CN105689131A - 一种立体结构的杂质吸收器件 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立体结构的杂质吸收器件，包括多个支撑桥面，所述多个支撑桥面通过桥墩逐层搭建在基底上形成多个侧面具有开口的功能吸附腔，在每个功能吸附腔的上表面和/或下表面上设置有吸气材料层，所述功能吸附腔中还具有用于吸附固体杂质的静电吸附装置，所述桥墩的形状构成静电吸附装置的反锁机构。本发明不仅可以显著提高吸气效果，还能够进一步吸附固体杂质，同时，由于桥墩的反锁机构作用可以防止固体杂质溢出，满足智能传感器对杂质吸收器件提出的高性能需求，进一步延长智能传感器使用寿命。

Description

一种立体结构的杂质吸收器件

技术领域

本发明涉及一种杂质吸收器件，具体涉及一种立体结构的杂质吸收器件。

背景技术

采用MEMS工艺制造的智能传感器，如：加速度、陀螺仪、谐振压力、光电图像等，这些智能传感器需要工作在高真空、高洁净的环境下，才能保障其指标Q值和寿命。为了满足智能传感器工作环境需求，通常将智能传感器封装于密闭腔体内并在密闭腔体内设置杂质吸附器件，例如吸气材料，用来吸收封装腔体内部缓慢释放的气体、水分等污染物，维持内部高真空环境。

传统吸气材料普遍采用薄膜、柱状、片状等形态，吸附能力有限并且无法吸附固体杂质，例如粉尘颗粒等，影响智能传感器的使用寿命，亟待出现能够满足智能传感器需求的高性能杂质吸收器件。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种新型立体结构的杂质吸收器件，对传统吸气材料的结构及功能进行了突破性的改进，显著提高吸附效果。

本发明采用的技术方案为：一种立体结构的杂质吸收器件，包括多个支撑桥面，所述多个支撑桥面通过桥墩逐层搭建在基底上形成多个侧面具有开口的功能吸附腔，在每个功能吸附腔的上表面和/或下表面上设置有吸气材料层。

优选地，所述功能吸附腔中还设置有用于吸附固体杂质的静电吸附装置，所述桥墩的形状构成静电吸附装置的反锁机构。

优选地，所述静电吸附装置是导电极板，设置在功能吸附腔的上表面和/或下表面上，所述支撑桥面和桥墩采用绝缘材料制成，在导电极板所在功能吸附腔中至少有一个桥墩内部具有金属导线，所述金属导线延伸至导电极板上，形成导电极板的供电通路。

优选地，所述桥墩的形状是内扣的支架形或者圆弧形。

优选地，所述支撑桥面的形状为方形、多边形或圆形。

优选地，所述吸气材料层是合金或者石墨烯。

优选地，在最上层支撑桥面的上表面上设置吸气材料层。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1）本发明提供一种立体结构的杂质吸收器件，将多个支撑桥面和桥墩逐层搭建，形成多个立体结构的功能吸附腔，在每个立体结构的功能吸附腔中均设置有吸气材料层，能够在有限的空间内显著增大吸气材料接触面积，提高吸气效果，延长智能传感器使用寿命；

2）本发明提供的一种立体结构的杂质吸收器件，将多个支撑桥面和桥墩逐层搭建，形成多个立体结构的功能吸附腔，在多个立体结构的功能吸附腔中设置有吸气材料层和静电吸附装置，不仅可以显著提高吸气效果，还能够进一步吸附固体杂质，同时，由于桥墩的反锁机构作用可以防止固体杂质溢出，满足智能传感器对杂质吸附器件提出的高性能需求，进一步延长智能传感器使用寿命。

本发明的另一目的是提供一种新型立体结构的杂质吸收器件，能够吸附固体杂质，防止杂质溢出。

本发明采用的技术方案是：一种立体结构的杂质吸收器件，包括多个支撑桥面，所述多个支撑桥面通过桥墩逐层搭建在基底上形成多个侧面具有开口的功能吸附腔，在每个功能吸附腔中均设置有用于吸附固体杂质的静电吸附装置，所述桥墩的形状构成静电吸附装置的反锁机构。

优选地，所述静电吸附装置是导电极板，设置在功能吸附腔的上表面和/或下表面上，所述支撑桥面和桥墩采用绝缘材料制成，在每个功能吸附腔中至少一个桥墩内部具有金属导线，所述金属导线延伸至导电极板上，形成导电极板的供电通路。

优选地，所述桥墩的形状是内扣的支架或者圆弧形。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供的一种立体结构的杂质吸收器件，将多个支撑桥面和桥墩逐层搭建，形成多个立体结构的功能吸附腔，在每个立体结构的功能吸附腔中均设置有静电吸附装置，能有效吸附固体杂质，同时，由于桥墩的反锁机构作用可以防止固体杂质溢出，延长智能传感器使用寿命。

