一種柔性電容式加速度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及加速度測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種柔性電容式加速度傳感器，包括：柔性基板；上電極，設(shè)于所述柔性基板的上表面；下電極，設(shè)于所述柔性基板的下表面；連接層，其包括上連接層和下連接層，所述上連接層設(shè)于所述柔性基板和上電極之間并連接所述柔性基板和上電極，所述下連接層設(shè)于所述柔性基板和下電極之間并連接所述柔性基板和下電極。本實(shí)用新型中將MEMS器件直接制作在柔性基板上，工藝和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，所制得的加速度傳感器可以應(yīng)用在任意類型、形狀及尺寸的物體表面上。
【專利說明】一種柔性電容式加速度傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及加速度測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種基于MEMS微納加工技術(shù)制備的高靈敏度柔性電容式加速度傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]加速度傳感器是一種能夠測(cè)量加速力的電子設(shè)備，與人類的生活息息相關(guān)。目前加速度傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛，比如汽車安全(氣囊、防抱死系統(tǒng)和牽引控制系統(tǒng))、游戲控制、圖像自動(dòng)翻轉(zhuǎn)和計(jì)步器等。從上個(gè)世紀(jì)八十年代微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)的迅速發(fā)展，越來越多的先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備出現(xiàn)在各行各業(yè)中，并且隨著集成電路和半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，利用新型技術(shù)制備微納傳感器也成為全球的研究熱點(diǎn)之一。利用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)制備的微型加速度傳感器具有體積小、功耗低和重量輕等優(yōu)點(diǎn)，而且成本也相對(duì)較低，在更多的領(lǐng)域尤其是消費(fèi)電子領(lǐng)域有了更廣泛的應(yīng)用。
[0003]加速度傳感器根據(jù)工作原理可分為以下幾個(gè)類型:壓阻式加速度傳感器、壓電式加速度傳感器、諧振式加速度傳感器和電容式加速度傳感器。其中，電容式加速度傳感器的優(yōu)點(diǎn)是高靈敏度、低溫度效應(yīng)和帶功率耗散，在近些年得到了大量的關(guān)注和研究。電容測(cè)量基于傳感器的一對(duì)電極的兩個(gè)表面之間的間隙變化，這兩個(gè)表面之間的電容取決于表面積和它們之間的距離。
[0004]請(qǐng)參考圖1，圖1為現(xiàn)有基于MEMS的電容式加速傳感器30的剖面示意圖。如圖1所示，現(xiàn)有的電容式加速傳感器30主要具有一非單晶硅基底32，例如玻璃基底或石英基底，一懸臂梁狀結(jié)構(gòu)34,其具有一多晶娃梁狀結(jié)構(gòu)36與一多晶娃支承構(gòu)件38,多晶娃支承構(gòu)件38設(shè)于非單晶硅基底32上，用來固定多晶硅梁狀結(jié)構(gòu)36，并使多晶硅梁狀結(jié)構(gòu)36與非晶娃基底32之間具有一距離,且多晶娃梁狀結(jié)構(gòu)36具有一可動(dòng)端,在可動(dòng)端部分設(shè)有一可動(dòng)電極40, —固定電極42設(shè)于可動(dòng)電極40下方的非單晶娃基底32上,可動(dòng)電極40與固定電極42分別用來當(dāng)作電容式加速傳感器30的一平板電容44的上下電極，以及一控制電路，例如薄膜晶體管(TFT，Thin Film Transistor)控制電路46設(shè)于非單晶硅基底32上，并電連接于懸臂梁狀結(jié)構(gòu)34與平板電容44，用來接收、處理并傳送平板電容44所輸出的信號(hào)。
[0005]當(dāng)垂直方向的加速力施加于現(xiàn)有的電容式加速傳感器30時(shí)，設(shè)于多晶硅梁狀結(jié)構(gòu)36的可動(dòng)端的可動(dòng)電極40會(huì)接收到垂直方向的力，使得多晶硅梁狀結(jié)構(gòu)36的可動(dòng)端產(chǎn)生彎曲模式的振動(dòng)，并與固定電極42間產(chǎn)生相對(duì)位置變化，亦使得平板電容44內(nèi)的電容值隨之改變，通過TFT控制電路46利用一差動(dòng)放大器或其他電子元件將接收到的電容值變化量進(jìn)行信號(hào)處理，以得到待測(cè)加速度力的大小。此外，由于非晶硅基底32可以由石英組成，又石英熔點(diǎn)較高，因此現(xiàn)有實(shí)用新型的TFT控制電路46可以為一高溫多晶硅TFT控制電路。
