CN114532997A - 一种包括微结构的柔性温度传感器及制备方法 - Google Patents
一种包括微结构的柔性温度传感器及制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114532997A CN114532997A CN202210165247.3A CN202210165247A CN114532997A CN 114532997 A CN114532997 A CN 114532997A CN 202210165247 A CN202210165247 A CN 202210165247A CN 114532997 A CN114532997 A CN 114532997A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- flexible
- microstructure
- layer
- temperature sensor
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 55
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 55
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 46
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 41
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 41
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 21
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 17
- WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N alstonine Natural products C1=CC2=C3C=CC=CC3=NC2=C2N1C[C@H]1[C@H](C)OC=C(C(=O)OC)[C@H]1C2 WYTGDNHDOZPMIW-RCBQFDQVSA-N 0.000 claims description 16
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims description 15
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 5
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 18
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 14
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 13
- 210000003491 skin Anatomy 0.000 description 13
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 9
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 8
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 5
- 210000002615 epidermis Anatomy 0.000 description 5
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000001755 magnetron sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/01—Measuring temperature of body parts ; Diagnostic temperature sensing, e.g. for malignant or inflamed tissue
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/68—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient
- A61B5/6846—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive
- A61B5/6847—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be brought in contact with an internal body part, i.e. invasive mounted on an invasive device
