>[0059]优选地，通过金丝球压焊使位于硅片的阳极面印刷电路板8的焊盘与所述阳极连接，并通过金丝球压焊使位于硅片的阴极面印刷电路板的焊盘与所述阴极连接。优选地，单片复合敏感电极I的阳极面(正面)与阴极面(背面)都通过(金)引线9与印刷电路板8的(金)焊盘10相连。
[0060]图3是本发明的用敏感电极器件组装的电化学加速度计敏感核心的示意图。
[0061]图3左侧是电化学加速度计敏感核心的立体图，图3右侧是电化学加速度计敏感核心的分解立体图。根据本发明的一个实施方式，如图3所示的电化学加速度计敏感核心包括两个本发明的基于MEMS技术的单片复合敏感电极的敏感电极器件7(也可称其为组装电极)和一个弹性O形圈11。
[0062]具体而言，本发明的加速度计敏感核心包括两个叠在一起的敏感电极器件7，其中，两个(敏感电极器件7中的)单片复合敏感电极构成两个阴、阳电极对，排列的方式为阳极-阴极-阴极-阳极;其中，在两个敏感电极器件7之间放置一个弹性O形圈11，通过机械压紧的方式保证弹性O形圈11与两个敏感电极器件7之间的密封性。
[0063]在本发明的加速度计敏感核心中，将电化学加速度计敏感核心所需的硅片减少到两层，工艺难度显著降低。另外，可以方便地改变阴阳极的间距，优化器件性能。而且，两层硅片之间不需要粘连键合，避免了液态胶(如硅橡胶)的使用，因而避免了碘被胶吸附所引起的器件失效的问题。
[0064]图4是本发明单片复合敏感电极的一种MEMS工艺流程图。
[0065]如图4所示，根据本发明的一个实施方式，提供一种单片复合敏感电极制造方法，包括以下步骤:
[0066]步骤SlOl，在硅片的阳极面覆盖一个二氧化硅层，如图4中a所示。
[0067]优选地，在厚度为130μπι的高阻硅片4上用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法生长二氧化硅层5。
[0068]步骤S102，在二氧化硅层5上面旋涂光刻胶12，如图4中b所示。
[0069 ] 步骤SI 03，对光刻胶12曝光并显影，完成图形化，如图4中c所示。
[0070]步骤SI04，在阳极面上溅射铂6，如图4中d所示。
[0071]步骤S105，剥离光刻胶上的铂，其余的铂形成阳极，如图4中e所示。
[0072]步骤S106，在阳极的铂表面上制作光刻胶掩膜，如图4中f所示。
[0073]步骤S107，去除光刻胶掩膜未覆盖处的二氧化硅5，如图4中g所示。
[0074]优选地，用反应离子刻蚀(RIE)方法去除二氧化硅5。
[0075]步骤S108，刻蚀硅片，形成阳极表面的阳极孔，如图4中h所示。
[0076]优选地，用深反应离子刻蚀(DRIE)方法刻蚀硅片4，刻蚀深度为50μπι，形成阳极表面的阳极孔2。
[0077]步骤S109，从硅片的阴极面刻蚀阴极孔3直至与阳极表面的阳极孔2相通形成通孔，如图4中i所示。
[0078]优选地，从阴极面用DR正方法刻蚀出阴极孔3直至刻穿形成通孔。
[0079]步骤S110，在阴极面上溅射铂，形成阴极，如图4中m所示。
[0080]图5是本发明单片复合敏感电极的另一种MEMS工艺流程图。
[0081]如图5所示，根据本发明的一个实施方式，提供一种单片复合敏感电极制造方法，，包括以下步骤:
[0082]步骤S201，在硅片4的阳极面覆盖一个二氧化硅层5，如图5中a所不。
[0083]优选地，在厚度为130μπι的高阻硅片4上用PECVD方法生长一层二氧化硅5。