[0006]然而現(xiàn)有的電容式加速傳感器制作在玻璃和石英等剛性材料基底上，制作的器件是不能折疊或彎曲的剛性結(jié)構(gòu)，從而限制了 MEMS傳感器在曲面物體表面的測(cè)量，且在現(xiàn)有的電容式加速傳感器，當(dāng)基底為石英時(shí)，由于石英熔點(diǎn)較高，要求TFT控制電路為高溫多晶硅TFT控制電路，增加了制造成本，另外，其加工工藝和結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜。因此，如何制造出一種工藝和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低且能靈活應(yīng)用于不同物體表面測(cè)量的電容式加速度傳感器為目前重要的研究課題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0007]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題在于如何克服現(xiàn)有的電容式加速傳感器不能折疊或彎曲，制造成本較高且加工工藝和結(jié)構(gòu)相對(duì)較為復(fù)雜的缺陷。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種用于測(cè)量加速力的柔性電容式加速度傳感器，其包括:
[0009]柔性基板；上電極，設(shè)于所述柔性基板的上表面；下電極，設(shè)于所述柔性基板的下表面；連接層，其包括上連接層和下連接層，所述上連接層設(shè)于所述柔性基板和上電極之間并連接所述柔性基板和上電極，所述下連接層設(shè)于所述柔性基板和下電極之間并連接所述柔性基板和下電極。
[0010]其中，所述上電極和下電極均設(shè)置有引腳部分，所述引腳部分由對(duì)上、下電極分別進(jìn)行金線綁定形成，將所述弓I腳部分與外圍電路進(jìn)行連接，并封裝在電路板上。
[0011]所述連接層由有機(jī)物薄膜或金屬薄膜制成；所述連接層由與柔性基板粘結(jié)性能優(yōu)的材料制成。
[0012]優(yōu)選地，所述上連接層和下連接層的厚度均為50?500nm。
[0013]優(yōu)選地，所述上電極和下電極均由厚度為100?2000nm的金屬薄膜組成。
[0014]優(yōu)選地，所述上、下電極和連接層是通過MEMS圖形化工藝制備所得的。
[0015]本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器，具有如下有益效果:本實(shí)用新型將MEMS器件直接制作在柔性基板上，具有一定的形變能力，該傳感器可以進(jìn)行一定程度的折疊或彎曲，其工藝和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，所制造的加速度傳感器可以應(yīng)用在任意類型、形狀及尺寸的物體表面上，另外本實(shí)用新型的連接層使得電極與柔性基板較好地粘結(jié)，解決了目前很多器件失效都是和基板直接結(jié)合力比較差的技術(shù)問題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是現(xiàn)有的電容式加速度傳感器的剖面示意圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器的剖面示意圖；
[0018]圖3是本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器的俯視圖。
[0019]圖中:30_半導(dǎo)體加速傳感器，32-非單晶硅基底，34-懸臂梁狀結(jié)構(gòu)，36-多晶硅梁狀結(jié)構(gòu)，38-多晶娃支承構(gòu)件，40-可動(dòng)電極，42-固定電極，44-平板電容，1-柔性基板，2-上連接層，3-上電極，4-下連接層，5-下電極，6-引腳部分。

【具體實(shí)施方式】
[0020]為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0021]實(shí)施例一:
[0022]請(qǐng)參考圖2和圖3，圖2為本實(shí)用新型柔性電容式加速度傳感器的剖面示意圖，如圖2所示，柔性基板I,所述柔性基板I為聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET, polyethyleneterephthalate);上電極3,所述上電極3為金(Au)或銅(Cu)金屬薄膜,設(shè)于所述柔性基板I的上表面；下電極5,所述下電極5為Au或Cu金屬薄膜,設(shè)于所述柔性基板I的下表面；連接層，所述連接層為鉻(Cr)或者鈦(Ti)金屬薄膜，其包括上連接層2和下連接層4，所述上連接層2設(shè)于所述柔性基板I和上電極3之間并連接所述柔性基板I和上電極3，所述下連接層4設(shè)于所述柔性基板I和下電極5之間并連接所述柔性基板I和下電極5。
[0023]其中，圖3為本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器的俯視圖，如圖3所示，所述上電極3設(shè)置有引腳部分6，所述下電極5也相應(yīng)設(shè)置有引腳部分(此部分圖中未示出，但與上電極引腳部分6相對(duì)應(yīng))，所述引腳部分由對(duì)上、下電極分別進(jìn)行金線綁定形成，將所述引腳部分與外圍電路進(jìn)行連接并封裝在電路板上，用于信號(hào)引出。
[0024]在所述PET柔性基板的上表面用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)的方法形成Cr或Ti金屬薄膜上連接膜層，所述Cr或Ti金屬薄膜厚度為50?lOOnm，優(yōu)選為50nm，然后將所述上連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成上連接層，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的上連接層材料。