- A61B5/685—Microneedles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种包括微结构的柔性温度传感器及制备方法，一种包括微结构的柔性温度传感器，包括从下到上依次设置的设有锥状微结构的基片、第一柔性层、导电层、第二柔性层，所述锥状微结构一体成型于所述基片，所述锥状微结构的顶部凸出于所述第二柔性层，所述导电层包括温度传感器、用于输出温度信号的输出组件，所述输出组件包括温度信号接口、一端与所述温度信号接口连接另一端与所述温度传感器连接的温度信号输出导线，与表皮贴合度高、不产生运动伪影，提高了柔性温度传感器监测信号的准确性。
Description
技术领域
本发明涉及柔性电子器件微加工技术领域，具体涉及一种包括微结构的柔性温度传感器及制备方法。
技术背景
随着电子科学技术的快速发展，便携式智能可穿戴电子产品逐步进入大众视野，尤其在人体健康跟踪和生理信号实时监测等方面崭露头角。为了满足人们对健康身体和美好生活的追求，越来越多的科研工作者立足于柔性电子领域，致力于研发可用于人体生理信号监测的柔性可穿戴器件。
温度传感器作为一种常用的传感器类型，是利用NTC的阻值随温度变化的特性，将非电学的物理量转换为电学量，从而可以进行温度精确测量与自动控制的半导体器件，可用于监测人体体温，随着柔性可穿戴技术的发展，温度传感器的发展也趋于柔性化，但是常见的温度传感器仅有柔性，可以弯曲，可贴于表皮进行信号采集，但人体运动时温度传感器会产生移动，与表皮的贴合度差，易产生运动伪影，不利于长时间的温度监测。
公开号为CN201922165742.0的中国专利，公开了一种柔性贴片式温度传感器，包括柔性基底、金属丝网、柔性绝缘层以及传感器阵列，由于柔性基底、金属丝网以及柔性绝缘层均具柔韧性性，因此这些材料本身均可在外力作用下弯曲，可适合结构设计复杂、布局空间有限或结构件的测点位置为曲面、柱面等复杂的表面情况，但是该方案对于静止状态下的表皮贴合较好，但在动态情况下，还是会与表皮组织存在相对位移，而产生伪影，影响温度监测的准确性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种包括微结构的柔性温度传感器及制备方法，与表皮贴合度高、不产生运动伪影，提高了柔性温度传感器监测信号的准确性。
本发明人发现，凸设有针状微结构的柔性温度传感器可以通过该微结构刺入皮肤，将所述柔性温度传感器与表皮的位置相对固定，即可减少运动对人体皮肤表面温度检测的影响，避免运动伪影，提高了温度检测的精确度。
但是实施该方案的难点在于，为防止柔性温度传感器的一端翘起，所设置的微结构的个数应为多个，而为避免微结构插入过深给待测者带来疼痛感，微结构的高度应控制在200μm以下，一方面，由于该微结构的体积小，制备困难，另一方面，微结构固定于柔性温度传感器也存在难度，若固定不牢，则在运动中微结构与柔性温度传感器分离，仍会造成柔性温度传感器的脱落；同时，保持各微结构高度的一致性也十分重要，各微结构等深度插入有利于柔性温度传感器与表皮的均匀贴合，提高检测的准确度。
本发明人经过艰难的尝试后，发现对硅片进行光刻蚀后再经HNA同性腐蚀，可得到与硅片一体成型的且满足高度要求的微结构，再在此具备微结构的硅片上制备温度传感器元件，即可得到与表皮贴合度高且不易脱落的柔性温度传感器，基于此，创立了本申请。
根据本发明的第一方面，提供一种包括微结构的柔性温度传感器，包括从下到上依次设置的设有锥状微结构的基片、第一柔性层、导电层、第二柔性层，所述锥状微结构的底面一体成型于所述基片，所述锥状微结构的顶部凸出于所述第二柔性层，所述导电层包括温度传感器、用于输出温度信号的输出组件，所述输出组件包括温度信号接口、一端与所述温度信号接口连接另一端与所述温度传感器连接的温度信号输出导线，所述温度传感器，是由Au构成的具有高电阻性能的细导线，其线宽较导线细很多，线宽20um左右，基于温阻效应，随着温度的变化，其电阻也随之变化，此处值得注意的是，第一柔性层与第二柔性层并不覆盖所述锥状微结构，位置上并不发生交叠，但所述锥状微结构在高度上凸出于所述第一柔性层及第二柔性层，以实现所述锥状微结构作为定位点的定位功能，所述第一柔性层用于承载所述导电层，所述第二柔性层用于覆盖保护所述导电层，即所述第一柔性层与第二柔性层的图形与所述导电层的图形相同，都具有镂空部分，所述导电层的图形由温度传感器及用于输出温度信号的输出组件呈现的图形对应，本方案中温度传感器所呈现的图形为蜿蜒的S型曲线往复弯折而形成，所述输出温度信号的输出组件所呈现的图形由蛇形导线及与之相接的接口而形成，相对于全面覆盖基片而言，本方案的柔性温度传感器整体具备可延展性及可拉伸性能。
优选地，所述锥状微结构至少包括4个，也可以为6个、8个、10个，所述锥状微结构分布于所述温度传感器周围，可以使得温度传感器各方位都被定位，贴合度高，避免运动尾影。
