm，保护内部膜在注胶时不被粘附；
16.步骤s09，差压腔键合：打孔后的玻璃片与芯片进行键合；
17.进一步的，所述步骤s01中先采用3号液煮20-40min，并吹干，然后放入真空烘箱烘30-60min，所述3号清洗液采用浓硫酸和双氧水，且两者的比值为1:3。
18.进一步的，所述步骤s02中的光刻显影采用以下步骤：
19.步骤s21，涂胶：依次涂上增粘剂和光刻胶，利用匀胶机匀胶后烘干；
20.步骤s22，光刻：通过光刻机和菲林板对硅片、玻璃片进行曝光；
21.步骤s23，显影：曝光完的样品放进显影液进行显影，使图形显现出来，其中显影时间为60-80s。
22.进一步的，所述步骤s21中的涂胶顺序：增粘剂、匀胶机50r3s、2500r60s、5214-e光刻胶、匀胶机50r3s、2500r60s、加热板96℃4min；
23.所述步骤s22中，具体的：光刻胶5214-e，匀胶速度2500r/min，汞灯强度9-11，曝光时间为20-30s。
24.进一步的，所述步骤s03中，磁控溅射包括以下步骤：
25.步骤s31，溅射：通过磁控溅射在表面溅射一层铬 铝的金属层；
26.步骤s32，剥离：将溅射完的样品浸泡至浓度5％-10％的丙酮溶液中，静置8-24小时，用无尘棉签剥离结构外多余的金属层；
27.进一步的，所述步骤s04中，等离子刻蚀包括以下步骤：
28.步骤s41，涂胶：硅片背面涂胶、高温烘15-30min做保护层；其中，该步骤为保护作用，光刻胶、匀胶参数等均和上述一致即可，低温96℃烘4min后转入高温135℃再烘15-30min即可；
29.步骤s42，去氧化层：洗氢氟酸溶液，去除刚刚曝光面，图形结构部分的二氧化硅层，图形以外受光刻胶保护不受影响；
30.步骤s43，刻蚀：等离子刻蚀4微米；
31.步骤s44，去光刻胶：洗丙酮去除等离子残留化学物和光刻胶，酒精清洗，再用3号液清洗氧化硅片。
32.进一步的，所述步骤s05中，采用等离子刻蚀的氧化硅片，具体的，
33.步骤s51，洗完3号液的氧化硅片，放烘箱里高温烘30min做光刻准备；若氧化硅片片长时间放置需重新洗一遍3号液；
34.步骤s52，涂胶；
35.步骤s53，光刻：对硅片背面做第二次曝光
36.步骤s54，显影。
37.进一步的，所述步骤s05中去氧化层采用氢氟酸溶液去除本次光刻结构部分的氧化层，以及第一次光刻面的全部氧化层；然后清洗。
38.进一步的，所述清洗采用以下方法：
39.步骤s55，3号液清洗：将比值为1︰3的双氧水与浓硫酸放置容器中，将容器放置在加热板上加热至230-250℃并煮20-40min，之后用冲洗杯冲洗去离子水6-8次；
40.步骤s56，洗boe溶液：浸泡5min后冲洗一次去离子水，反复操作3-5次，直至光刻图形区域有脱水现象；
41.步骤s57，洗丙酮、酒精：浸泡在丙酮内并用镊子拨动样品2-5min后换新丙酮重复
操作，然后过酒精后利用去离子水冲洗，最后再用氮气枪吹干。
42.进一步的，所述步骤s07中，以9.2mm*9.2mm的玻璃片为例，将样品放入砂轮划片机的工作台，并开启真空吸附，装载玻璃划片刀具，再在划片机操作面板上设置参数：主轴转速15000r/min、步进9.2*10.7mm、工件厚度：1mm、预留厚度：0.15mm、进刀速度：3mm/s；
43.届时还需划一片玻璃片供后期做打孔及封装键合用，参数如下：步进9.2*9.2mm、工件厚度0.5mm，其余参数同上；
44.通过面板显示屏手动对准下刀位置，并计算刀数。
45.进一步的，所述步骤s08中，对9.2*9.2mm的玻璃片进行激光打孔，孔的位置位于9.2*9.2mm几何中心位置
±
1mm。
46.进一步的，所述步骤s09中，键合位置位于阳极键合(硅 玻璃)件的硅面环形上表面和9.2*9.2玻璃片表面，平面坐标为环形结构几何中心
±
1mm处。
47.涂胶顺序：增粘剂、匀胶机50r3s、2500r60s、5214-e光刻胶、匀胶机50r3s、2500r60s、加热板96℃4min。
48.本发明的有益效果如下：