附图说明

图1是本发明杂质吸收器件的立体结构示意图；

图2（a）是实施例1中提供的杂质吸收器件侧视图1；

图2（b）是实施例1中提供的杂质吸收器件侧视图2；

图2（c）是实施例1中提供的杂质吸收器件侧视图3；

图3（a）是实施例2中提供的杂质吸收器件侧视图4；

图3（b）是实施例2中提供的杂质吸收器件侧视图5；

图3（c）是实施例2中提供的杂质吸收器件侧视图6；

图3（d）是实施例2中提供的杂质吸收器件侧视图7；

图3（e）是实施例2中提供的杂质吸收器件侧视图8；

图4（a）是实施例2提供的静电吸附装置俯视图1；

图4（b）是实施例2提供的静电吸附装置俯视图2；

图4（c）是实施例2提供的静电吸附装置俯视图3；

图4（d）是实施例2提供的静电吸附装置俯视图4；

图4（e）是实施例2提供的静电吸附装置俯视图5；

图5（a）是实施例3中提供的杂质吸收器件侧视图9；

图5（b）是实施例3中提供的杂质吸收器件侧视图10；

图5（c）是实施例3中提供的杂质吸收器件侧视图11。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步描述。

本发明所有附图是上述立体结构杂质吸收器件的简略示意图，只为清楚描述本方案体现了与发明点相关的结构，对于其他的与发明点无关的结构是现有结构，在附图中并未体现或只体现部分。

实施例1：参见图1，一种立体结构的杂质吸收器件，包括多个支撑桥面20，所述多个支撑桥面20通过桥墩30逐层搭建在基底10上形成多个侧面具有开口的功能吸附腔，在每个功能吸附腔的上表面和/或下表面上均设置有吸气材料层40，用于吸附气体及水分等污染物。作为优选的方案，在最上层支撑桥面的上表面上同样设置吸气材料，以便增强吸气效果。具体地，所述吸气材料层40可以设置在功能吸附腔的下表面，如图2（a）所示；或者是设置在功能吸附腔的上表面，如图2（b）所示；又或者同时设置在上表面和下表面，如图2（c）所示。

在本发明中，所述支撑桥面的个数决定立体结构的层数，可以根据需要进行设定。在本实施例中，所述支撑桥面的个数为3，与基底共形成3个功能吸附腔，很明显地，多个立体结构的功能吸附腔为吸气材料提供更多安置空间，能够在有限的空间内显著增大吸气材料接触面积，提高吸气效果，延长智能传感器使用寿命。

具体地，所述吸气材料可以选用市场上通用的吸气材料，例如锆、钒、铁、铝、铼或钛中的两种或两种以上元素形成的合金，采用化学沉积CVD或蒸镀法沉积在支撑桥面上；又或者可以是石墨烯材料，采用纳米工艺制作而成；所述基底可以但不限于硅基、锗基、玻璃、金属或陶瓷等材料。

实施例2：参见图3，在实施例1的基础上，进一步地，在所述功能吸附腔中还设置有静电吸附装置50，用于吸附固体杂质，所述桥墩10的形状构成静电吸附装置50的反锁机构。具体地，所述静电吸附装置是导电极板50，设置在功能吸附腔的上表面和/或下表面上。示例的，所述吸气材料层40和导电极板50可以分别设置在功能吸附腔的下表面和上表面，如图3（a）所示；或者是分别设置在功能吸附腔的上表面和下表面，如图3（b）所示；又或者同时设置在功能吸附腔的上表面和下表面上，如图3（c）、3（d）、3（e）所示。

在本实施例中，以方形支撑桥面为例对静电吸附装置进行说明。参见图4（a），所述支撑桥面20为方形，在方形桥面的四个顶点位置设置桥墩10，为了尽量增大吸附面积，所述导电极板50也为方形，设置在支撑桥面20的中央位置上。所述支撑桥面和四个桥墩整体采用绝缘材料制成，但其中至少一个桥墩内部具有金属导线32，所述金属导线32在支撑桥面20上延伸至导电极板，形成导电极板的供电通路，延伸至桥墩外的金属导线32也可以采用绝缘材料31包裹。同时，为了实现吸附杂质的反锁，所述桥墩10设计成夹角为90°的支架状，支架末端内扣，所述桥墩的支架沿着支撑桥面的边上延伸，优选的，其长度应当使所述支撑桥面四周留下的开口长度小于等于桥面边长的1/3，以便提高固体杂质的反锁效果。如上所述，导电极板50在通电状态下能够有效吸附固体杂质，例如粉尘颗粒等，当固体杂质吸附进入类似“网鱼箱”的功能吸附腔中，桥墩的反锁机构可以有效防止固体杂质溢出，满足智能传感器对杂质吸附器件提出的高性能需求，进一步延长智能传感器使用寿命。

这里，所述支撑桥面、导电极板和桥墩的形状还可以有多种选择。

示例的，所述支撑桥面的形状为多边形，例如六边形，所述导电极板也设计为六边形，所述桥墩的个数为6，设置在支撑桥面的6个顶角上，其形状为夹角120°的内扣支架状，所述导电极板50通过桥墩内的金属导线32实现供电，如图4（b）所示。