优选地，所述锥状微结构的高度相等，各微结构等深度插入有利于柔性温度传感器与表皮的均匀贴合，提高检测的准确度。
优选地，所述锥状微结构的高度为80-200μm，底部直径为100um，过高的锥状微结构刺入皮肤的深度过大，会使待测者感到疼痛不适，但过低的锥状微结构刺入皮肤的深度过浅，会在剧烈运动情况下与表皮脱落。
优选地，所述温度信号输出导线为蛇形导线，所述温度传感器与蛇形导线之间形成一种岛桥结构，所述蛇形导线，其线宽为100um，结构如蛇形一样，蜿蜒曲折，其拉直时的长度与未拉直时的长度相比，长度增长大概30%-50%，代表具有30%-50%的延展性，可随皮肤的变形而形变，能够使得柔性温度传感器具有一定的延展性能，提高了可拉伸性能，能够适应皮肤的延展性，可以使器件很好的贴合在皮肤表面。
进一步地，所述设有锥状微结构的基片的制备方法如下：
S1.在硅片上旋涂光刻胶，利用用于微结构定位的第一掩膜版作光刻模板进行光刻蚀，得到一体成型的设有微结构的基片；
S2.将所述设有微结构的基片置于HNA溶液中，进行各向同性腐蚀，尖端化所述微结构，即得设有锥状微结构的基片。
上述设有锥状微结构的基片的制备机理如下：首先在基片上设计好微结构的位置，制作第一掩膜版，第一掩膜版用于遮盖硅片上除微结构部分的其他区域，光蚀刻的过程为现有技术，具体如下：通过光刻机进行曝光处理，即将图形部分即硅片上除微结构部分的其他区域的光刻胶变性，利用显影液将变性的光刻胶去除，从而将图形部分从掩膜版转移到光刻胶上；利用光刻胶作为各向异性刻蚀的掩膜，通入SF6气体，对基片进行轰击，刻蚀过程是反复执行一个步骤，即刻蚀一段距离后，停止刻蚀，再进行侧壁氧化处理，避免后续刻蚀过程对侧壁进行刻蚀反复执行上述过程，即可得到微结构，通过干法刻蚀，通入反应气体，将掩膜之外的地方反应掉，且反应具备一定的深度，即后续微结构形成的高度80-200μm；
再对微结构进行各向同性腐蚀处理，将其放置在HNA溶液中，腐蚀5分钟，HNA各向同性腐蚀，形成锥结构的机理为：静态环境下，HNA溶液具备上下离子浓度差，而上面离子浓度大，腐蚀速率大，下面腐蚀速率小，会形成微结构上部变细变尖的情况，使得其上端变尖，即形成锥结构，有利于微结构刺入皮肤，减小运动伪影。
根据本发明的第二方面，提供包括微结构的柔性温度传感器的制备方法，包括以下步骤：
K1.在硅片上旋涂光刻胶，利用用于微结构定位的第一掩膜版作光刻模板进行光刻蚀，得到一体成型的设有微结构的基片；
K2.将所述设有微结构的基片置于HNA溶液中，进行各向同性腐蚀，尖端化所述微结构，即得设有锥状微结构的基片；
K3. 在所述设有锥状微结构的基片表面旋涂柔性衬底PI作为第一柔性层；
K4. 将第一金属层溅射于所述第一柔性层的外表面后导入设有目标图形的第二掩膜版中，利用光刻蚀，将所述第二掩膜版上的目标图形转移至所述第一金属层，即在所述第一柔性层外表面得到导电层，本发明的含义中，术语“光刻蚀”指的是以掩膜版为遮盖物，将掩膜版的目标图形通过曝光而传输到涂有光刻胶的金属上，然后，未曝光的光刻胶被冲洗掉，留下需要蚀刻的裸金属，已为公知的过程包括，旋涂光刻胶-光刻-显影-刻蚀；
K5.在所述导电层外表面旋涂柔性衬底PI作为第二柔性层；
K6.将第二金属层溅射于所述第二柔性层的外表面后导入设有目标图形的第二掩膜版，利用光刻蚀，将所述第二掩膜版的目标图形转移至所述第二金属层，第二掩膜版对第二金属层进行图形化形成掩膜层，利用掩膜版不会被PI刻蚀的性质，为下一步刻蚀第一柔性层与第二柔性层做掩膜准备，此步骤后得到了基于第二柔性层表面的掩膜层；
K7.刻蚀第一柔性层及第二柔性层中未被所述掩膜层遮盖的部分，通过RIE刻蚀机对第一柔性层和第二柔性层进行PI刻蚀，将第一掩膜版之外的第一柔性层与第二掩模版之外的第二柔性层刻蚀掉，最终第一柔性层、导电层、第二柔性层均被图形化；
K8.去除所述掩膜层，即得所述包括微结构的柔性温度传感器，由于掩膜层为金属Cu层，因此，利用Cu刻蚀液进行浸泡并用去离子水洗净后即可去除。
优选地，所述第二掩膜版的目标图形由温度传感器及用于输出温度信号的输出组件呈现的图形对应，本方案中温度传感器所呈现的图形为蜿蜒的S型曲线往复弯折而形成，所述输出温度信号的输出组件所呈现的图形由蛇形导线及与之相接的接口而形成。
优选地，所述第一金属层为Ti/Au层，二者作为导电层的原料，Ti的制备比较容易，Au导电性能好。
优选地，所述第二金属层为Cu层，第二金属层的金属元素要与第一金属层不同，避免在制备或刻蚀掩膜层时，误将导电层去除。
本发明的有益效果在于：本方案所述的柔性温度传感器可以固定于表皮组织，且延展性好，贴合度高，减少运动对人体皮肤表面温度检测的影响，避免运动伪影，提高了温度检测的精确度。
附图说明
图1为导电层的结构示意图；
图2为述第二掩膜版的目标图形的图形示意图；
图3为包括微结构的柔性温度传感器的侧视图；
图4为包括微结构的柔性温度传感器的俯视图；
