硅基电容式声发射传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种硅基电容式声发射传感器及其制备方法，包括：声发射敏感膜；停靠环，位于声发射敏感膜的下表面；边框，位于声发射敏感膜外围，且与声发射敏感膜相隔一定的间距；边框的上表面设有上电极，下表面设有第一绝缘层；支撑膜，位于声发射敏感膜与边框之间；下电极硅片，下表面设有下电极，上表面设有第二绝缘层；第二绝缘层与第一绝缘层上下对应，且通过焊料层焊接在一起。支撑膜在大气压作用下变形，使得停靠环贴置于下电极硅片的上表面，声发射信号可以较好地耦合到声发射敏感膜上；在大气压作用下停靠环贴置于下电极硅片的上表面之后，声发射敏感膜与下电极硅片之间形成亚微米/纳米间隙，可极大地提高传感器的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
硅基电容式声发射传感器及其制备方法
本专利技术涉及传感器领域，特别是涉及一种硅基电容式声发射传感器及其制备方法。
技术介绍
声发射传感器通过测量材料中缺陷在变化过程中发出的声振动信号可以实现对活动缺陷的检测甚至定位，是一种有重要应用前景的传感器。缺陷在变化过程中发出的声振动信号，也就是声发射信号，是非常微弱的，其振幅在10-9～10-12米的量级。作为比较，硅的平均晶格常数是5.4×10-10米。现有的声发射传感器一般采用压电材料制作，但是压电材料不易与电路集成，并且压电式传感器的价格也较为昂贵。利用硅微机电技术制作的硅基电容式声发射传感器便于大批量制造，便于与电路集成，也便于制作阵列式传感器，是有发展前景的技术。硅基电容式声发射传感器的挑战在于，一般的硅基传感器的敏感电容间隙在微米量级，用来检测10-9～10-12米量级的声振动信号时，灵敏度较低。减小敏感电容间隙到亚微米甚至纳米尺度可显著增加声发射传感器灵敏度，但是亚微米/纳米尺度的间隙制作难度高，实现难度大。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种硅基电容式声发射传感器及其制备方法，用于解决现有技术中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅基电容式声发射传感器，其特征在于，所述硅基电容式声发射传感器包括：声发射敏感膜；停靠环，位于所述声发射敏感膜的下表面；边框，位于所述声发射敏感膜外围，且与所述声发射敏感膜相隔一定的间距；所述边框的上表面设有上电极，下表面设有第一绝缘层；支撑膜，位于所述声发射敏感膜与所述边框之间，且内侧与所述声发射敏感膜相连接，外侧与所述边框相连接；下电极硅片，位于所述第一绝缘层、所述支撑膜、所述声发射敏感膜及所述停靠环的下方，且与所述声发射敏感膜相隔一定的间距；所述下电极硅片的下表面设有下电极，上表面设有第二绝缘层；所述第二绝缘层与所述第一绝缘层上下对应，且通过焊料层焊接在一起，以在所述声发射敏感膜与所...

【技术特征摘要】
1.一种硅基电容式声发射传感器，其特征在于，所述硅基电容式声发射传感器包括：声发射敏感膜；停靠环，位于所述声发射敏感膜的下表面；边框，位于所述声发射敏感膜外围，且与所述声发射敏感膜相隔一定的间距；所述边框的上表面设有上电极，下表面设有第一绝缘层；支撑膜，位于所述声发射敏感膜与所述边框之间，且内侧与所述声发射敏感膜相连接，外侧与所述边框相连接；下电极硅片，位于所述第一绝缘层、所述支撑膜、所述声发射敏感膜及所述停靠环的下方，且与所述声发射敏感膜相隔一定的间距；所述下电极硅片的下表面设有下电极，上表面设有第二绝缘层；所述第二绝缘层与所述第一绝缘层上下对应，且通过焊料层焊接在一起，以在所述声发射敏感膜与所述下电极硅片之间形成真空腔。2.根据权利要求1所述的硅基电容式声发射传感器，其特征在于：所述声发射敏感膜的形状为圆形、正方形或矩形。3.根据权利要求1所述的硅基电容式声发射传感器，其特征在于：所述停靠环的材料为绝缘材料。4.根据权利要求1所述的硅基电容式声发射传感器，其特征在于：所述停靠环的厚度为100nm～1μm。5.根据权利要求1所述的硅基电容式声发射传感器，其特征在于：所述支撑膜在大气压作用下变形，以使得所述停靠环贴置于所述下电极硅片的上表面，所述支撑膜的最大应力小于所述支撑膜材料的断裂应力。6.根据权利要求1所述的硅基电容式声发射传感器，其特征在于：所述声发射敏感膜与所述下电极硅片的间距为微米量级。7.一种硅基电容式声发射传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：1)提供制作硅片，在所述制作硅片底部形成环形凹槽；2)在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨恒，王小飞，豆传国，孙珂，吴燕红，李昕欣，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31