專利名稱：基于su-8聚合物的微型壓力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的微型壓力傳感器，屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
微型壓力傳感器廣泛應用于化工、生物、機械、國防、航空航天等領(lǐng)域。不同領(lǐng)域?qū)ξ⑿蛪毫鞲衅饔胁煌氖褂靡蟆＝陙?，在生物工程領(lǐng)域，研究者需要大量的采集各種生物體體液、氣體的壓力、流量等參數(shù)，而生物個體所形成的復雜系統(tǒng)，對外界干擾異常敏感。如何在測量過程中，保持生物體本有的生命節(jié)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(shù)據(jù)的基礎(chǔ)。
常規(guī)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(xiàn)在生物體內(nèi)部進行精確的檢測。作為一種新型高分子聚合物材料，SU-8廣泛用于微細加工領(lǐng)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、堿的腐蝕特性，在常規(guī)條件下可以存在于生物體內(nèi)部，而不會影響其生命活動，是制造微型壓力傳感器的理想材料。
為了克服傳統(tǒng)壓力傳感器的使用局限，提出一種全新的基于SU-8材料制造的微型壓力傳感器結(jié)構(gòu)方案，利用微細加工技術(shù)及SU-8材料優(yōu)異的物理、化學特性，實現(xiàn)精確的壓力檢測。該傳感器采用微細加工技術(shù)實現(xiàn)，總體尺寸(長X寬X高)可控制在2X2X1 毫米以內(nèi)，既可用于生物醫(yī)學領(lǐng)域，也可用于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(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對傳統(tǒng)壓力傳感器，尺寸大、生物兼容性差、難以精確測量生物體內(nèi)部壓力及一些特殊條件下流體壓力檢測的難點，提出采用SU-8高分子聚合物材料實現(xiàn)的微型壓力傳感器結(jié)構(gòu)。傳感器采用電鑄微尺度平面電感與可變電容相串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，可變電容作為敏感單元，采用高彈性材料PDMS(聚二甲基硅氧烷)作為電容極板間的填充介質(zhì)。SU-8 聚合物作為傳感器外部接觸材料。其特征包括
(1)、采用SU-8聚合物作為傳感器的外部材料；
(2)、采用PDMS作為傳感器敏感單元的變形介質(zhì)；
(3)、采用可變電容作為傳感器壓力敏感單元；
(4)、采用電鑄微平面電感與可變電容相串聯(lián)的微型壓力傳感器結(jié)構(gòu)。


圖1是基于SU-8材料的微型壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
標號名稱1、SU_8，2、PDMS，3、銅，4、鉻金，
圖2是該傳感器制作的工藝過程。
標號名稱1、SU_8，2、PDMS，3、銅，4、鉻金，5、硅，6、鋁，7、玻璃具體實施方式
如圖1，當外界壓力發(fā)生變化，電容極板間彈性介質(zhì)PDMS發(fā)生變形，使電容值發(fā)生變化，從而電鑄微平面電感與可變電容串聯(lián)的電路諧振頻率發(fā)生變化。通過測量諧振頻率值可以得到作用于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)為下部分制造工藝，圖2(a)_(g)為上部分制造工藝。上下兩部分加工完成后，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(quán)利要求
1. 一種基于SU-8聚合物的微型壓力傳感器，其特征包括(1)、采用SU-8聚合物作為傳感器的外部材料；O)、采用PDMS (聚二甲基硅氧烷)作為傳感器敏感單元的變形介質(zhì)；(3)、采用可變電容作為傳感器壓力敏感單元；(4)、采用電鑄微平面電感與可變電容相串聯(lián)的微型壓力傳感器結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及的微型壓力傳感器，屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域。傳感器采用電鑄微尺度平面電感與可變電容相串聯(lián)的結(jié)構(gòu)，可變電容作為敏感單元，高彈性材料PDMS(聚二甲基硅氧烷)作為電容極板間的填充介質(zhì)。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.首先在硅基底及玻璃基底上制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(fā)生變化，電容極板間彈性介質(zhì)PDMS發(fā)生變形，使電容值發(fā)生變化，從而電鑄微平面電感與可變電容串聯(lián)的電路諧振頻率發(fā)生變化。通過測量諧振頻率值可以得到作用于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(yōu)先權(quán)日2011年12月16日
發(fā)明者鄭曉虎 申請人:淮陰工學院