图中：1、设有锥状微结构的基片；2、第一柔性层；3、导电层；6、第二柔性层；31、温度传感器；32、用于输出温度信号的输出组件；33、温度信号接口；34、温度信号输出导线；4、锥状微结构。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
按照包括微结构的柔性温度传感器31的制备方法，步骤如下：
K1.制备一体成型的设有微结构的基片：
选取硅片，进行清洗，将其置于丙酮中浸泡，然后利用乙醇清洗残留的丙酮，再用去离子水洗净，用氮气吹干，用等离子清洗机中进行氩气、氧气轰击硅片表面，去除氧化层，在硅片表面旋涂光刻胶，旋完之后放置于加热板或者烘箱上烘干；
利用用于微结构定位的第一掩膜版作光刻模板进行光刻蚀：
K11．光刻：打开光刻机，将用于微结构定位的第一掩膜版作光刻模板置于光刻机上，将样品放置在载物台上，进行调平操作，适当调整样品位置使第一掩膜版与硅片对准，进行曝光设置，曝光完成后取下样品；
K12.显影：将样品放置于显影液中，将被曝光的光刻胶显影掉，使得光刻胶留下所设计的图形即所述微结构的定位及图形，然后用去离子水洗净，用氮气吹干，置于显微镜下观察图形化情况；
K13.深硅刻蚀，将样品放入深硅刻蚀机中，贴好样品，进行工艺设置，气体和功率设置，工艺时间设置，反复刻蚀并观察刻蚀情况，，得到一体成型的设有微结构的基片；
K2.进行各向同性腐蚀，对所述微结构进行尖端化处理，将样品置于HNA腐蚀液中静置，取出样品，观察微结构形貌；
K3. 在所述设有锥状微结构的基片1表面旋涂柔性衬底PI作为第一柔性层2；
K4. 溅射金属层Ti/Au于所述第一柔性层2的外表面：将样品在磁控溅射机中，更改靶位为Ti靶Au靶，抽真空抽到10-6级别，先溅射Ti层，再溅射Au层，工艺停止后进行充气，将样品取出；
利用设有目标图形的第二掩膜版作为模板对金属层Ti/Au进行光刻蚀：
K41.旋涂光刻胶：将样品置于匀胶机中，吸紧硅片，用胶头滴管吸取适量光刻胶均匀涂抹在硅片上，旋完之后放置于加热板或者烘箱上烘干；
K42.光刻：打开激光直写机，将样品放置在载物台上，进行调平操作，适当调整样品位置，导入设有目标图形的第二掩膜版，进行曝光，曝光完成后取下样品；
K43.显影：将样品放置于显影液中，将被曝光的光刻胶显影掉，使得光刻胶留下第二掩膜版所设计的目标图形,然后用去离子水洗净，用氮气吹干，置于显微镜下观察图形化情况；
K44.刻蚀：将Au刻蚀液、Ti刻蚀液分别倒进培养皿中，先将样品置于Au刻蚀液中刻蚀Au，用去离子水洗净，再将样品置于Ti刻蚀液中刻蚀Ti，用去离子水洗净，吹干样品，即在所述第一柔性层2外表面得到导电层3；
K5.在所述导电层3外表面旋涂柔性衬底PI作为第二柔性层6：将硅片置于匀胶机中，吸紧硅片，用胶头滴管吸取适量PI，均匀涂抹在硅片上，旋涂完成后烘干；
K6、将第二金属层溅射于所述第二柔性层6的外表面后导入设有目标图形的第二掩膜版，利用光刻蚀，将所述第二掩膜版的目标图形转移至所述第二金属层，即在所述第二柔性层6外表面得到掩膜层:
K61.溅射Cu掩膜层，将样品在磁控溅射机中，更改靶位为Cu靶，，工艺运行，观察有辉光即可，工艺停止后进行充气，将样品取出；
K62.光刻：打开激光直写机，将样品放置在载物台上，进行调平操作，适当调整样品位置，导入设有目标图形的第二掩膜版，进行曝光，曝光完成后取下样品；
K63.显影：将样品放置于显影液中，将被曝光的光刻胶显影掉，使得光刻胶留下第二掩膜版所设计的图形,然后用去离子水洗净，用氮气吹干，置于显微镜下观察图形化情况；
K64.刻蚀Cu：将Cu刻蚀液倒进培养皿中，将样品置于Cu刻蚀液中刻蚀Cu，洗净；
K7.刻蚀第一柔性层2及第二柔性层6中未被所述掩膜层遮盖的部分：将样品置于RIE刻蚀机中进行刻蚀PI，重复上述步骤并观察，直至PI被完全刻掉；
K8.除去所述掩膜层：将上述样品浸泡于Cu刻蚀液，5min后去除洗净，即得所述包括微结构的柔性温度传感器31。
下面结合具体实例，进一步阐述本发明。这些实施案例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种包括微结构的柔性温度传感器31，包括从下到上依次设置的设有锥状微结构的基片1、第一柔性层2、导电层3、第二柔性层6，所述锥状微结构4一体成型于所述基片，所述锥状微结构4的顶部凸出于所述第二柔性层6，所述导电层3包括温度传感器31、用于输出温度信号的输出组件32，所述输出组件包括温度信号接口33、一端与所述温度信号接口33连接另一端与所述温度传感器31连接的温度信号输出导线34。
所述锥状微结构4至少包括4个，所述锥状微结构4分布于所述温度传感器31周围。
所述锥状微结构4的高度相等。
所述锥状微结构4的高度为80-200μm。
进一步地，所述设有锥状微结构的基片1的制备方法如下：
S1.在硅片上旋涂光刻胶，利用用于微结构定位的第一掩膜版作光刻模板进行光刻蚀，得到一体成型的设有微结构的基片；