[0025]在所述上連接層的上表面濺射Au或Cu金屬薄膜形成上電極膜層，所述Au或Cu金屬薄膜厚度為100?500nm,優(yōu)選為200nm,并將所述上電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成上電極，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的上電極材料。
[0026]用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)的方法，在所述柔性基板的下表面形成下連接膜層，所述下連接膜層由Cr或Ti金屬薄膜組成,所述Cr或Ti金屬薄膜厚度為50?10nm,優(yōu)選為50nm，然后將所述下連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成下連接層，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的下連接層材料。
[0027]在所述下連接層的下表面濺射Au或Cu金屬薄膜制備下電極膜層，所述Au或Cu金屬薄膜厚度為100?500nm,優(yōu)選為200nm,并將所述下電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成下電極，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的下電極材料。
[0028]當(dāng)有外界的加速度力施加于本實(shí)用新型實(shí)施例的柔性電容式加速度傳感器時(shí)，柔性基板I會(huì)接收到該加速度力，使得柔性基板I發(fā)生形變，從而上電極3和下電極5的相對(duì)位置發(fā)生變化，進(jìn)而引起電容器件的面積發(fā)生變化，使得極板式電容內(nèi)的電容值隨之改變，通過上、下電極的引腳部分與外電路連接，利用電子元件將接收到的電容值變化量進(jìn)行信號(hào)處理，以得到待測(cè)加速度力的大小。
[0029]實(shí)施例二:
[0030]請(qǐng)參考圖2和圖3，圖2為本實(shí)用新型柔性電容式加速度傳感器的剖面示意圖，如圖2所示，柔性基板I,所述柔性基板I為聚酰亞胺(PI, polyimide);上電極3，所述上電極3為Au或Cu金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的上表面；下電極5，所述下電極5為Au或Cu金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的下表面；連接層，所述連接層為Cr或Ti金屬薄膜，其包括上連接層2和下連接層4，所述上連接層2設(shè)于所述柔性基板I和上電極3之間并連接所述柔性基板I和上電極3，所述下連接層4設(shè)于所述柔性基板I和下電極5之間并連接所述柔性基板I和下電極5。
[0031]其中，圖3為本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器的俯視圖，如圖3所示，所述上電極3設(shè)置有引腳部分6，所述下電極5也相應(yīng)設(shè)置有引腳部分(此部分圖中未示出，但與上電極引腳部分6相對(duì)應(yīng))，所述引腳部分由對(duì)上、下電極分別進(jìn)行金線綁定形成，將所述引腳部分與外圍電路進(jìn)行連接并封裝在電路板上，用于信號(hào)引出。
[0032]在所述PI柔性基板的上表面用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)的方法形成Cr或Ti金屬薄膜上連接膜層，所述Cr或Ti金屬薄膜厚度為200?300nm，優(yōu)選為200nm，然后將所述上連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成上連接層，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的上連接層材料。
[0033]在所述上連接層的上表面濺射Au或Cu金屬薄膜形成上電極膜層，所述Au或Cu金屬薄膜厚度為800?1300nm，優(yōu)選為lOOOnm，并將所述上電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成上電極，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的上電極材料。
[0034]用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)的方法，在所述柔性基板的下表面形成下連接膜層，所述下連接膜層由Cr或Ti金屬薄膜組成,所述Cr或Ti金屬薄膜厚度為200?300nm,優(yōu)選為200nm，然后將所述下連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成下連接層，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的下連接層材料。
[0035]在所述下連接層的下表面濺射Au或Cu金屬薄膜制備下電極膜層，所述Au或Cu金屬薄膜厚度為800?1300nm,優(yōu)選為100nm,并將所述下電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成下電極，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的下電極材料。