[0084]步骤S202，在二氧化硅层5上面旋涂光刻胶12，如图5中b所示。
[0085]步骤S203，对光刻胶12曝光并显影，完成图形化，如图5中c所示。
[0086]步骤S204，在阳极面上溅射铂6，如图5中d所示。
[0087 ]步骤S205，剥离光刻胶12上的铂，其余的铂形成阳极，如图5中e所示。
[0088]步骤S206，在阳极的铂表面上制作光刻胶掩膜，如图5中f所示。
[0089]步骤S207，去除光刻胶掩膜未覆盖处的二氧化硅5，如图5中g所示。
[0090]优选地，用RIE方法去除二氧化硅5。
[0091]步骤S208，刻蚀硅片4，其中，刻蚀硅片4时光刻胶掩膜开窗的孔径为阴极孔的孔径，如图5中h所示。
[0092]优选地，用DRIE方法刻蚀硅片4，刻蚀深度为80μπι。
[0093]步骤S209，曝光去除部分光刻胶，其中，去除部分光刻胶时窗口的孔径为阳极孔的孔径，如图5中j所示。
[0094]步骤S210，从阳极面去除暴露出的二氧化硅层5(k)。优选地，从阳极面用RIE方法去除二氧化娃层5，如图5中k所示。
[0095]步骤S211，从阳极面刻蚀硅片4，直至将硅片4刻穿，如图5中I所示。
[0096]优选地，从阳极面用DRIE方法刻蚀硅片4，直至将硅片4刻穿。
[0097]步骤S212，从背面溅射铂6，形成阴极，如图5中m所示。
[0098]当然，可替换地，所述等离子体增强化学气相沉积(PECVD)生长二氧化硅可以由热氧化完成；另外，也可以生成氮化硅作为绝缘层。此外，上述的孔径大小、刻蚀深度、二氧化硅层的厚度等都可以作适当调整。
[0099]本发明公开了一种基于MEMS技术的电化学加速度计单片复合敏感电极及其制造方法。该方法在单个硅片上制作出两个电极，分别用作阳极与阴极，形成单片复合敏感电极。电化学加速度计敏感核心包含两对阴阳电极，组装时在两个单片复合电极之间放置一个O型弹性密封圈，通过机械压紧密封的方式完成两对阴阳电极的组装。复合电极采用MEMS技术进行制作，包括深刻蚀工艺(刻蚀通孔形成电解液流动的通道)、溅射工艺(在基底圆片的两侧溅射金属制作阴阳电极)、PECVD工艺或者热氧化工艺(在圆片表面制作绝缘层)等。这种将阴阳电极集成在同一个硅片的方法，不仅可以大大减少硅片数量从而大幅度降低组装难度，而且可以方便地改变阴阳极的间距从而优化器件性能。两个敏感电极器件组装时，在两者之间放置一个弹性O形圈，采用机械压紧方式进行密封，由于不使用液态胶，不仅提高了组装效率而且避免了器件由于电解质被胶吸附所引起的失效问题。
[0100]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种单片复合敏感电极，其特征在于，包括硅片，该硅片具有阳极面和阴极面，所述阳极面设有阳极，所述阴极面设有阴极。2.根据权利要求1所述的复合敏感电极，其特征在于，所述阳极面上设有二氧化硅层或氮化硅层，所述二氧化硅层或氮化硅层上设有铂层作为阳极，所述阳极面开有若干阳极孔。3.根据权利要求2所述的复合敏感电极，其特征在于，所述阴极面上设有铂层，所述阴极面开有若干阴极孔，所述阴极孔的侧壁也覆有铂层，阴极面上的铂层和阴极孔的侧壁上的铂层一起构成阴极;所述阴极孔与所述阳极孔相通，形成电解液流动的通道。4.根据权利要求3所述的复合敏感电极，其特征在于，所述阴极孔的孔径小于所述阳极孔的孔径。5.根据权利要求4所述的复合敏感电极，其特征在于，所述阴极孔的数量多于所述阳极孔的数量，并且一个阳极孔与多个阴极孔相通。