[發(fā)明專利]一種微機械位移傳感器及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610035620.8
• 申請日: 2016-01-19
• 公開（公告）號: CN105547125B
• 公開（公告）日: 2018-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦明;王慶賀;穆林;葉一舟;高磬雅
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G01B7/02
• 分類號: G01B7/02
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發(fā)明提供了一種微機械位移傳感器及其制造方法，該傳感器包括襯底基板(1)、電阻線(2)、第一焊盤(21)和第二焊盤(22)、終端擋板(3)、第一固定壁(41)和第二固定壁(42)、接觸電極(5)、滑塊(6)、磁性材料(7)、磁體(8)、金屬導(dǎo)線(9)和第三焊盤(91)；襯底基板(1)包括正面和與正面相對設(shè)置的背面；襯底基板(1)正面分為左右兩個區(qū)域，左邊區(qū)域設(shè)有第一焊盤(21)、第二焊盤(22)和第三焊盤(91)，還設(shè)有終端擋板(3)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)小巧、分辨率高，批量制造一致性好等特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微機械位移傳感器，是一種基于微機械加工技術(shù)制造的具有移動部件的位移傳感器結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

位移傳感器應(yīng)用十分廣泛，比如在需要建立和維護位置偏置與容差的工程應(yīng)用中。位移傳感器也稱為線性傳感器，它把位移量轉(zhuǎn)換為電量，從而實現(xiàn)對位移量的測量。位移傳感器分為電位器式、自感式、電容式、光柵式和霍爾效應(yīng)等類型。電位器式位移傳感器又分為繞線式電位器位移傳感器和非繞線式電位器位移傳感器。繞線式位移傳感器存在摩擦和磨損、有階梯誤差、分辨率低和壽命短等缺點，同時在微小尺寸下電阻絲不易繞制在絕緣骨架中，增加了加工的難度。非繞線式電位器位移傳感器是在絕緣基片上制成各種薄膜元件，分辨率較高、壽命長，耐磨且易校準，但傳統(tǒng)的非繞線式電位器位移傳感器體積較大。隨著微加工工藝的發(fā)展，傳統(tǒng)的電位器式位移傳感器體積較大，采用微加工技術(shù)降低器件的尺寸是目前技術(shù)革新的努力方向。

發(fā)明內(nèi)容：

技術(shù)問題：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種微機械位移傳感器及其制造方法，具有結(jié)構(gòu)小巧、分辨率高，批量制造一致性好等特點。

發(fā)明內(nèi)容：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種微機械位移傳感器，該傳感器包括襯底基板、電阻線、第一焊盤和第二焊盤、終端擋板、第一固定壁和第二固定壁、接觸電極、滑塊、磁性材料、磁體、金屬導(dǎo)線和第三焊盤；

襯底基板包括正面和與正面相對設(shè)置的背面；

襯底基板正面分為左右兩個區(qū)域，

左邊區(qū)域設(shè)有第一焊盤、第二焊盤和第三焊盤，還設(shè)有終端擋板；

右邊區(qū)域設(shè)有滑塊以及固定滑塊的第一固定壁和第二固定壁；

滑塊包括上邊框、下邊框和連接上邊框和下邊框的的連接框，上邊框、下邊框和連接框形成空間，且該空間開口朝向左邊區(qū)域；第一固定壁和第二固定壁分別固定在上邊框和下邊框；磁性材料覆蓋于滑塊上邊框、下邊框和連接框的內(nèi)表面；接觸電極設(shè)置在滑塊的空間內(nèi)，且靠近開口處；

磁體放置在襯底基板的背面。

優(yōu)選的，襯底基板表面微電絕緣，電阻線和金屬導(dǎo)線為同種材料。

本發(fā)明還提供了一種微機械位移傳感器的制造方法，該方法包括如下步驟：

步驟1：選擇絕緣體上的硅作為起始硅片，通過背面光刻和等離子干法刻蝕將底部刻淺槽；

步驟2：磁控濺射鈦和金，并光刻形成接觸電極；

步驟3：采用深反應(yīng)離子刻蝕工藝對背面進行深槽刻蝕，一直到界面的氧化硅層停止；

步驟4：玻璃基板作為襯底基板，在表面濺射鈦、鉑和金，然后光刻形成電阻線、金屬導(dǎo)線、及第一焊盤、第二焊盤和第三焊盤；

步驟5：將SOI硅片和玻璃基板進行陽極鍵合；

步驟6：硅片正面進行反應(yīng)離子干法刻蝕硅膜，到界面氧化硅停止；

步驟7：磁控濺射金屬鎳并刻蝕形成磁性材料，然后腐蝕氧化硅，釋放滑塊部分；

步驟8：劃片后在每個襯底背面貼磁體即完成器件芯片級封裝部分。