基於su-8聚合物的微型壓力傳感器的製作方法

2023-09-21 18:35:45 1

專利名稱：基於su-8聚合物的微型壓力傳感器的製作方法
技術領域：
本發明涉及的微型壓力傳感器，屬於檢測技術領域。
技術背景
微型壓力傳感器廣泛應用於化工、生物、機械、國防、航空航天等領域。不同領域對微型壓力傳感器有不同的使用要求。近年來，在生物工程領域，研究者需要大量的採集各種生物體體液、氣體的壓力、流量等參數，而生物個體所形成的複雜系統，對外界幹擾異常敏感。如何在測量過程中，保持生物體本有的生命節律，降低檢測元件帶來的刺激是獲得高可靠性、高精度檢測數據的基礎。
常規的壓力傳感器尺寸較大，一般超過5毫米以上。傳感器材料對生物體造成多種刺激。在檢測過程中，難以實現在生物體內部進行精確的檢測。作為一種新型高分子聚合物材料，SU-8廣泛用於微細加工領域，具有良好的生物兼容性和機械性能，同時能夠很強的耐酸、鹼的腐蝕特性，在常規條件下可以存在於生物體內部，而不會影響其生命活動，是製造微型壓力傳感器的理想材料。
為了克服傳統壓力傳感器的使用局限，提出一種全新的基於SU-8材料製造的微型壓力傳感器結構方案，利用微細加工技術及SU-8材料優異的物理、化學特性，實現精確的壓力檢測。該傳感器採用微細加工技術實現，總體尺寸(長X寬X高)可控制在2X2X1 毫米以內，既可用於生物醫學領域，也可用於一些特殊條件下的壓力檢測，如小尺寸軟管管壁流體壓力檢測。發明內容
本發明針對傳統壓力傳感器，尺寸大、生物兼容性差、難以精確測量生物體內部壓力及一些特殊條件下流體壓力檢測的難點，提出採用SU-8高分子聚合物材料實現的微型壓力傳感器結構。傳感器採用電鑄微尺度平面電感與可變電容相串聯的結構，可變電容作為敏感單元，採用高彈性材料PDMS(聚二甲基矽氧烷)作為電容極板間的填充介質。SU-8 聚合物作為傳感器外部接觸材料。其特徵包括
(1)、採用SU-8聚合物作為傳感器的外部材料；
(2)、採用PDMS作為傳感器敏感單元的變形介質；
(3)、採用可變電容作為傳感器壓力敏感單元；
(4)、採用電鑄微平面電感與可變電容相串聯的微型壓力傳感器結構。


圖1是基於SU-8材料的微型壓力傳感器結構示意圖。
標號名稱1、SU_8，2、PDMS，3、銅，4、鉻金，
圖2是該傳感器製作的工藝過程。
標號名稱1、SU_8，2、PDMS，3、銅，4、鉻金，5、矽，6、鋁，7、玻璃具體實施方式
如圖1，當外界壓力發生變化，電容極板間彈性介質PDMS發生變形，使電容值發生變化，從而電鑄微平面電感與可變電容串聯的電路諧振頻率發生變化。通過測量諧振頻率值可以得到作用於傳感器上流體壓力的大小。
參考圖2，按電容上下極板，本傳感器分為上下兩部分，圖2(1)-(7)為下部分製造工藝，圖2(a)_(g)為上部分製造工藝。上下兩部分加工完成後，將上下兩部分對準，通過 PDMS連接，再進行鋁刻蝕，將傳感器本體分別從基底與玻璃基底上釋放出來，對準安裝。
權利要求
1. 一種基於SU-8聚合物的微型壓力傳感器，其特徵包括(1)、採用SU-8聚合物作為傳感器的外部材料；O)、採用PDMS (聚二甲基矽氧烷)作為傳感器敏感單元的變形介質；(3)、採用可變電容作為傳感器壓力敏感單元；(4)、採用電鑄微平面電感與可變電容相串聯的微型壓力傳感器結構。
全文摘要
本發明涉及的微型壓力傳感器，屬於檢測技術領域。傳感器採用電鑄微尺度平面電感與可變電容相串聯的結構，可變電容作為敏感單元，高彈性材料PDMS(聚二甲基矽氧烷)作為電容極板間的填充介質。SU-8聚合物作為傳感器外部接觸材料。包括以下實施步驟1.首先在矽基底及玻璃基底上製作出傳感器上下部分，通過PDMS，將上下兩部分連接。2.當外界壓力發生變化，電容極板間彈性介質PDMS發生變形，使電容值發生變化，從而電鑄微平面電感與可變電容串聯的電路諧振頻率發生變化。通過測量諧振頻率值可以得到作用於傳感器上流體壓力的大小。
文檔編號G01L9/12GK102494833SQ20111042226
公開日2012年6月13日 申請日期2011年12月16日 優先權日2011年12月16日
發明者鄭曉虎 申請人:淮陰工學院