6.一种敏感电极器件，其特征在于，包括: 单片复合敏感电极，其包括硅片，该硅片具有阳极面和阴极面，所述阳极面设有阳极，所述阴极面设有阴极； 两个印刷电路板，一个印刷电路板组装到所述单片复合敏感电极的硅片的阳极面并与所述阳极连接，另一个印刷电路板组装到所述单片复合敏感电极的硅片的阴极面并与所述阴极连接。7.根据权利要求6所述的敏感电极器件，其特征在于，通过金丝球压焊使位于硅片的阳极面印刷电路板的焊盘与所述阳极连接，并通过金丝球压焊使位于硅片的阴极面印刷电路板的焊盘与所述阴极连接。8.—种电化学加速度计敏感核心，其特征在于，包括两个叠在一起的如权利要求6所述的敏感电极器件，其中，两个单片复合敏感电极构成两个阴、阳电极对，排列的方式为阳极-阴极-阴极-阳极;其中，在两个敏感电极器件之间放置一个弹性O形圈，通过机械压紧的方式保证弹性O形圈与两个敏感电极器件之间的密封性。9.一种单片复合敏感电极制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤SlOl，在硅片的阳极面覆盖一个二氧化硅层； 步骤S102，在二氧化硅层上面旋涂光刻胶； 步骤S103，对光刻胶曝光并显影，完成图形化； 步骤S104，在阳极面上溅射铂； 步骤S105，剥离光刻胶上的铂，其余的铂形成阳极； 步骤S106，在阳极的铂表面上制作光刻胶掩膜； 步骤S107，去除光刻胶掩膜未覆盖处的二氧化硅； 步骤S108，刻蚀硅片，形成阳极表面的阳极孔； 步骤S109，从硅片的阴极面刻蚀阴极孔直至与阳极表面的阳极孔相通形成通孔；以及 步骤SI 10，在阴极面上溅射铂，形成阴极。10.一种单片复合敏感电极制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤S201，在硅片的阳极面覆盖一个二氧化硅层； 步骤S202，在二氧化硅层上面旋涂光刻胶； 步骤S203，对光刻胶曝光并显影，完成图形化； 步骤S204，在阳极面上溅射铂； 步骤S205，剥离光刻胶上的铂，其余的铂形成阳极； 步骤S206，在阳极的铂表面上制作光刻胶掩膜； 步骤S207，去除光刻胶掩膜未覆盖处的二氧化硅； 步骤S208，刻蚀硅片，其中，刻蚀硅片时光刻胶掩膜开窗的孔径为阴极孔的孔径； 步骤S209，曝光去除部分光刻胶，其中，去除部分光刻胶时窗口的孔径为阳极孔的孔径； 步骤S210，从阳极面去除暴露出的二氧化硅层； 步骤S211，从阳极面刻蚀硅片，直至将硅片刻穿； 步骤S212，在硅片的阴极面上溅射铂，形成阴极。
【专利摘要】本发明公开了单片复合敏感电极及其制造方法，还公开了基于该单片复合敏感电极的敏感电极器件和电化学加速度计敏感核心。本发明单片复合敏感电极基于硅片进行制作，加工完成后该硅片具有阳极面和阴极面，所述阳极面设有阳极，所述阴极面设有阴极。电化学加速度计敏感核心包含两对阴阳电极，组装时在两个单片复合电极之间放置一个O型弹性密封圈，通过机械压紧密封的方式完成两对阴阳电极的组装。这种将阴阳电极集成在同一个硅片的方法，不仅可以大大减少硅片数量从而大幅度降低组装难度，而且可以方便地改变阴阳极的间距从而优化器件性能。
【IPC分类】B81C1/00, G01P15/08, B81B1/00
【公开号】CN105540526
【申请号】CN201511017173
【发明人】陈德勇, 邓涛, 王军波, 陈健, 李光磊, 孙振源
