[发明专利]一种基于柔性基板的无源无线压力传感器的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压力传感器的制备方法，具体来说，涉及一种基于柔性基板的无源无线压力传感器的制备方法。

技术背景

压力传感器广泛应用于多种场合，在有些特殊应用场合，比如：人体内部、食品包装等密封环境，需要压力传感器具备无线遥测能力。目前无线遥测压力传感器包括两大类：有源遥测和无源遥测。有源遥测是指传感系统中带有电源，这种遥测方式可以双向长距离传输传感器信号，但是其系统复杂、尺寸大，而且电池需要更换。无源遥测是指传感系统中没有电源，利用电感耦合或射频（RF）反射调制实现信号的获取，这种遥测方式信号传输距离短，但是体积小、不需要更换电池，理论上可以无限期工作。其中，LC无源无线压力传感器是无源遥测中的最主要的一类。LC无源无线压力传感器通常是由一个压力敏感电容和一个电感线圈构成的LC谐振回路，电感线圈即作为LC回路中的电感元件，同时也承担着压力信号的无线输出功能。当压力发生变化时，电容随着改变，进而影响LC回路的谐振频率，并通过电感耦合的方式把信号传递出去。

目前，LC无源无线压力传感器通常是由微电子机械加工（文中简称：MEMS）压敏电容和电感构成。该电感可以是和电容传感器集成在一起的片上电感，但是这种电感一般很难获得较高的品质因数Q，从而限制了器件的整体特性；另外也可以采用外部绕制的金属丝电感线圈，但是这将使得器件的尺寸增加，而且难以批量加工。另外目前常用多晶硅作为变形极板，力学性能不如柔性基板，且柔性基板的厚度可以灵活改变。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于柔性基板的无源无线压力传感器的制备方法，该制备方法可批量化、大规模生产电容式压力传感器，工艺简单，并且一致性、可靠性高。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种基于柔性基板的无源无线压力传感器的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

步骤10）制备上柔性基板：选取一块柔性基板，然后在该柔性基板的上表面电镀一层上金属层，并采用刻蚀工艺，在上金属层上光刻形成电容上极板、带有内连接线和外连接线的平面电感线圈，平面电感线圈的内连接线与电容上极板连接，接着在该柔性基板钻孔，形成上通孔，上通孔和平面电感线圈的外连接线的末端位于相同位置，从而制得上柔性基板；

步骤20）制备中柔性基板：选取第二块柔性基板，然后在该柔性基板上钻孔，形成空腔和中通孔，从而制得中柔性基板；

步骤30）制备下柔性基板：选取第三块柔性基板，然后采用电镀工艺，在该柔性基板的下表面电镀一层下金属层，随后采用刻蚀工艺，在下金属层上光刻电容下极板和下连接线，接着在下柔性基板钻孔，形成下通孔，下通孔与下连接线的末端位于相同位置，从而制得下柔性基板；

步骤40）制成电容：将步骤10）制得的上柔性基板、步骤20）制得的中柔性基板和步骤30）制得的下柔性基板按照从上向下的顺序排布，并使得上柔性基板的上通孔、中柔性基板的中通孔和下柔性基板的下通孔相通，中柔性基板的空腔位于上柔性基板的电容上极板和下柔性基板的电容下极板之间，且上柔性基板的电容上极板和下柔性基板的电容下极板相对，然后采用层压工艺，对上柔性基板、中柔性基板和下柔性基板层压，使得上柔性基板、中柔性基板和下柔性基板固定连接，制成压力传感器的电容；

步骤50）制成压力传感器：采用电镀工艺，电镀上通孔、中通孔和下通孔，形成导线，该导线将外连接线和下连接线连接，形成振荡回路，制成无源无线压力传感器。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）可以批量化、大规模生产。本发明制备方法采用柔性基板作为无源无线传感器的上下电容基板，制成电容式压力传感器。通过对基板上电镀金属，并且刻蚀形成电感，构成无源无线压力传感器。该压力传感器不需要复杂的MEMS工艺，通过层压形成空腔，工艺简单，可以实现批量化大规模生产。

（2）性能佳。本发明的制备方法制备的传感器，电容的上下极板采用柔性基板，其力学特性和长期稳定性远高于通常所用的多晶硅材料。另外，柔性基板的厚度方便调整，可以方便改变电容值。电容的面积小。本电容中包含空腔、上柔性基板和下柔性基板，上柔性基板和下柔性基板介电系数高，所以电容值较大，相对于制作同样要求的电容值，电容面积可以做的较小。