[0036]當(dāng)有外界的加速度力施加于本實(shí)用新型實(shí)施例的柔性電容式加速度傳感器時(shí)，柔性基板I會(huì)接收到該加速度力，使得柔性基板I發(fā)生形變，從而上電極3和下電極5的相對(duì)位置發(fā)生變化，進(jìn)而引起電容器件的面積發(fā)生變化，使得極板式電容內(nèi)的電容值隨之改變，通過上、下電極的引腳部分與外電路連接，利用電子元件將接收到的電容值變化量進(jìn)行信號(hào)處理，以得到待測(cè)加速度力的大小。
[0037]實(shí)施例三:
[0038]請(qǐng)參考圖2和圖3，圖2為本實(shí)用新型柔性電容式加速度傳感器的剖面示意圖，如圖2所示，柔性基板I，所述柔性基板I為聚二甲基硅氧烷(PDMS);上電極3，所述上電極3為Au或Cu金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的上表面；下電極5，所述下電極5為Au或Cu金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的下表面；連接層，所述連接層為Cr或Ti金屬薄膜，其包括上連接層2和下連接層4，所述上連接層2設(shè)于所述柔性基板I和上電極3之間并連接所述柔性基板I和上電極3，所述下連接層4設(shè)于所述柔性基板I和下電極5之間并連接所述柔性基板I和下電極5。
[0039]其中，圖3為本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器的俯視圖，如圖3所示，所述上電極3設(shè)置有引腳部分6，所述下電極5也相應(yīng)設(shè)置有引腳部分(此部分圖中未示出，但與上電極引腳部分6相對(duì)應(yīng))，所述引腳部分由對(duì)上、下電極分別進(jìn)行金線綁定形成，將所述引腳部分與外圍電路進(jìn)行連接并封裝在電路板上，用于信號(hào)引出。
[0040]在所述PDMS柔性基板的上表面用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)的方法形成Cr或Ti金屬薄膜上連接膜層，所述Cr或Ti金屬薄膜厚度為200?300nm，優(yōu)選為200nm，然后將所述上連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成上連接層，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的上連接層材料。
[0041]在所述上連接層的上表面濺射Au或Cu金屬薄膜形成上電極膜層，所述Au或Cu金屬薄膜厚度為800?1300nm，優(yōu)選為lOOOnm，并將所述上電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成上電極，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的上電極材料。
[0042]用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)的方法，在所述柔性基板的下表面形成下連接膜層，所述下連接膜層由Cr或Ti金屬薄膜組成,所述Cr或Ti金屬薄膜厚度為400?500nm,優(yōu)選為500nm，然后將所述下連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成下連接層，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的下連接層材料。
[0043]在所述下連接層的下表面濺射Au或Cu金屬薄膜制備下電極膜層，所述Au或Cu金屬薄膜厚度為1500?2000nm，優(yōu)選為2000nm，并將所述下電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成下電極，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的下電極材料。
[0044]當(dāng)有外界的加速度力施加于本實(shí)用新型實(shí)施例的柔性電容式加速度傳感器時(shí)，柔性基板I會(huì)接收到該加速度力，使得柔性基板I發(fā)生形變，從而上電極3和下電極5的相對(duì)位置發(fā)生變化，進(jìn)而引起電容器件的面積發(fā)生變化，使得極板式電容內(nèi)的電容值隨之改變，通過上、下電極的引腳部分與外電路連接，利用電子元件將接收到的電容值變化量進(jìn)行信號(hào)處理，以得到待測(cè)加速度力的大小。
[0045]實(shí)施例四:
[0046]請(qǐng)參考圖2和圖3，圖2為本實(shí)用新型柔性電容式加速度傳感器的剖面示意圖，如圖2所示，柔性基板I，所述柔性基板I為PET ;上電極3，所述上電極3為鉬(Pt)或銀(Ag)金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的上表面；下電極5，所述下電極5為Pt或Ag金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的下表面；連接層，所述連接層為Cu或鎢(W)金屬薄膜，其包括上連接層2和下連接層4，所述上連接層2設(shè)于所述柔性基板I和上電極3之間并連接所述柔性基板I和上電極3，所述下連接層4設(shè)于所述柔性基板I和下電極5之間并連接所述柔性基板I和下電極5。