【申请人】中国科学院电子学研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月29日
[0060]图3是本发明的用敏感电极器件组装的电化学加速度计敏感核心的示意图。
[0061]图3左侧是电化学加速度计敏感核心的立体图，图3右侧是电化学加速度计敏感核心的分解立体图。根据本发明的一个实施方式，如图3所示的电化学加速度计敏感核心包括两个本发明的基于MEMS技术的单片复合敏感电极的敏感电极器件7(也可称其为组装电极)和一个弹性O形圈11。
[0062]具体而言，本发明的加速度计敏感核心包括两个叠在一起的敏感电极器件7，其中，两个(敏感电极器件7中的)单片复合敏感电极构成两个阴、阳电极对，排列的方式为阳极-阴极-阴极-阳极;其中，在两个敏感电极器件7之间放置一个弹性O形圈11，通过机械压紧的方式保证弹性O形圈11与两个敏感电极器件7之间的密封性。
[0063]在本发明的加速度计敏感核心中，将电化学加速度计敏感核心所需的硅片减少到两层，工艺难度显著降低。另外，可以方便地改变阴阳极的间距，优化器件性能。而且，两层硅片之间不需要粘连键合，避免了液态胶(如硅橡胶)的使用，因而避免了碘被胶吸附所引起的器件失效的问题。
[0064]图4是本发明单片复合敏感电极的一种MEMS工艺流程图。
[0065]如图4所示，根据本发明的一个实施方式，提供一种单片复合敏感电极制造方法，包括以下步骤:
[0066]步骤SlOl，在硅片的阳极面覆盖一个二氧化硅层，如图4中a所示。
[0067]优选地，在厚度为130μπι的高阻硅片4上用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)方法生长二氧化硅层5。
[0068]步骤S102，在二氧化硅层5上面旋涂光刻胶12，如图4中b所示。
[0069 ] 步骤SI 03，对光刻胶12曝光并显影，完成图形化，如图4中c所示。
[0070]步骤SI04，在阳极面上溅射铂6，如图4中d所示。
[0071]步骤S105，剥离光刻胶上的铂，其余的铂形成阳极，如图4中e所示。
[0072]步骤S106，在阳极的铂表面上制作光刻胶掩膜，如图4中f所示。
[0073]步骤S107，去除光刻胶掩膜未覆盖处的二氧化硅5，如图4中g所示。
[0074]优选地，用反应离子刻蚀(RIE)方法去除二氧化硅5。
[0075]步骤S108，刻蚀硅片，形成阳极表面的阳极孔，如图4中h所示。
[0076]优选地，用深反应离子刻蚀(DRIE)方法刻蚀硅片4，刻蚀深度为50μπι，形成阳极表面的阳极孔2。
[0077]步骤S109，从硅片的阴极面刻蚀阴极孔3直至与阳极表面的阳极孔2相通形成通孔，如图4中i所示。
[0078]优选地，从阴极面用DR正方法刻蚀出阴极孔3直至刻穿形成通孔。
[0079]步骤S110，在阴极面上溅射铂，形成阴极，如图4中m所示。
[0080]图5是本发明单片复合敏感电极的另一种MEMS工艺流程图。
[0081]如图5所示，根据本发明的一个实施方式，提供一种单片复合敏感电极制造方法，，包括以下步骤:
[0082]步骤S201，在硅片4的阳极面覆盖一个二氧化硅层5，如图5中a所不。
[0083]优选地，在厚度为130μπι的高阻硅片4上用PECVD方法生长一层二氧化硅5。
[0084]步骤S202，在二氧化硅层5上面旋涂光刻胶12，如图5中b所示。
[0085]步骤S203，对光刻胶12曝光并显影，完成图形化，如图5中c所示。
[0086]步骤S204，在阳极面上溅射铂6，如图5中d所示。
