物联网射频收发组件中悬臂梁振动电磁自供电微传感器制造技术

本发明专利技术的物联网射频收发组件中悬臂梁振动电磁自供电微传感器，集成了压电换能器和整流天线系统两种能量收集自供电模块，分别针对机械振动能和杂散电磁能起到能量收集、转换和储能的作用。该发明专利技术在砷化镓衬底上，由MEMS悬臂梁、滤波电路、整流电路和储能电容组成。MEMS悬臂梁从上往下共有五层：上电极，压电薄膜，下电极，氮化硅电介质层和矩形微带贴片天线；与锚区连接的两个并列的窄梁支撑着末端的椭圆形结构。该发明专利技术两模块的集成能够相互补充，矩形微带贴片天线结构作为质量块增加悬臂梁振动时的惯性力和形变，而梁的振动扩展天线收集能量的方向性范围。该发明专利技术提高了能量收集效率和供电能力，减少了杂散磁场和机械振动对射频收发组件的影响。

The RF transceiver module in the cantilever beam vibration electromagnetic self powered micro sensor networking

IOT RF transceiver module of the present invention cantilever vibration electromagnetic self powered micro sensor, integrated piezoelectric transducer and rectifying antenna system of two kinds of energy collected from the power supply module, according to the mechanical vibration and stray electromagnetic to energy collection, conversion and storage for. The invention is composed of a MEMS cantilever beam, a filtering circuit, a rectifier circuit and an energy storage capacitor. The MEMS cantilever beam down from a total of five layers: upper electrode, piezoelectric film, electrode, silicon nitride dielectric layer and the rectangular microstrip patch antenna; connected with the anchor area of two parallel narrow beam supporting structure at the end of the oval. The two module of the invention can be integrated to complement each other, increase the inertial force and Liang Zhendong cantilever deformation of rectangular microstrip patch antenna structure as the mass and beam vibration energy in the direction of the extended antenna collection range. The invention improves the energy collection efficiency and the power supply capability, and reduces the influence of stray magnetic field and mechanical vibration on the radio frequency receiving and transmitting component.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提出了物联网射频收发组件中悬臂梁振动/电磁自供电微传感器，属于微电子机械系统的

技术介绍
随着物联网、微机电系统（MEMS）等微型智能系统领域的快速发展，如何有效地解决小型化和低功耗电子设备自供电问题已经引起广泛关注。目前仍然在大范围使用的传统化学蓄电池，如镍氢电池、锂聚合物电池等。传统化学蓄电池存在明显的缺点：其尺寸和重量大，携带不便，限制了微系统的小型化；可持久使用时间有限，需要更换电池或者充电，很多情况下更换电池的成本较高；废旧电池内含有大量重金属以及废酸、废碱等电介质溶液，会对环境造成巨大的威胁。得益于微功耗集成电路技术和MEMS技术的进步，近年来兴起的能量收集自供电技术为解决以上问题提供了有效方案，使得实现自供电的低功耗智能微型系统成为可能。鉴于射频收发组件的工作环境中，大量存在机械振动能和杂散磁场能两种环境能源。本专利技术是物联网射频收发组件中悬臂梁振动/电磁自供电微传感器，同时实现对杂散电磁能和机械振动能这两种环境能量的收集，转换和储存，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种物联网射频收发组件中悬臂梁振动电磁自供电微传感器，其特征是在砷化镓衬底（6）上设有一个锚区（5），一个椭圆形结构的MEMS悬臂梁通过两个并列的窄梁连接到锚区（5）上，该MEMS悬臂梁共有五层结构组成，从上往下依次为：上电极（1），压电薄膜（2），下电极（7），氮化硅电介质层（3）和矩形微带贴片天线（4）；由上电极（1），压电薄膜（2），下电极（7）构成压电转换模块，在悬臂梁的周围辅以滤波电路（8）、整流电路（9）和储能电容（10），同时实现针对机械振动能和杂散电磁能这两种能量收集模块的集成，解决了低功耗系统的自供电问题；系统中两种能量收集模块相互补充，矩形微带贴片天线用作质量块增强梁振动的...

【技术特征摘要】
1.一种物联网射频收发组件中悬臂梁振动电磁自供电微传感器，其特征是在砷
化镓衬底（6）上设有一个锚区（5），一个椭圆形结构的MEMS悬臂梁通过两个并
列的窄梁连接到锚区（5）上，该MEMS悬臂梁共有五层结构组成，从上往下依次
为：上电极（1），压电薄膜（2），下电极（7），氮化硅电介质层（3）和矩形微
带贴片天线（4）；由上电极（1），压电薄膜（2），下电极（7）构成压电转换模
块，在悬臂梁的周围辅以滤波电路（8）、整流电路（9）和储能电容（10），同时
实现针对机械振动能和杂散电磁能这两种能量收集模块的集成，解决了低功耗系
统的自供电问题；系统中两种能量收集模块相互补充，矩形微带贴片天线用作质
量块增强梁振动的惯性力和形变，梁的振动能够扩展矩形微带贴片天线收集能量
的方向性范围。...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖小平，王文岩，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32