[0047]其中，圖3為本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器的俯視圖，如圖3所示，所述上電極3設(shè)置有引腳部分6，所述下電極5也相應(yīng)設(shè)置有引腳部分(此部分圖中未示出，但與上電極引腳部分6相對(duì)應(yīng))，所述引腳部分由對(duì)上、下電極分別進(jìn)行金線綁定形成，將所述引腳部分與外圍電路進(jìn)行連接并封裝在電路板上，用于信號(hào)引出。
[0048]在所述PET柔性基板的上表面用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)的方法形成Cu或W金屬薄膜上連接膜層，所述Cu或W金屬薄膜厚度為50?200nm，優(yōu)選為150nm，然后將所述上連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成上連接層，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的上連接層材料。
[0049]在所述上連接層的上表面濺射Pt或Ag金屬薄膜形成上電極膜層，所述Pt或Ag金屬薄膜厚度為100?800nm,優(yōu)選為400nm,并將所述上電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成上電極，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的上電極材料。
[0050]用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)的方法，在所述柔性基板的下表面形成下連接膜層，所述下連接膜層由Cu或W金屬薄膜組成,所述Cu或W金屬薄膜厚度為50?200nm,優(yōu)選為150nm，然后將所述下連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成下連接層，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的下連接層材料。
[0051]在所述下連接層的下表面濺射Pt或Ag金屬薄膜制備下電極膜層，所述Pt或Ag金屬薄膜厚度為100?800nm,優(yōu)選為400nm,并將所述下電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成下電極，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的下電極材料。
[0052]當(dāng)有外界的加速度力施加于本實(shí)用新型實(shí)施例的柔性電容式加速度傳感器時(shí)，柔性基板I會(huì)接收到該加速度力，使得柔性基板I發(fā)生形變，從而上電極3和下電極5的相對(duì)位置發(fā)生變化，進(jìn)而引起電容器件的面積發(fā)生變化，使得極板式電容內(nèi)的電容值隨之改變，通過上、下電極的引腳部分與外電路連接，利用電子元件將接收到的電容值變化量進(jìn)行信號(hào)處理，以得到待測(cè)加速度力的大小。
[0053]實(shí)施例五:
[0054]請(qǐng)參考圖2和圖3，圖2為本實(shí)用新型柔性電容式加速度傳感器的剖面示意圖，如圖2所示，柔性基板I，所述柔性基板I為PI ;上電極3，所述上電極3為Pt或Ag金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的上表面；下電極5，所述下電極5為Pt或Ag金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的下表面；連接層，所述連接層為Cu或者W金屬薄膜，其包括上連接層2和下連接層4，所述上連接層2設(shè)于所述柔性基板I和上電極3之間并連接所述柔性基板I和上電極3，所述下連接層4設(shè)于所述柔性基板I和下電極5之間并連接所述柔性基板I和下電極5。
[0055]其中，圖3為本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器的俯視圖，如圖3所示，所述上電極3設(shè)置有引腳部分6，所述下電極5也相應(yīng)設(shè)置有引腳部分(此部分圖中未示出，但與上電極引腳部分6相對(duì)應(yīng))，所述引腳部分由對(duì)上、下電極分別進(jìn)行金線綁定形成，將所述引腳部分與外圍電路進(jìn)行連接并封裝在電路板上，用于信號(hào)引出。
[0056]在所述PI柔性基板的上表面用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)的方法形成Cu或W金屬薄膜上連接膜層，所述Cu或W金屬薄膜厚度為300?500nm，優(yōu)選為400nm，然后將所述上連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成上連接層，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的上連接層材料。
[0057]在所述上連接層的上表面濺射Pt或Ag金屬薄膜形成上電極膜層，所述Pt或Ag金屬薄膜厚度為1000?2000nm，優(yōu)選為1500nm，并將所述上電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成上電極，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的上電極材料。
