谷永先，曾鸿江，邬　林，胡娜娜，钱江蓉（中国电子科技集团公司第三十八研究所微电子封装研究中心，安徽合肥230000）

热隔离式MEMS气体质量流量传感器设计

谷永先，曾鸿江，邬林，胡娜娜，钱江蓉
（中国电子科技集团公司第三十八研究所微电子封装研究中心，安徽合肥230000）

研制了一种热隔离式微机电系统（MEMS）气体质量流量传感器。加热电阻器和上下游测温电阻器采用热隔离悬梁式结构，间隔240 μm。对恒温差电路的设计要点进行了分析并制作了系统电路。测试拟合了传感器输出电压随气体流量的关系曲线，并对传感器进行了标定。测试结果表明：在0～20 L/min的流量范围内，传感器响应速度快，灵敏度高，输出信号平滑，适合于工业及医疗等领域。

微机电系统；热隔离；气体质量流量传感器；恒温差

0　引言

根据托马斯（Thomas）的理论［1］“气体放出的热量或吸收的热量与该气体的质量流量成正比”，热式质量流量计区别于其他的气体流量传感器，能够直接测量气体的质量流量，而无需进行温度和压力补偿。对于需要测量质量流量的场合，降低了系统的成本和复杂度，且提高系统的可靠性。早期的热式质量流量传感器由两根铂丝电阻器构成，存在体积大、成本高、功耗高等缺点。随着微机电系统（MEMS）技术的发展，相比而言，MEMS质量流量传感器具有灵敏度高、响应快、体积小、功耗低、成本小和易批量加工等优点。

目前商业MEMS质量流量传感芯片以热膜式结构为主［2］，加热电阻器和上下游测温电阻器处于同一个悬空薄膜上，加热电阻器产生的热量既可以通过气体传导到上下游测温电阻器，也可以通过薄膜传导。……