或者，所述支撑桥面的形状为圆形，所述导电极板也为圆形，所述桥墩的个数为4，其形状为圆弧形，所述导电极板50通过桥墩内的金属导线32实现供电，如图4（c）所示，这里，所述桥墩的个数还可以为3或5等。

对应于如图3（c）、3（d）、3（e）所示的情况，所述吸气材料层40和导电极板50可以但不限于按照图4（d）和图4（e）的方式设置在功能吸附腔的上表面和下表面上。

另外，所述吸气材料层和导电极板在每个功能吸附腔内的设置方式也可以不同，本发明不做限定。总之，在满足吸附功能及制造工艺的前提下，所述支撑桥面、导电极板以及桥墩的个数和形状有多种选择，本发明不能穷举。

实施例3：参见图5（a）,一种立体结构的杂质吸收器件，包括多个支撑桥面20，所述多个支撑桥面20通过桥墩30逐层搭建在基底10上形成多个侧面具有开口的功能吸附腔，在每个功能吸附腔均设置有用于吸附固体杂质的静电吸附装置50，所述桥墩30的形状构成静电吸附装置的反锁机构。具体地，所述静电吸附装置是导电极板50，设置在功能吸附腔的上表面和/或下表面上。示例的，所述导电极板50可以设置在功能吸附腔的上表面，如图5（a）所示；或者是设置在功能吸附腔的下表面，如图5（b）所示；又或者同时设置在功能吸附腔的上表面和下表面上，如图5（c）所示。在本实施例中，导电极板的供电原理以及桥墩的反锁机构形状同实施例2，本发明不再赘述。

本实施例提供的是一种立体结构的杂质吸收器件，将多个支撑桥面和桥墩逐层搭建，形成多个立体结构的功能吸附腔，在每个立体结构的功能吸附腔中均设置有静电吸附装置，能够吸附固体杂质，同时，由于桥墩的反锁机构作用可以防止固体杂质溢出，延长智能传感器的使用寿命，同时，也可以应用于其他有固体杂质吸附需求的领域中。

本发明优选是采用MEMS工艺制成的微结构器件，应用于集成电路芯片和MEMS器件中，在此应用范围内，考虑到MEMS释放工艺无死角的要求，对于方形或多边形支撑桥面形成的功能吸附腔，其侧面开口个数应当等于其边数，即方形支撑桥面需要有4个开口，六边形支撑桥面需要有6个开口，以此类推；对于圆形支撑桥面形成的功能吸附腔，其侧面开口个数可以不低于3，例如3、4、5等。除此之外，本发明还可以是采用传统机械方法制作的大型结构器件，应用于其他领域中。

总之，以上仅为本发明较佳的实施例，并非用于限定本发明的保护范围，在本发明的精神范围之内，对本发明所做的等同变换或修改均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种立体结构的杂质吸收器件，其特征在于：包括多个支撑桥面，所述多个支撑桥面通过桥墩逐层搭建在基底上形成多个侧面具有开口的功能吸附腔，在每个功能吸附腔的上表面和/或下表面上设置有吸气材料层。

2.根据权利要求1所述的一种立体结构的杂质吸收器件，其特征在于：在所述功能吸附腔中还设置用于吸附固体杂质的静电吸附装置，所述桥墩的形状构成静电吸附装置的反锁机构。

3.根据权利要求2所述的一种立体结构的杂质吸收器件，其特征在于：所述静电吸附装置是导电极板，设置在功能吸附腔的上表面和/或下表面上，所述支撑桥面和桥墩采用绝缘材料制成，在导电极板所在的功能吸附腔中至少有一个桥墩内部具有金属导线，所述金属导线延伸至导电极板上，形成导电极板的供电通路。

4.根据权利要求2所述的一种立体结构的杂质吸收器件，其特征在于：所述桥墩的形状是内扣的支架形或者圆弧形。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种立体结构的杂质吸收器件，其特征在于：所述支撑桥面的形状为方形、多边形或圆形。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的一种立体结构的杂质吸收器件，其特征在于：所述吸气材料层是合金或者石墨烯。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的一种立体结构的杂质吸收器件，其特征在于：在最上层支撑桥面的上表面上设置吸气材料层。

8.一种立体结构的杂质吸收器件，其特征在于：包括多个支撑桥面，所述多个支撑桥面通过桥墩逐层搭建在基底上形成多个侧面具有开口的功能吸附腔，在每个功能吸附腔中分别设置有用于吸附固体杂质的静电吸附装置，所述桥墩的形状构成静电吸附装置的反锁机构。

9.根据权利要求9所述的一种立体结构的杂质吸收器件，其特征在于：所述静电吸附装置是导电极板，设置在功能吸附腔的上表面和/或下表面上，所述支撑桥面和桥墩采用绝缘材料制成，在每个功能吸附腔中至少一个桥墩内部具有金属导线，所述金属导线延伸至导电极板上，形成导电极板的供电通路。

10.根据权利要求9所述的一种立体结构的杂质吸收器件，其特征在于：所述桥墩的形状是内扣的支架或者圆弧形。