[0087 ]步骤S205，剥离光刻胶12上的铂，其余的铂形成阳极，如图5中e所示。
[0088]步骤S206，在阳极的铂表面上制作光刻胶掩膜，如图5中f所示。
[0089]步骤S207，去除光刻胶掩膜未覆盖处的二氧化硅5，如图5中g所示。
[0090]优选地，用RIE方法去除二氧化硅5。
[0091]步骤S208，刻蚀硅片4，其中，刻蚀硅片4时光刻胶掩膜开窗的孔径为阴极孔的孔径，如图5中h所示。
[0092]优选地，用DRIE方法刻蚀硅片4，刻蚀深度为80μπι。
[0093]步骤S209，曝光去除部分光刻胶，其中，去除部分光刻胶时窗口的孔径为阳极孔的孔径，如图5中j所示。
[0094]步骤S210，从阳极面去除暴露出的二氧化硅层5(k)。优选地，从阳极面用RIE方法去除二氧化娃层5，如图5中k所示。
[0095]步骤S211，从阳极面刻蚀硅片4，直至将硅片4刻穿，如图5中I所示。
[0096]优选地，从阳极面用DRIE方法刻蚀硅片4，直至将硅片4刻穿。
[0097]步骤S212，从背面溅射铂6，形成阴极，如图5中m所示。
[0098]当然，可替换地，所述等离子体增强化学气相沉积(PECVD)生长二氧化硅可以由热氧化完成；另外，也可以生成氮化硅作为绝缘层。此外，上述的孔径大小、刻蚀深度、二氧化硅层的厚度等都可以作适当调整。
[0099]本发明公开了一种基于MEMS技术的电化学加速度计单片复合敏感电极及其制造方法。该方法在单个硅片上制作出两个电极，分别用作阳极与阴极，形成单片复合敏感电极。电化学加速度计敏感核心包含两对阴阳电极，组装时在两个单片复合电极之间放置一个O型弹性密封圈，通过机械压紧密封的方式完成两对阴阳电极的组装。复合电极采用MEMS技术进行制作，包括深刻蚀工艺(刻蚀通孔形成电解液流动的通道)、溅射工艺(在基底圆片的两侧溅射金属制作阴阳电极)、PECVD工艺或者热氧化工艺(在圆片表面制作绝缘层)等。这种将阴阳电极集成在同一个硅片的方法，不仅可以大大减少硅片数量从而大幅度降低组装难度，而且可以方便地改变阴阳极的间距从而优化器件性能。两个敏感电极器件组装时，在两者之间放置一个弹性O形圈，采用机械压紧方式进行密封，由于不使用液态胶，不仅提高了组装效率而且避免了器件由于电解质被胶吸附所引起的失效问题。
[0100]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种单片复合敏感电极，其特征在于，包括硅片，该硅片具有阳极面和阴极面，所述阳极面设有阳极，所述阴极面设有阴极。2.根据权利要求1所述的复合敏感电极，其特征在于，所述阳极面上设有二氧化硅层或氮化硅层，所述二氧化硅层或氮化硅层上设有铂层作为阳极，所述阳极面开有若干阳极孔。3.根据权利要求2所述的复合敏感电极，其特征在于，所述阴极面上设有铂层，所述阴极面开有若干阴极孔，所述阴极孔的侧壁也覆有铂层，阴极面上的铂层和阴极孔的侧壁上的铂层一起构成阴极;所述阴极孔与所述阳极孔相通，形成电解液流动的通道。4.根据权利要求3所述的复合敏感电极，其特征在于，所述阴极孔的孔径小于所述阳极孔的孔径。5.根据权利要求4所述的复合敏感电极，其特征在于，所述阴极孔的数量多于所述阳极孔的数量，并且一个阳极孔与多个阴极孔相通。6.一种敏感电极器件，其特征在于，包括: 单片复合敏感电极，其包括硅片，该硅片具有阳极面和阴极面，所述阳极面设有阳极，所述阴极面设有阴极； 两个印刷电路板，一个印刷电路板组装到所述单片复合敏感电极的硅片的阳极面并与所述阳极连接，另一个印刷电路板组装到所述单片复合敏感电极的硅片的阴极面并与所述阴极连接。