[發明專利]基于微組裝的三棱結構微型三維電場傳感器及制備技術

有效

• 申請號: 201811592143.0
• 申請日: 2018-12-25
• 公開（公告）號: CN109581082B
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 夏善紅;凌必赟;彭春榮;任仁;鄭鳳杰
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01R29/12
• 分類號: G01R29/12;G01R3/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周天宇

1.一種基于微組裝的三棱結構微型三維電場傳感器，其特征在于，包括：

三個基底（5），構成三棱錐或三棱柱或三棱臺的三棱結構；

所述三個基底（5）表面均設有至少一個電場敏感單元，分別用于測量電場的X方向、Y方向和Z方向的分量；

互鎖機構（4），設于其中兩個基底（5）的連接處，用于固定三個基底（5）的相對位置，使得任意一基底（5）上電場敏感單元的測量軸與其它基底（5）上電場敏感單元的測量軸正交；

每個基底（5）設有與之對應的至少一個引線底座（6），所述引線底座（6）均位于同一平面，以及

每個所述引線底座（6）上設有至少一個焊盤（8），通過導線（9）與其所在的所述引線底座（6）對應的所述基底（5）表面設有的所述電場敏感單元連接；

柔性連接件（7），將所述三個基底（5）與所述引線底座（6）連接構成一個整體結構。

2.根據權利要求1所述的微型三維電場傳感器，其特征在于，所述電場敏感單元包括：

至少一個感應電極（10）、至少一個驅動電極（11）及屏蔽結構（12），所述感應電極（10）、驅動電極（11）和屏蔽結構（12）之間相互絕緣。

3.根據權利要求2所述的微型三維電場傳感器，其特征在于，所述感應電極（10）、驅動電極（11）與屏蔽結構（12）為相互獨立的結構，固定在所述基底（5）上；

和/或，所述感應電極（10）與屏蔽結構（12）為相互獨立的結構，所述感應電極（10）和屏蔽結構（12）固定于所述基底（5）表面，所述驅動電極（11）固定于所述屏蔽結構（12）表面。

4.根據權利要求2所述的微型三維電場傳感器，其特征在于，所述驅動電極（11）用于驅動所述屏蔽結構（12）振動，所述振動為沿平行于基底（5）或沿垂直于基底（5）方向的平動，也可以為扭轉振動；

所述驅動電極（11）驅動所述屏蔽結構（12）的驅動方式為靜電驅動、熱電驅動、壓電驅動或電磁驅動。

5.根據權利要求2所述的微型三維電場傳感器，其特征在于，所述屏蔽結構（12）與所述感應電極（10）共面，兩者在面內穿插設置；

和/或，所述屏蔽結構（12）位于所述感應電極（10）的上方。

6.根據權利要求1所述的微型三維電場傳感器，其特征在于，所述互鎖機構（4）包括：至少一對鎖片（4-1）和鎖槽（4-2），所述鎖片（4-1）和鎖槽（4-2）分別設于所述連接處的兩個基底（5）上；

通過將所述鎖片（4-1）插入所述鎖槽（4-2）中，固定所述三個基底（5）的相對位置。

7.根據權利要求1所述的微型三維電場傳感器，其特征在于，所述柔性連接件（7）的主體材質為有機材料。

8.根據權利要求1所述的微型三維電場傳感器，其特征在于，所述基底（5）和引線底座（6）的材質為硅基材料或陶瓷材料或金屬材料；

所述焊盤（8）、感應電極（10）、驅動電極（11）與屏蔽結構（12）材質為硅基材料或金屬材料。

9.一種基于微組裝的三棱結構微型三維電場傳感器的制備技術，其特征在于，包括：

在平板一表面加工出X方向電場敏感單元（1）、Y方向電場敏感單元（2）、Z方向電場敏感單元（3）和焊盤（8）；

在該表面旋涂有機材料，對所述有機材料作圖形化和固化處理，得到柔性連接件（7）；

釋放所述X方向電場敏感單元（1）、Y方向電場敏感單元（2）、Z方向電場敏感單元（3）上的可動結構，其中，所述可動結構為所述X方向電場敏感單元（1）、所述Y方向電場敏感單元（2）及所述Z方向電場敏感單元（3）中的屏蔽結構（12）；

在所述平板另一表面刻蝕，形成三個基底（5）、至少三個引線底座（6）及互鎖機構（4），每個基底（5）對應至少一個引線底座（6），柔性連接件（7）將三個基底（5）與三個基底（5）對應的引線底座（6）連接構成一個整體結構，所述互鎖機構（4），設于其中兩個基底（5）的連接處，將三個基底（5）的相對位置固定，使得任意一基底（5）上電場敏感單元的測量軸與其它基底（5）上電場敏感單元的測量軸正交，其中，所述引線底座（6）均位于同一平面；

通過導線（9）將所述X方向電場敏感單元（1）、Y方向電場敏感單元（2）和Z方向電場敏感單元（3）分別與其所在所述基底（5）對應的所述引線底座（6）上的所述焊盤（8）連接。