49.第一，通过模的制备，通过工艺参数的优化设置，实现高性能高灵敏度的差压传感器；第二，通过封装的结构设计完成芯片的两个腔体的绝对隔离。
附图说明
50.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
51.其中：
52.图1是本发明差压传感器的剖视图；
53.图2是本发明差压传感器的内部示意图；
54.图3是本发明连接件的结构示意图；
55.图4是本发明差压传感器的结构示意图；
56.图5为本发明的实验数据图一，表示真空度与电容值的变化；
57.图6为本发明的实验数据图二，表示海拔高度与电容值的变化；
58.图7为本发明的实验数据图三，表示在常温时真空度下降，电容值随时间的变化；
59.图8为本发明的实验数据图四，表示在60℃时真空度下降，电容值随时间的变化；
60.图9为本发明的实验数据图五，表示在80℃时真空度下降，电容值随时间的变化；
61.图10为本发明的实验数据图六，图7-9的对比示意图。
62.标号说明：10、芯片组；20、连接件；21、第一环形圈；22、第二环形圈；23、环形通道。
具体实施方式
63.下面结合实施例对本发明技术方案作进一步阐述。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
64.一种差压传感器的制备工艺，请参阅图1-4，该差压传感器包括带有一型腔的外壳以及位于外壳内的芯片组与连接件，其中，所述连接件包括设置于外侧的第一环形圈、设置
于内侧的第二环形圈，所述第一环形圈与第二环形圈之间形成环型通道，该环形通道的水平横截面积沿着远离芯片的方向逐渐增大；所述制备工艺包括将环氧树脂注入回型通道内将芯片组的内部外部气压隔开。
65.所述芯片组包括氧化硅片、玻璃片与芯片，具体结构与现有结构近似(例如中国发明专利公告号为：cn111982383a,一种差压接触式mems电容薄膜真空规中的结构)，不做详细赘述，本发明主要通过芯片组的制备工艺以及环形通道的封装，形成两次密封，提高密封性；且本实施例中所述制备工艺还包括芯片组制备工艺，该芯片组制备工艺包括以下步骤：
66.步骤s01，氧化硅片与玻璃片的清洗，具体的，先采用3号液煮20-40min，并吹干，然后放入真空烘箱烘30-60min，所述3号清洗液采用浓硫酸和双氧水，且两者的比值为1:3；
67.步骤s02，氧化硅片与玻璃片的光刻显影，该光刻显影采用以下步骤：
68.步骤s21，涂胶：依次涂上增粘剂和光刻胶，利用匀胶机匀胶后烘干，具体的，涂胶顺序：增粘剂、匀胶机50r3s、2500r60s、5214-e光刻胶、匀胶机50r3s、2500r60s、加热板96℃4min；
69.步骤s22，光刻：通过光刻机和菲林板对硅片、玻璃片进行曝光，具体的：光刻胶5214-e，匀胶速度2500r/min，汞灯强度9-11，曝光时间为20-30s；
70.步骤s23，显影：曝光完的样品放进显影液进行显影，使图形显现出来，其中显影时间为60-80s；
71.步骤s03，对玻璃片进行磁控溅射，其中，磁控溅射包括以下步骤：
72.步骤s31，溅射：通过磁控溅射在表面溅射一层铬 铝的金属层；
73.步骤s32，剥离：将溅射完的样品浸泡至浓度5％-10％的丙酮溶液中，静置8-24小时，用无尘棉签剥离结构外多余的金属层；
74.步骤s04，对氧化硅片进行等离子刻蚀，其中，等离子刻蚀包括以下步骤：
75.步骤s41，涂胶：硅片背面涂胶、高温烘15-30min做保护层；其中，该步骤为保护作用，光刻胶、匀胶参数等均和上述一致即可，低温96℃烘4min后转入高温135℃再烘15-30min即可；
76.步骤s42，去氧化层：洗氢氟酸溶液，去除刚刚曝光面，图形结构部分的二氧化硅层，图形以外受光刻胶保护不受影响；
77.步骤s43，刻蚀：等离子刻蚀4微米；
78.步骤s44，去光刻胶：洗丙酮去除等离子残留化学物和光刻胶，酒精清洗，再用3号液清洗氧化硅片；
79.步骤s05，对步骤s04中的氧化硅片进行背面光刻，并去氧化层，其中，采用等离子刻蚀的氧化硅片，具体的包括：
