基于柔性MEMS技术的三维流体应力传感器及其阵列

摘要

本发明公开一种基于柔性MEMS技术的三维流体应力传感器及其阵列，包括电容式压应力传感器和热剪切应力传感器，电容式压应力传感器包括位于上电极层的上极板、压应力敏感膜和下电极层的下极板，支撑结构层形成压应力传感器的空腔结构；热剪切应力传感器由呈正方形排列的四组双热线电阻组成，热线电阻信号通过引线柱从柔性衬底引入检测电路。本发明基于柔性衬底技术和背线引接技术，采用MEMS加工技术和键合技术；通过电容信号的变化测量出流体压应力的大小，通过双热线电阻的变化测量出平面内二维剪切应力的大小和方向，电容信号和剪切应力信号分别引入检测电路中互不干扰；具有较高的分辨率、体积小、低成本批量加工的优点。

主权项

一种三维流体应力传感器构成的阵列，其特征是：所述三维流体应力传感器，包括电容式压应力传感器和热剪切应力传感器，这两部分通过MEMS一体化加工技术集成在一起，该三维流体应力传感器表面有一层保护膜；其中：所述电容式压应力传感器包括位于上电极层的上极板、压应力敏感膜和下电极层的下极板组成，支撑结构层形成了压应力传感器的空腔结构，电容信号通过下极板的检测电极对引到检测电路，上极板无需信号引出；所述热剪切应力传感器由四组双热线电阻组成，四组双热线位于所述电容式压应力传感器的上极板四周，呈正方形排列，相邻两组构成一组正交关系，热线电阻信号通过引线柱从柔性衬底引入检测电路，实现二维剪切应力的矢量测量；所述的阵列为N X M矩形阵列，每个测量单元包含一个电容式压应力传感器和四组双热线组成的热剪切应力传感器，每个测量单元的信号分别引入检测电路，通过检测电路实现阵列式扫描检测。