7.根据权利要求6所述的敏感电极器件，其特征在于，通过金丝球压焊使位于硅片的阳极面印刷电路板的焊盘与所述阳极连接，并通过金丝球压焊使位于硅片的阴极面印刷电路板的焊盘与所述阴极连接。8.—种电化学加速度计敏感核心，其特征在于，包括两个叠在一起的如权利要求6所述的敏感电极器件，其中，两个单片复合敏感电极构成两个阴、阳电极对，排列的方式为阳极-阴极-阴极-阳极;其中，在两个敏感电极器件之间放置一个弹性O形圈，通过机械压紧的方式保证弹性O形圈与两个敏感电极器件之间的密封性。9.一种单片复合敏感电极制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤SlOl，在硅片的阳极面覆盖一个二氧化硅层； 步骤S102，在二氧化硅层上面旋涂光刻胶； 步骤S103，对光刻胶曝光并显影，完成图形化； 步骤S104，在阳极面上溅射铂； 步骤S105，剥离光刻胶上的铂，其余的铂形成阳极； 步骤S106，在阳极的铂表面上制作光刻胶掩膜； 步骤S107，去除光刻胶掩膜未覆盖处的二氧化硅； 步骤S108，刻蚀硅片，形成阳极表面的阳极孔； 步骤S109，从硅片的阴极面刻蚀阴极孔直至与阳极表面的阳极孔相通形成通孔；以及 步骤SI 10，在阴极面上溅射铂，形成阴极。10.一种单片复合敏感电极制造方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤S201，在硅片的阳极面覆盖一个二氧化硅层； 步骤S202，在二氧化硅层上面旋涂光刻胶； 步骤S203，对光刻胶曝光并显影，完成图形化； 步骤S204，在阳极面上溅射铂； 步骤S205，剥离光刻胶上的铂，其余的铂形成阳极； 步骤S206，在阳极的铂表面上制作光刻胶掩膜； 步骤S207，去除光刻胶掩膜未覆盖处的二氧化硅； 步骤S208，刻蚀硅片，其中，刻蚀硅片时光刻胶掩膜开窗的孔径为阴极孔的孔径； 步骤S209，曝光去除部分光刻胶，其中，去除部分光刻胶时窗口的孔径为阳极孔的孔径； 步骤S210，从阳极面去除暴露出的二氧化硅层； 步骤S211，从阳极面刻蚀硅片，直至将硅片刻穿； 步骤S212，在硅片的阴极面上溅射铂，形成阴极。
【专利摘要】本发明公开了单片复合敏感电极及其制造方法，还公开了基于该单片复合敏感电极的敏感电极器件和电化学加速度计敏感核心。本发明单片复合敏感电极基于硅片进行制作，加工完成后该硅片具有阳极面和阴极面，所述阳极面设有阳极，所述阴极面设有阴极。电化学加速度计敏感核心包含两对阴阳电极，组装时在两个单片复合电极之间放置一个O型弹性密封圈，通过机械压紧密封的方式完成两对阴阳电极的组装。这种将阴阳电极集成在同一个硅片的方法，不仅可以大大减少硅片数量从而大幅度降低组装难度，而且可以方便地改变阴阳极的间距从而优化器件性能。
【IPC分类】B81C1/00, G01P15/08, B81B1/00
【公开号】CN105540526
【申请号】CN201511017173
【发明人】陈德勇, 邓涛, 王军波, 陈健, 李光磊, 孙振源
【申请人】中国科学院电子学研究所
【公开日】2016年5月4日
【申请日】2015年12月29日
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本文用于企业家、创业者技术爱好者查询，结果仅供参考。