S2.将所述设有微结构的基片置于HNA溶液中，进行各向同性腐蚀，尖端化所述微结构，即得设有锥状微结构的基片1。
实施例2
一种包括微结构的柔性温度传感器31，包括从下到上依次设置的设有锥状微结构的基片1、第一柔性层2、导电层3、第二柔性层6，所述锥状微结构4一体成型于所述基片，所述锥状微结构4的顶部凸出于所述第二柔性层6，所述导电层3包括温度传感器31、用于输出温度信号的输出组件32，所述输出组件包括温度信号接口33、一端与所述温度信号接口33连接另一端与所述温度传感器31连接的温度信号输出导线34。
所述锥状微结构4至少包括4个，所述锥状微结构4分布于所述温度传感器31周围。
所述锥状微结构4的高度相等。
所述锥状微结构4的高度为80-200μm。
所述温度信号输出导线34为蛇形导线，蛇形导线具备延展性，可随皮肤的变形而形变，提高了可拉伸性能，可以使器件很好的贴合在皮肤表面。
进一步地，所述设有锥状微结构的基片1的制备方法如下：
S1.在硅片上旋涂光刻胶，利用用于微结构定位的第一掩膜版作光刻模板进行光刻蚀，得到一体成型的设有微结构的基片；
S2.将所述设有微结构的基片置于HNA溶液中，进行各向同性腐蚀，尖端化所述微结构，即得设有锥状微结构的基片1。
实施例3
K1.制备一体成型的设有微结构的基片：
选取4寸SOI硅片，进行清洗，将其置于丙酮中浸泡，然后利用乙醇清洗残留的丙酮，再用去离子水洗净，用氮气吹干，用等离子清洗机中进行氩气、氧气轰击硅片表面，去除氧化层，增加硅片表面粗糙度，有利于光刻胶的旋涂；在硅片表面旋涂光刻胶，将样品置于匀胶机中，吸紧硅片，用胶头滴管吸取适量光刻胶AZ4620，均匀涂抹在硅片上，旋完之后放置于加热板或者烘箱上，前烘110度3分钟;
利用用于微结构定位的第一掩膜版作光刻模板进行光刻蚀：
K11．光刻：打开光刻机，将用于微结构定位的第一掩膜版作光刻模板置于光刻机上，将样品放置在载物台上，进行调平操作，适当调整样品位置使第一掩膜版与硅片对准，进行曝光设置，曝光时间15s，曝光功率2700W，曝光完成后取下样品；
K12.显影：将样品放置于显影液中，显影时间为1min,将被曝光的光刻胶显影掉，使得光刻胶留下所设计的图形即所述微结构的定位及图形，然后用去离子水洗净，用氮气吹干，置于显微镜下观察图形化情况；
K13.深硅刻蚀，将样品放入深硅刻蚀机中，贴好样品，进行工艺设置，气体和功率设置，工艺时间设置，反复刻蚀并观察刻蚀情况，，得到一体成型的设有微结构的基片；
K2.进行各向同性腐蚀，对所述微结构进行尖端化处理，将样品置于HNA腐蚀液中，静置5min，取出样品，观察微结构形貌；
K3. 在所述设有锥状微结构的基片1表面旋涂柔性衬底PI作为第一柔性层2：将硅片置于匀胶机中，吸紧硅片，用胶头滴管吸取适量PI，均匀涂抹在硅片上，PI浓度为15%，需要进行抽真空去除PI中的气体，以免影响后续工艺，转速设置为500转10秒，3500转30秒，取下硅片置于加热板或者烘箱上进行烘烤，80度20分钟，120度20分钟，150度30分钟，180度30分钟，200度10分钟，220度20分钟，250度20分钟，烘烤完成取下硅片置于空气中自然冷却；
K4. 溅射金属层Ti/Au于所述第一柔性层2的外表面：将样品在磁控溅射机中，更改靶位为Ti靶Au靶，抽真空抽到10-6级别，设置Ti溅射厚度为20nm，溅射时间为10S，功率为100W，通入氩气，转速10转/分钟，Au溅射厚度为150nm，功率为100W，通入氩气，转速10转/分钟；工艺运行，观察有辉光即可，工艺停止后进行充气，将样品取出；
利用设有目标图形的第二掩膜版作为模板对金属层Ti/Au进行光刻蚀：
K41.旋涂光刻胶：将样品置于匀胶机中，吸紧硅片，用胶头滴管吸取适量光刻胶AZ5214，均匀涂抹在硅片上，旋完之后放置于加热板或者烘箱上，前烘100度3分钟；
K42.光刻：打开激光直写机，将样品放置在载物台上，进行调平操作，适当调整样品位置，导入设有目标图形的第二掩膜版，进行曝光设置，曝光时间15s，曝光功率1200，曝光完成后取下样品；
K43.显影：将样品放置于显影液中，显影时间为1min,将被曝光的光刻胶显影掉，使得光刻胶留下第二掩膜版所设计的目标图形,然后用去离子水洗净，用氮气吹干，置于显微镜下观察图形化情况；
K44.刻蚀：将Au刻蚀液、Ti刻蚀液分别倒进培养皿中，先将样品置于Au刻蚀液中刻蚀Au，用去离子水洗净，再将样品置于Ti刻蚀液中刻蚀Ti，用去离子水洗净，吹干样品，即在所述第一柔性层2外表面得到导电层3；
K5.在所述导电层3外表面旋涂柔性衬底PI作为第二柔性层6：将硅片置于匀胶机中，吸紧硅片，用胶头滴管吸取适量PI，均匀涂抹在硅片上，PI浓度为10%，转速设置为500转10秒，3500转30秒，取下硅片置于加热板或者烘箱上进行烘烤，80度20分钟，120度20分钟，150度30分钟，180度30分钟，200度10分钟，220度20分钟，250度20分钟，烘烤完成取下硅片置于空气中自然冷却；
