一种基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法，包括以下步骤：设置柔性线圈和微型电极，温度敏感材料对准转移，IC芯片对准粘接，封装。本发明专利技术中的方法成本低，在常温常压下就可进行，对环境要求低，工业上可以建立这一流水线作业模式来加工高精度无源柔性温度传感器，可大幅提高加工效率。

A fabrication method of passive flexible temperature sensor based on micromachining technology

【技术实现步骤摘要】
一种基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法
本专利技术涉及微电子领域，尤其涉及一种基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法。
技术介绍
传统的温度传感器大多以半导体材料为基础，体积庞大、重量大，可携带性和灵活性受到极大限制，不适用于监测人体生命体征的可穿戴电子设备。且传统的微电极加工工艺一般都会用到光刻、等离子刻蚀等工艺。Webb等报道了一种超薄，柔顺的皮肤状温度传感器阵列，采用薄的（50纳米）窄（20微米）金薄膜，采用微光刻技术制备的蛇形形状。（WebbRC,BonifasAP,BehnazAetal(2013)Ultrathinconformaldevicesforpreciseandcontinuousthermalcharacterizationofhumanskin.NatMater12:938–944）而单独使用光刻或者等离子体刻蚀的方法制作柔性导线，加工技术难度高，成本较高，对加工环境的洁净度、温度、气压等都有一定要求，并且不能快速大面积地制备柔性导电线，这些都限制了电路的发展。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法。本专利技术的创新点在于本专利技术中的方法成本低，在常温常压下就可进行，对环境要求低，工业上可以建立这一流水线作业模式来加工高精度无源柔性温度传感器，可大幅提高加工效率。为实现上述专利技术目的，本专利技术的技术方案是：一种基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法，包括以下步骤：（1）设置柔性线圈和微型电极：在柔性衬底上用微电子技术打印柔性线圈和微型电极或在柔性衬底上镀上金属层再对柔性衬底上的金属层进行刻蚀，刻蚀后得到位于柔性衬底上的柔性线圈和微型电极，具有柔性线圈和微型电极的柔性衬底为一次加工柔性衬底；（2）温度敏感材料对准转移：将温度敏感材料烧结后对准转移到一次加工柔性衬底的微型电极上并将一次加工柔性衬底的微型电极搭接，得到具有温度敏感特性的感温模块的二次加工柔性衬底；（3）IC芯片对准粘接；将IC芯片粘结在二次加工柔性衬底上的微型电极的引脚上，得到具有柔性RFID无源传感单元的三次加工柔性衬底；（4）封装：在三次加工柔性衬底表面涂敷液态柔性材料将柔性RFID无源传感单元封装在内，液态柔性材料凝固后形成成品。进一步地，所述步骤（1）中镀金属层时采用真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀膜或者物理气相沉积的方式。进一步地，所述步骤（1）中的刻蚀方法为激光直写，激光刻蚀后留下柔性线圈和微型电极，其余金属层被激光打掉。激光直写刻蚀，可以无选择性地对多种功能材料准确定位电路位置进行大面积阵列化电极图案的快速精准刻蚀，弥补了光刻掩模图案的局限以及大面积刻蚀阵列化电极的不足。进一步地，所述步骤（1）中的刻蚀方法为激光直写和光刻结合的方法。即实现了准确定位电路位置进行大面积阵列化电极图案的快速精准刻蚀，又弥补了激光直写精度与光刻工艺之间的差距，将激光直写工艺的分辨率提高到光刻水平。进一步地，光刻时光刻胶为正性光刻胶，将正性光刻胶旋涂在金属层表面后进行光刻曝光，光刻曝光时放在具有柔性线圈和微型电极图案的掩模板下，掩模板图案处不透光、非图案处透光，光刻曝光后用光刻显影剂显影，显影后激光直写掉不具有光刻胶的部分，最后再将丙酮去除掉光刻胶得到一次加工柔性衬底。进一步地，光刻时光刻胶为负性光刻胶，将负性光刻胶旋涂在金属层表面后进行光刻曝光，光刻曝光时放在具有柔性线圈和微型电极图案的掩模板下，掩模板图案处透光、非图案处不透光，光刻曝光后用光刻显影剂显影，显影后激光直写掉不具有光刻胶的部分，最后再将丙酮去除掉光刻胶得到一次加工柔性衬底。进一步地，所述柔性衬底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚萘二甲酸乙二醇酯或聚氯乙烯。进一步地，所述液态柔性材料为聚二甲基硅氧烷进一步地，所述步骤（4）中涂敷方法为刷涂、刮膜或旋涂。进一步地，所述金属层的厚度为30nm~100μm，柔性线圈的宽度为5~20μm。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术中的方法成本低，在常温常压下就可进行，对环境要求低，工业上可以建立这一流水线作业模式来加工高精度无源柔性温度传感器，可大幅提高加工效率。2、本专利技术中将用激光直写刻蚀，可以无选择性地对多种功能材料准确定位电路位置进行大面积阵列化电极图案的快速精准刻蚀，弥补了光刻掩模图案的局限以及大面积刻蚀阵列化电极的不足。