[0058]用磁控濺射或者電子束蒸發(fā)的方法，在所述柔性基板的下表面形成下連接膜層，所述下連接膜層由Cu或W金屬薄膜組成,所述Cu或W金屬薄膜厚度為300?500nm,優(yōu)選為400nm，然后將所述下連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成下連接層，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的下連接層材料。
[0059]在所述下連接層的下表面濺射Pt或Ag金屬薄膜制備下電極膜層，所述Pt或Ag金屬薄膜厚度為1000?2000nm,優(yōu)選為1500nm,并將所述下電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成下電極，再用化學(xué)溶液刻蝕法刻蝕去除多余的下電極材料。
[0060]當(dāng)有外界的加速度力施加于本實(shí)用新型實(shí)施例的柔性電容式加速度傳感器時(shí)，柔性基板I會(huì)接收到該加速度力，使得柔性基板I發(fā)生形變，從而上電極3和下電極5的相對(duì)位置發(fā)生變化，進(jìn)而引起電容器件的面積發(fā)生變化，使得極板式電容內(nèi)的電容值隨之改變，通過上、下電極的引腳部分與外電路連接，利用電子元件將接收到的電容值變化量進(jìn)行信號(hào)處理，以得到待測(cè)加速度力的大小。
[0061]實(shí)施例六:
[0062]請(qǐng)參考圖2和圖3，圖2為本實(shí)用新型柔性電容式加速度傳感器的剖面示意圖，如圖2所示，柔性基板I，所述柔性基板I為PI ;上電極3，所述上電極3為Pt或Au金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的上表面；下電極5，所述下電極5為Pt或Au金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的下表面；連接層，所述連接層為PDMS或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA, polymethylmethacrylate)有機(jī)物薄膜,其包括上連接層2和下連接層4,所述上連接層2設(shè)于所述柔性基板I和上電極3之間并連接所述柔性基板I和上電極3，所述下連接層4設(shè)于所述柔性基板I和下電極5之間并連接所述柔性基板I和下電極5。
[0063]其中，圖3為本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器的俯視圖，如圖3所示，所述上電極3設(shè)置有引腳部分6，所述下電極5也相應(yīng)設(shè)置有引腳部分(此部分圖中未示出，但與上電極引腳部分6相對(duì)應(yīng))，所述引腳部分由對(duì)上、下電極分別進(jìn)行金線綁定形成，將所述引腳部分與外圍電路進(jìn)行連接并封裝在電路板上，用于信號(hào)引出。
[0064]在所述PI柔性基板的上表面高速旋涂PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜形成上電極膜層，以保持所述PI柔性基板表面所旋涂的有機(jī)物的均勻性，所述PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜厚度為100?200nm，優(yōu)選為lOOnm，然后將所述上連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成上連接層，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的上連接層材料。
[0065]在所述上連接層的上表面濺射Pt或Au金屬薄膜形成上電極膜層，所述Pt或Au金屬薄膜厚度為200?600nm,優(yōu)選為300nm,并將所述上電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成上電極，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的上電極材料。
[0066]用旋涂法在所述柔性基板的下表面高速旋涂PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜形成上電極膜層，以保持所述PI柔性基板表面所旋涂的有機(jī)物的均勻性，所述PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜厚度為100?200nm，優(yōu)選為lOOnm，然后將所述下連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成下連接層，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的下連接層材料。
[0067]在所述下連接層的下表面濺射Pt或Au金屬薄膜制備下電極膜層，所述Pt或Au金屬薄膜厚度為200?600nm,優(yōu)選為300nm,并將所述下電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成下電極，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的下電極材料。
[0068]當(dāng)有外界的加速度力施加于本實(shí)用新型實(shí)施例的柔性電容式加速度傳感器時(shí)，柔性基板I會(huì)接收到該加速度力，使得柔性基板I發(fā)生形變，從而上電極3和下電極5的相對(duì)位置發(fā)生變化，進(jìn)而引起電容器件的面積發(fā)生變化，使得極板式電容內(nèi)的電容值隨之改變，通過上、下電極的引腳部分與外電路連接，利用電子元件將接收到的電容值變化量進(jìn)行信號(hào)處理，以得到待測(cè)加速度力的大小。