K6、将第二金属层溅射于所述第二柔性层6的外表面后导入设有目标图形的第二掩膜版，利用光刻蚀，将所述第二掩膜版的目标图形转移至所述第二金属层，即在所述第二柔性层6外表面得到掩膜层:
K61.溅射Cu掩膜层，将样品在磁控溅射机中，更改靶位为Cu靶，抽真空抽到10-6级别，设置Cu溅射厚度为200nm，溅射时间为10S ,功率为100W，通入氩气，转速10转/分钟;工艺运行，观察有辉光即可，工艺停止后进行充气，将样品取出；
K62.光刻：打开激光直写机，将样品放置在载物台上，进行调平操作，适当调整样品位置，导入设有目标图形的第二掩膜版，进行曝光设置，曝光时间15s，曝光功率1200W，曝光完成后取下样品；
K63.显影：将样品放置于显影液中，显影时间为1min，将被曝光的光刻胶显影掉，使得光刻胶留下第二掩膜版所设计的图形,然后用去离子水洗净，用氮气吹干，置于显微镜下观察图形化情况；
K64.刻蚀Cu：将Cu刻蚀液倒进培养皿中，将样品置于Cu刻蚀液中刻蚀Cu，5s后用去离子水洗净；
K7.刻蚀第一柔性层2及第二柔性层6中未被所述掩膜层遮盖的部分：将样品置于RIE刻蚀机中，通入氧气，功率为60W，刻蚀时间为600s一次，进行刻蚀PI，重复上述步骤并观察，直至PI被完全刻掉；
K8.除去所述掩膜层：将上述样品浸泡于Cu刻蚀液，5min后去除洗净，即得所述包括微结构的柔性温度传感器31。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其他实施例中所包括的某些特征而不是其他特征，但是不同的实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求的保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种包括微结构的柔性温度传感器，其特征在于，包括从下到上依次设置的设有锥状微结构的基片（1）、第一柔性层（2）、导电层（3）、用于覆盖所述导电层（3）的第二柔性层（6），所述锥状微结构（4）一体成型于所述基片，所述锥状微结构（4）的高度大于所述第一柔性层（2）与所述第二柔性层（6）之和，所述导电层（3）包括温度传感器（31）、用于输出温度信号的输出组件（32），所述输出组件包括温度信号接口（33）、一端与所述温度信号接口（33）连接另一端与所述温度传感器（31）连接的温度信号输出导线（34）。
2.根据权利要求1所述的一种包括微结构的柔性温度传感器，其特征在于，所述锥状微结构（4）至少包括4个，所述锥状微结构（4）分布于所述温度传感器（31）周围。
3.根据权利要求2所述的一种包括微结构的柔性温度传感器，其特征在于，所述锥状微结构（4）的高度相等。
4.根据权利要求3所述的一种包括微结构的柔性温度传感器，其特征在于，所述锥状微结构（4）的高度为80-200μm。
5.根据权利要求1所述的一种包括微结构的柔性温度传感器，其特征在于，所述温度信号输出导线（34）为蛇形导线。
6.根据权利要求1所述的包括微结构的柔性温度传感器，其特征在于，所述设有锥状微结构的基片（1）的制备方法如下：
S1.在硅片上旋涂光刻胶，利用用于微结构定位的第一掩膜版作光刻模板进行光刻蚀，得到一体成型的设有微结构的基片；
S2.将所述设有微结构的基片置于HNA溶液中，进行各向同性腐蚀，尖端化所述微结构，即得设有锥状微结构的基片（1）。
7.一种如权利要求1-5任一项所述的包括微结构的柔性温度传感器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
K1.在硅片上旋涂光刻胶，利用用于微结构定位的第一掩膜版作光刻模板进行光刻蚀，得到一体成型的设有微结构的基片；
K2.将所述设有微结构的基片置于HNA溶液中，进行各向同性腐蚀，尖端化所述微结构，即得设有锥状微结构的基片（1）；
K3. 在所述设有锥状微结构的基片（1）表面旋涂柔性衬底PI作为第一柔性层（2）；
K4. 将第一金属层溅射于所述第一柔性层（2）的外表面后导入设有目标图形的第二掩膜版中，利用光刻蚀，将所述第二掩膜版上的目标图形转移至所述第一金属层，即在所述第一柔性层（2）外表面得到导电层（3）；
K5.在所述导电层（3）外表面旋涂柔性衬底PI作为第二柔性层（6）；
K6.将第二金属层溅射于所述第二柔性层（6）的外表面后导入设有目标图形的第二掩膜版，利用光刻蚀，将所述第二掩膜版的目标图形转移至所述第二金属层，即在所述第二柔性层（6）外表面得到掩膜层；
K7.刻蚀第一柔性层（2）及第二柔性层（6）中未被所述掩膜层遮盖的部分；
K8.除去所述掩膜层，即得所述包括微结构的柔性温度传感器。
8.根据权利要求7所述的一种包括微结构的柔性温度传感器的制备方法，其特征在于，所述第二掩膜版的目标图形与温度传感器（31）及用于输出温度信号的输出组件（32）呈现的图形对应。
9.根据权利要求7所述的一种包括微结构的柔性温度传感器的制备方法，其特征在于，所述第一金属层为Ti/Au层。