3、本专利技术中将激光直写和光刻结合刻蚀，即实现了准确定位电路位置进行大面积阵列化电极图案的快速精准刻蚀，又弥补了激光直写精度与光刻工艺之间的差距，将激光直写工艺的分辨率提高到光刻水平。4、本专利技术中利用成熟工艺之间的相互组合大幅减少传感器批量生产所需要的时间，大大促进了柔性电路的发展，本专利技术中的无源柔性温度传感器可以与手机APP配合使用。附图说明图1为本专利技术产品结构示意图。图中：1为IC芯片，2为微型电极的引脚，3为柔性线圈，4为微型电极，5为烧结后的温度敏感材料。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例1：一种基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法，刻蚀加工：在柔性衬底上用微电子技术打印柔性线圈和微型电极，柔性衬底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，具有柔性线圈和微型电极的柔性衬底为一次加工柔性衬底，一次加工柔性衬底上柔性线圈的宽度为5μm；温度敏感材料对准转移：将温度敏感材料烧结后对准转移到一次加工柔性衬底的微型电极上并将一次加工柔性衬底的微型电极搭接，得到具有温度敏感特性的感温模块的二次加工柔性衬底；IC芯片对准粘接；将IC芯片粘结在二次加工柔性衬底上的微型电极的引脚上，得到具有柔性RFID无源传感单元的三次加工柔性衬底；封装：在三次加工柔性衬底表面涂敷液态柔性材料将柔性RFID无源传感单元封装在内，液态柔性材料为聚二甲基硅氧烷，涂敷方法为刷涂，液态柔性材料凝固后形成成品。实施例2：一种基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法，刻蚀加工：在柔性衬底上镀上金属层，金属层的厚度为30nm，柔性衬底的材料为聚酰亚胺，镀金属层时采用真空蒸镀，对柔性衬底上的金属层进行刻蚀，刻蚀方法为激光直写，激光刻蚀后留下柔性线圈和微型电极，其余金属层被激光打掉，刻蚀后得到位于柔性衬底上的柔性线圈和微型电极，具有柔性线圈和微型电极的柔性衬底为一次加工柔性衬底，一次加工柔性衬底上柔性线圈的宽度为5μm；温度敏感材料对准转移：将温度敏感材料烧结后对准转移到一次加工柔性衬底的微型电极上并将一次加工柔性衬底的微型电极搭接，得到具有温度敏感特性的感温模块的二次加工柔性衬底；IC芯片对准粘接；将IC芯片粘结在二次加工柔性衬底上的微型电极的引脚上，得到具有柔性RFID无源传感单元的三次加工柔性衬底；封装：在三次加工柔性衬底表面涂敷液态柔性材料将柔性RFID无源传感单元封装在内，液态柔性材料为Eco本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：/n（1）设置柔性线圈和微型电极：在柔性衬底上用微电子技术打印柔性线圈和微型电极或在柔性衬底上镀上金属层再对柔性衬底上的金属层进行刻蚀，刻蚀后得到位于柔性衬底上的柔性线圈和微型电极，具有柔性线圈和微型电极的柔性衬底为一次加工柔性衬底；/n（2）温度敏感材料对准转移：将温度敏感材料烧结后对准转移到一次加工柔性衬底的微型电极上并将一次加工柔性衬底的微型电极搭接，得到具有温度敏感特性的感温模块的二次加工柔性衬底；/n（3）IC芯片对准粘接；将IC芯片粘结在二次加工柔性衬底上的微型电极的引脚上，得到具有柔性RFID无源传感单元的三次加工柔性衬底；/n（4）封装：在三次加工柔性衬底表面涂敷液态柔性材料将柔性RFID无源传感单元封装在内，液态柔性材料凝固后形成成品。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）设置柔性线圈和微型电极：在柔性衬底上用微电子技术打印柔性线圈和微型电极或在柔性衬底上镀上金属层再对柔性衬底上的金属层进行刻蚀，刻蚀后得到位于柔性衬底上的柔性线圈和微型电极，具有柔性线圈和微型电极的柔性衬底为一次加工柔性衬底；
（2）温度敏感材料对准转移：将温度敏感材料烧结后对准转移到一次加工柔性衬底的微型电极上并将一次加工柔性衬底的微型电极搭接，得到具有温度敏感特性的感温模块的二次加工柔性衬底；
（3）IC芯片对准粘接；将IC芯片粘结在二次加工柔性衬底上的微型电极的引脚上，得到具有柔性RFID无源传感单元的三次加工柔性衬底；
（4）封装：在三次加工柔性衬底表面涂敷液态柔性材料将柔性RFID无源传感单元封装在内，液态柔性材料凝固后形成成品。


2.根据权利要求1所述的基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法，其特征在于，所述步骤（1）中镀金属层时采用真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀膜或者物理气相沉积的方式。


3.根据权利要求1所述的基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法，其特征在于，所述步骤（1）中的刻蚀方法为激光直写，激光刻蚀后留下柔性线圈和微型电极，其余金属层被激光打掉。


4.根据权利要求1所述的基于微加工工艺的无源柔性温度传感器的制作方法，其特征在于，所述步骤（1）中的刻蚀方法为激光直写和光刻结合的方法。


5.根据权利要求4所述的基于微加工工艺的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王学文，李玥，许曼章，郑璐，黄维，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61