80.步骤s51，洗完3号液的氧化硅片，放烘箱里高温烘30min做光刻准备；若氧化硅片片长时间放置需重新洗一遍3号液；
81.步骤s52，涂胶(具体步骤参照步骤s21，下同)；
82.步骤s53，光刻：对硅片背面做第二次曝光
83.步骤s54，显影。
84.去氧化层采用氢氟酸溶液去除本次光刻结构部分的氧化层(结构外受光刻胶保护)，以及第一次光刻面的全部氧化层(第一次光刻的图形部分已经去除了)；然后清洗；且
所述清洗采用以下方法：
85.步骤s55，3号液清洗：将比值为1︰3的双氧水与浓硫酸放置容器(例如，220ml：660ml，根据容器而量得)中，将容器放置在加热板上加热至230-250℃并煮20-40min(根据溶液反应气泡而定)，之后用冲洗杯冲洗去离子水6-8次；
86.步骤s56，洗boe(氢氟酸)溶液：浸泡5min后冲洗一次去离子水，反复操作3-5次，直至光刻图形区域有脱水现象；
87.步骤s57，洗丙酮、酒精：浸泡在丙酮内并用镊子拨动样品2-5min后换新丙酮重复操作，然后过酒精后利用去离子水冲洗，最后再用氮气枪吹干；
88.步骤s06，阳极键合，将玻璃片的金属面与氧化硅片的刻蚀面，放入芯片键合机键合，形成一次静电结合密封；
89.步骤s07，玻璃片划片：用砂轮划片机划片，以9.2mm*9.2mm的玻璃片为例，将样品放入砂轮划片机的工作台，并开启真空吸附，装载玻璃划片刀具，再在划片机操作面板上设置参数：主轴转速15000r/min、步进(器件最终尺寸)9.2*10.7mm、工件厚度：1mm(阳极键合片)、预留厚度：0.15mm、进刀速度：3mm/s；
90.届时还需划一片玻璃片供后期做打孔及封装键合用，参数如下：步进9.2*9.2mm、工件厚度0.5mm，其余参数同上；
91.通过面板显示屏手动对准下刀位置(该位置由光刻掩模板预先设计好)，并计算刀数(根据光刻掩模板预先设计好的图形，手动计算得出划片刀数)；
92.步骤s08，激光打孔：利用激光打孔对玻璃片正中间进行打孔，孔直径为2mm，保护内部膜在注胶时不被粘附，具体的，对9.2*9.2mm的玻璃片进行激光打孔，孔的位置位于9.2*9.2mm几何中心位置
±
1mm。
93.进一步的，所述步骤s09中，键合位置位于阳极键合(硅 玻璃)件的硅面环形上表面和9.2*9.2玻璃片表面，平面坐标为环形结构几何中心
±
1mm处。
94.涂胶顺序：增粘剂、匀胶机50r3s、2500r60s、5214-e光刻胶、匀胶机50r3s、2500r60s、加热板96℃4min；
95.步骤s09，差压腔键合：打孔后的玻璃片与芯片进行键合。
96.利用上述工艺可制得差压传感器，通过实验可得到如附图5、6、7，其中，通过本发明工艺制得的差压传感器在真空度变化的情况下，电容值的变化可参阅图5，通过图5可知，在真空度每变化0.1pa，电容变化为0.59ff，因此本发明差压传感器的分辨率达到0.1pa，明显优于0.5pa；而且通过本发明制得的差压传感器电容值的变化可参阅图6，通过图6可知，在水柱压力模拟测试中水柱高度每增加0.01mm，电容变化为1.34ff，因此本发明的差压传感器的精度为0.01mm；再者通过本发明工艺制得的差压传感器受温度影响变化小，一定时间内，温度不同的情况下，真空度下降，随着时间推移，在不同温度下，变化的曲线是一致的，因此电容值的变化趋势大致相同，具体可参阅图7-10，综上，因此通过本发明工艺制得的差压传感器精度高。
97.本发明的有益效果如下：
98.第一，通过模的制备，通过工艺参数的优化设置，实现高性能高灵敏度的差压传感器第二，通过封装的结构设计完成芯片的两个腔体的绝对隔离。
99.第三，采用环氧树脂作为密封材料，将环氧树脂注入回型结构将内部膜与外部气
压隔开，形成二次密封；
100.第四，第二环形圈采用中空柱子，柱子并以一定倾斜角度，便于后期安装；中空柱子和芯片两侧的气孔处于不同的压强环境，形成差压。
101.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。