[0069]實(shí)施例七:
[0070]請(qǐng)參考圖2和圖3，圖2為本實(shí)用新型柔性電容式加速度傳感器的剖面示意圖，如圖2所示，柔性基板1，所述柔性基板I為PDMS ;上電極3，所述上電極3為Pt或Au金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的上表面；下電極5，所述下電極5為Pt或Au金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的下表面；連接層，所述連接層為PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜，其包括上連接層2和下連接層4，所述上連接層2設(shè)于所述柔性基板I和上電極3之間并連接所述柔性基板I和上電極3，所述下連接層4設(shè)于所述柔性基板I和下電極5之間并連接所述柔性基板I和下電極5。
[0071]其中，圖3為本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器的俯視圖，如圖3所示，所述上電極3設(shè)置有引腳部分6，所述下電極5也相應(yīng)設(shè)置有引腳部分(此部分圖中未示出，但與上電極引腳部分6相對(duì)應(yīng))，所述引腳部分由對(duì)上、下電極分別進(jìn)行金線綁定形成，將所述引腳部分與外圍電路進(jìn)行連接并封裝在電路板上，用于信號(hào)引出。
[0072]在所述PDMS柔性基板的上表面高速旋涂PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜形成上電極膜層，以保持所述PDMS柔性基板表面所旋涂的有機(jī)物的均勻性，所述PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜厚度為250?350nm，優(yōu)選為300nm，然后將所述上連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成上連接層，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的上連接層材料。
[0073]在所述上連接層的上表面濺射Pt或Au金屬薄膜形成上電極膜層，所述Pt或Au金屬薄膜厚度為900?1400nm，優(yōu)選為1200nm，并將所述上電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成上電極，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的上電極材料
[0074]用旋涂法在所述柔性基板的下表面高速旋涂PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜形成上電極膜層，以保持所述PDMS柔性基板表面所旋涂的有機(jī)物的均勻性，所述PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜厚度為250?350nm,優(yōu)選為300nm,然后將所述下連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成下連接層，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的下連接層材料。
[0075]在所述下連接層的下表面濺射Pt或Au金屬薄膜制備下電極膜層，所述Pt或Au金屬薄膜厚度為900?1400nm,優(yōu)選為1200nm,并將所述下電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成下電極，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的下電極材料。
[0076]當(dāng)有外界的加速度力施加于本實(shí)用新型實(shí)施例的柔性電容式加速度傳感器時(shí)，柔性基板I會(huì)接收到該加速度力，使得柔性基板I發(fā)生形變，從而上電極3和下電極5的相對(duì)位置發(fā)生變化，進(jìn)而引起電容器件的面積發(fā)生變化，使得極板式電容內(nèi)的電容值隨之改變，通過上、下電極的引腳部分與外電路連接，利用電子元件將接收到的電容值變化量進(jìn)行信號(hào)處理，以得到待測(cè)加速度力的大小。
[0077]實(shí)施例八:
[0078]請(qǐng)參考圖2和圖3，圖2為本實(shí)用新型柔性電容式加速度傳感器的剖面示意圖，如圖2所示，柔性基板I，所述柔性基板I為PET ;上電極3，所述上電極3為Pt或Au金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的上表面；下電極5，所述下電極5為Pt或Au金屬薄膜，設(shè)于所述柔性基板I的下表面；連接層，所述連接層為PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜，其包括上連接層2和下連接層4，所述上連接層2設(shè)于所述柔性基板I和上電極3之間并連接所述柔性基板I和上電極3，所述下連接層4設(shè)于所述柔性基板I和下電極5之間并連接所述柔性基板I和下電極5。
[0079]其中，圖3為本實(shí)用新型的柔性電容式加速度傳感器的俯視圖，如圖3所示，所述上電極3設(shè)置有引腳部分6，所述下電極5也相應(yīng)設(shè)置有引腳部分(此部分圖中未示出，但與上電極引腳部分6相對(duì)應(yīng))，所述引腳部分由對(duì)上、下電極分別進(jìn)行金線綁定形成，將所述引腳部分與外圍電路進(jìn)行連接并封裝在電路板上，用于信號(hào)引出。
