CN102494833A - 基于su-8聚合物的微型压力传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及的微型压力传感器，属于检测技术领域。传感器采用电铸微尺度平面电感与可变电容相串联的结构，可变电容作为敏感单元，高弹性材料PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为电容极板间的填充介质。SU-8聚合物作为传感器外部接触材料。包括以下实施步骤：1.首先在硅基底及玻璃基底上制作出传感器上下部分，通过PDMS，将上下两部分连接。2.当外界压力发生变化，电容极板间弹性介质PDMS发生变形，使电容值发生变化，从而电铸微平面电感与可变电容串联的电路谐振频率发生变化。通过测量谐振频率值可以得到作用于传感器上流体压力的大小。

Description

基于SU-8聚合物的微型压力传感器
技术领域
本发明涉及的微型压力传感器，属于检测技术领域。
背景技术
微型压力传感器广泛应用于化工、生物、机械、国防、航空航天等领域。不同领域对微型压力传感器有不同的使用要求。近年来，在生物工程领域，研究者需要大量的采集各种生物体体液、气体的压力、流量等参数，而生物个体所形成的复杂系统，对外界干扰异常敏感。如何在测量过程中，保持生物体本有的生命节律，降低检测元件带来的刺激是获得高可靠性、高精度检测数据的基础。
常规的压力传感器尺寸较大，一般超过5毫米以上。传感器材料对生物体造成多种刺激。在检测过程中，难以实现在生物体内部进行精确的检测。作为一种新型高分子聚合物材料，SU-8广泛用于微细加工领域，具有良好的生物兼容性和机械性能，同时能够很强的耐酸、碱的腐蚀特性，在常规条件下可以存在于生物体内部，而不会影响其生命活动，是制造微型压力传感器的理想材料。
为了克服传统压力传感器的使用局限，提出一种全新的基于SU-8材料制造的微型压力传感器结构方案，利用微细加工技术及SU-8材料优异的物理、化学特性，实现精确的压力检测。该传感器采用微细加工技术实现，总体尺寸(长×宽×高)可控制在2×2×1毫米以内，既可用于生物医学领域，也可用于一些特殊条件下的压力检测，如小尺寸软管管壁流体压力检测。
发明内容
本发明针对传统压力传感器，尺寸大、生物兼容性差、难以精确测量生物体内部压力及一些特殊条件下流体压力检测的难点，提出采用SU-8高分子聚合物材料实现的微型压力传感器结构。传感器采用电铸微尺度平面电感与可变电容相串联的结构，可变电容作为敏感单元，采用高弹性材料PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为电容极板间的填充介质。SU-8聚合物作为传感器外部接触材料。其特征包括：
(1)、采用SU-8聚合物作为传感器的外部材料；
(2)、采用PDMS作为传感器敏感单元的变形介质；
(3)、采用可变电容作为传感器压力敏感单元；
(4)、采用电铸微平面电感与可变电容相串联的微型压力传感器结构。
附图说明
图1是基于SU-8材料的微型压力传感器结构示意图。
标号名称：1、SU-8，2、PDMS，3、铜，4、铬金，
图2是该传感器制作的工艺过程。
标号名称：1、SU-8，2、PDMS，3、铜，4、铬金，5、硅，6、铝，7、玻璃
具体实施方式
如图1，当外界压力发生变化，电容极板间弹性介质PDMS发生变形，使电容值发生变化，从而电铸微平面电感与可变电容串联的电路谐振频率发生变化。通过测量谐振频率值可以得到作用于传感器上流体压力的大小。
参考图2，按电容上下极板，本传感器分为上下两部分，图2(1)-(7)为下部分制造工艺，图2(a)-(g)为上部分制造工艺。上下两部分加工完成后，将上下两部分对准，通过PDMS连接，再进行铝刻蚀，将传感器本体分别从基底与玻璃基底上释放出来，对准安装。

Claims (1)

1.一种基于SU-8聚合物的微型压力传感器，其特征包括：
(1)、采用SU-8聚合物作为传感器的外部材料；
(2)、采用PDMS(聚二甲基硅氧烷)作为传感器敏感单元的变形介质；
(3)、采用可变电容作为传感器压力敏感单元；
(4)、采用电铸微平面电感与可变电容相串联的微型压力传感器结构。
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