10.根据权利要求7所述的一种包括微结构的柔性温度传感器的制备方法，其特征在于，所述第二金属层为Cu层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210165247.3A CN114532997A (zh) | 2022-02-23 | 2022-02-23 | 一种包括微结构的柔性温度传感器及制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210165247.3A CN114532997A (zh) | 2022-02-23 | 2022-02-23 | 一种包括微结构的柔性温度传感器及制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114532997A true CN114532997A (zh) | 2022-05-27 |
Family
ID=81677910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210165247.3A Pending CN114532997A (zh) | 2022-02-23 | 2022-02-23 | 一种包括微结构的柔性温度传感器及制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114532997A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116399560A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-07-07 | 常州市丰兆电子科技有限公司 | 一种汽车led大灯散热性能测试装置及其测试方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102387746A (zh) * | 2009-02-09 | 2012-03-21 | 爱德华兹生命科学公司 | 分析物传感器和制作方法 |
| CN102499667A (zh) * | 2011-10-20 | 2012-06-20 | 中国科学院半导体研究所 | 柔性皮肤表面干电极及制备方法 |
| CN103385699A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-11-13 | 上海交通大学 | 柔性电阻式mems温度传感器阵列及其制备方法 |
| US20160278651A1 (en) * | 2014-03-28 | 2016-09-29 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Epidermal Sensor System and Process |
| CN110179454A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-08-30 | 华中科技大学 | 一种超薄、高信噪比的柔性运动健康监测系统 |
| CN113460950A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-01 | 杭州电子科技大学温州研究院有限公司 | 用于心血管疾病监测的柔性可穿戴心电极及其制备方法 |
| CN113855031A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-31 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 柔性微针电极及其制备方法 |
| CN114041799A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-15 | 南京大学 | 用于柔性传感器中电气互联的可拉伸图案化金属导线及加工工艺 |
-
2022
- 2022-02-23 CN CN202210165247.3A patent/CN114532997A/zh active Pending
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102387746A (zh) * | 2009-02-09 | 2012-03-21 | 爱德华兹生命科学公司 | 分析物传感器和制作方法 |
| CN102499667A (zh) * | 2011-10-20 | 2012-06-20 | 中国科学院半导体研究所 | 柔性皮肤表面干电极及制备方法 |
| CN103385699A (zh) * | 2013-07-30 | 2013-11-13 | 上海交通大学 | 柔性电阻式mems温度传感器阵列及其制备方法 |