[0080]在所述PET柔性基板的上表面高速旋涂PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜形成上電極膜層，以保持所述PET柔性基板表面所旋涂的有機(jī)物的均勻性，所述PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜厚度為350?500nm，優(yōu)選為500nm，然后將所述上連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成上連接層，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的上連接層材料。
[0081]在所述上連接層的上表面濺射Pt或Au金屬薄膜形成上電極膜層，所述Pt或Au金屬薄膜厚度為1600?2000nm，優(yōu)選為2000nm，并將所述上電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成上電極，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的上電極材料。
[0082]用旋涂法在所述柔性基板的下表面高速旋涂PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜形成上電極膜層，以保持所述PET柔性基板表面所旋涂的有機(jī)物的均勻性，所述PDMS或PMMA有機(jī)物薄膜厚度為350?500nm，優(yōu)選為500nm，然后將所述下連接膜層通過光刻圖形化工藝制作成下連接層，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的下連接層材料。
[0083]在所述下連接層的下表面濺射Pt或Au金屬薄膜制備下電極膜層，所述Pt或Au金屬薄膜厚度為1600?2000nm，優(yōu)選為2000nm，并將所述下電極膜層通過光刻圖形化工藝制作成下電極，再用物理干法刻蝕法刻蝕去除多余的下電極材料。
[0084]當(dāng)有外界的加速度力施加于本實(shí)用新型實(shí)施例的柔性電容式加速度傳感器時(shí)，柔性基板I會(huì)接收到該加速度力，使得柔性基板I發(fā)生形變，從而上電極3和下電極5的相對(duì)位置發(fā)生變化，進(jìn)而引起電容器件的面積發(fā)生變化，使得極板式電容內(nèi)的電容值隨之改變，通過上、下電極的引腳部分與外電路連接，利用電子元件將接收到的電容值變化量進(jìn)行信號(hào)處理，以得到待測(cè)加速度力的大小。
[0085]以上實(shí)施例中的柔性電容式加速度傳感器是將MEMS器件直接制作在柔性基板上，工藝和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，所制造的加速度傳感器可以應(yīng)用在任意類型、形狀及尺寸的物體表面上，另外本實(shí)用新型的連接層選用與柔性基板粘結(jié)性性能優(yōu)的材料，使得電極與柔性基板較好地粘結(jié)，解決了目前很多器件失效都是和基板直接結(jié)合力比較差的技術(shù)問題。
[0086]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種柔性電容式加速度傳感器，其特征在于，包括: 柔性基板⑴； 上電極(3)，設(shè)于所述柔性基板(I)的上表面； 下電極(5)，設(shè)于所述柔性基板(I)的下表面； 連接層，其包括上連接層(2)和下連接層(4)，所述上連接層(2)設(shè)于所述柔性基板(I)和上電極⑶之間并連接所述柔性基板⑴和上電極(3)，所述下連接層(4)設(shè)于所述柔性基板(I)和下電極(5)之間并連接所述柔性基板(I)和下電極(5)。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性電容式加速度傳感器，其特征在于，所述上電極(3)和下電極(5)均設(shè)置有引腳部分，所述引腳部分由對(duì)上、下電極(3，5)分別進(jìn)行金線綁定形成，將所述弓I腳部分與外圍電路進(jìn)行連接，并封裝在電路板上。
3.如權(quán)利要求2所述的柔性電容式加速度傳感器，其特征在于，采用物理沉積或旋涂的方式在柔性基板的上、下表面形成金屬薄膜或有機(jī)物薄膜，制成所述連接層。
4.如權(quán)利要求3所述的柔性電容式加速度傳感器，其特征在于，所述連接層由與柔性基板(I)粘結(jié)性能優(yōu)的材料制成。
5.如權(quán)利要求4所述的柔性電容式加速度傳感器，其特征在于，所述上連接層(2)和下連接層(4)的厚度均為50?500nm。
6.如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的柔性電容式加速度傳感器，其特征在于，所述上電極(3)和下電極(5)均由厚度為100?2000nm的金屬薄膜組成。
7.如權(quán)利要求6所述的柔性電容式加速度傳感器，其特征在于，所述上、下電極(3，5)和連接層是通過MEMS圖形化工藝制備所得的。
【文檔編號(hào)】B81B3/00GK204008696SQ201420400703
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月18日
【發(fā)明者】劉瑞, 張珽, 谷文, 沈方平, 丁海燕, 祁明鋒 申請(qǐng)人:蘇州能斯達(dá)電子科技有限公司