| US20160278651A1 (en) * | 2014-03-28 | 2016-09-29 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Epidermal Sensor System and Process |
| CN110179454A (zh) * | 2019-04-23 | 2019-08-30 | 华中科技大学 | 一种超薄、高信噪比的柔性运动健康监测系统 |
| CN113460950A (zh) * | 2021-07-02 | 2021-10-01 | 杭州电子科技大学温州研究院有限公司 | 用于心血管疾病监测的柔性可穿戴心电极及其制备方法 |
| CN113855031A (zh) * | 2021-09-18 | 2021-12-31 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 柔性微针电极及其制备方法 |
| CN114041799A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-15 | 南京大学 | 用于柔性传感器中电气互联的可拉伸图案化金属导线及加工工艺 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116399560A (zh) * | 2023-06-07 | 2023-07-07 | 常州市丰兆电子科技有限公司 | 一种汽车led大灯散热性能测试装置及其测试方法 |
| CN116399560B (zh) * | 2023-06-07 | 2023-09-15 | 常州市丰兆电子科技有限公司 | 一种汽车led大灯散热性能测试装置及其测试方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5100340B2 (ja) | 自己付着性電極及びそれの製造方法 | |
| US20020136863A1 (en) | Silicon microlancet device and method of construction | |
| CN114532997A (zh) | 一种包括微结构的柔性温度传感器及制备方法 | |
| CN102530848A (zh) | 一种仿蚊子嘴空心微针阵列的制作方法 | |
| CN108186006B (zh) | 一种半柔性金属干式生物医用电极及其制造方法 | |
| CN113855031A (zh) | 柔性微针电极及其制备方法 | |
| CN110118624A (zh) | 一种压力传感器及其制备方法 | |
| US20230263432A1 (en) | Needles for measurement of body fluid analytes such as glucose | |
| CN113155327B (zh) | 一种仿生微阵列柔性电极及其制备方法、柔性压力传感器 | |
| CN110558993A (zh) | 一种用于血糖监测的普鲁士蓝微针电极、其制备方法、血糖监测贴片及其制备方法 | |
| CN109091135A (zh) | 基于mems技术的心音心电微型原位同步检测传感器 | |
| CN114795222A (zh) | 一种具有绝缘薄膜的微针阵列电极及其制备方法 | |
| CN102289148A (zh) | 植入式微针尖电极及其制作方法 | |
| CN110346079A (zh) | 基于预拉伸方法的电容型柔性压力传感器及其制备方法和应用 | |
| CN112221010B (zh) | 一种采用金属辅助湿法刻蚀制备硅基微针的制备方法及其应用 | |
| US20210106259A1 (en) | Electrically functional polymer microneedle array | |
| CN113358725A (zh) | 一种柔性电化学葡萄糖传感器电极及其制备方法 | |
| CN108751120B (zh) | 一种硅基微针阵列贴片的制备方法 | |
| CN107049297B (zh) | 一种微针系统的制备方法 | |
| WO2020238948A1 (zh) | 微电极膜片的制备方法 | |
| CN217359718U (zh) | 一种柔性微针贴片和柔性可穿戴传感器 | |
| CN104874098A (zh) | 一种空心金属微针及其批量制备方法 | |
| CN109171699B (zh) | 一种蚕丝微针电极及其制备方法 | |
| CN114391852B (zh) | 柔性多模态信号采集器、及其制备方法和用途 | |
| Huang et al. | Parylene coated silicon probes for neural prosthesis |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |