一种全向微流体惯性阈值加速度计制造技术

本发明专利技术公开了一种全向微流体惯性阈值加速度计，包括衬底、液滴固定凸块、通道凸块、封装盖、导电液滴和信号电极；液滴固定凸块和通道凸块呈圆周阵列分布在衬底上，其间隙分别形成微流体通道、空气循环通道和储液腔；封装盖与衬底对应设置，并通过螺栓固定；导电液滴设置在储液腔内；信号电极与微流体通道对应；微流体通道外端通过密封胶密封；通过使用导电液滴和微流体通道结构，形成“固

【技术实现步骤摘要】
一种全向微流体惯性阈值加速度计


[0001]本专利技术涉及传感器
，更具体的说是涉及一种基于微流控芯片设计的全向微流体惯性阈值加速度计。

技术介绍

[0002]惯性阈值加速度计是一种集传感与执行于一体的传感器件，作为一种无源器件，在消费电子、航空航天、军事机械设备领域等有广泛的潜在运用需求。随着物联网系统的发展，惯性检测/检测器件在物联系统中需求量大，特别是在供电困难的偏远物联系统中，或者更换电池困难的物联系统内部，无源的惯性阈值传感器表现中了极大的优势。然而，在集成安装系统中，为了能够监测多个方向的加速度阈值，常常需要在不同方向上安装多个单轴阈值加速度计，使系统的集成度降低，全向阈值加速度计的提出可在集成安装中提高系统集成度。因此，全向阈值加速度计是当前集成系统运用的最佳选择。
[0003]目前，惯性阈值减速度计的研制主要采用的是“固
‑
固”接触式的机械结构设计，这种结构设计接触电阻大、机械结构之间的碰撞接触造成结构破坏。因此，针对“固
‑
固”接触式的惯性阈值传感器的缺陷提出“固
‑
液”接触式结构设计在延长器件使用寿命，提高器件性能方面有极大的优势。
[0004]但是，在目前的市场中，使用液态导电液体作为敏感元件设计的阈值传感器在市场上尚为空白，不能满足市场的需求。
[0005]因此，如何提供一种采用固液接触式机械结构设计的加速度计是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术旨在提供一种全向微流体惯性阈值加速度计，以至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种全向微流体惯性阈值加速度计，包括衬底、液滴固定凸块、通道凸块、封装盖、导电液滴和信号电极；
[0009]所述液滴固定凸块和所述通道凸块均设有多块，分别呈圆周阵列分布在靠近所述衬底顶部平面的中部和边缘的位置，每相邻的两块所述液滴固定凸块的侧壁之间和两块所述通道凸块的侧壁之间设有对应的间隙，共同形成沿衬底中部向边缘延伸的微流体通道，每块所述通道凸块和对应的液滴固定凸块之间设有间隙，形成环状的空气循环通道；
[0010]所述封装盖与所述衬底对应设置，其底部平面与所述通道凸块和所述液滴固定凸块的顶部平面抵接，并通过螺栓固定；
[0011]多块所述液滴固定凸块靠近所述衬底中部的一端与所述衬底的顶部平面和封装盖的底部平面共同形成储液腔；所述导电液滴设置在所述储液腔内；
[0012]所述信号电极设有多片，分别与所述微流体通道对应，沿所述微流体通道外侧向
内侧延伸，固定在所述封装盖的下端面；
[0013]所述微流体通道靠近所述衬底和封装盖边缘的一端通过密封胶密封。
[0014]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种全向微流体惯性阈值加速度计，本方案针对惯性阈值传感器“固
‑
固”接触式机械机构的缺陷，通过使用导电液滴和微流体通道结构，实现了“固
‑
液”接触式机构，利用导电液体在微尺度下的表面张力和微流体通道毛细力，实现水平面全向阈值加速度检测；当惯性加速度超过设计阈值时，导电液滴向微流体通道内流动并与信号电极接触，使信号电极瞬间导通，当惯性消失后，导电液滴重新回复到初始状态，信号电极断开，由于中心对称的结构设计、且具有多个信号电极，本产品可实现水平面对高精度的惯性测量、高精度的角度测量，并且使用寿命得到大幅提升。
[0015]优选的，在上述的一种全向微流体惯性阈值加速度计中，相邻两块所述通道凸块靠近所述衬底的边缘的一端开有贯通所述微流体通道的缺口，与所述衬底的顶部端面和所述封装盖的底部端面共同形成封装口，并通过密封胶密封；此方案能够将内部结构密封，形成整体结构，防止导电液滴损失，保证其工作状态。
[0016]优选的，在上述的一种全向微流体惯性阈值加速度计中，所述液滴固定凸块和所述通道凸块均设有3～36块，高度为100微米～5毫米。
[0017]优选的，在上述的一种全向微流体惯性阈值加速度计中，所述液滴固定凸块为扇形体，其轴线端朝向所述储液腔，且端部作圆角处理；
[0018]所述通道凸块为扇环形柱体，其内侧的弧形面与所述液滴固定凸块的外侧的弧形面对应，形成环状空气循环通道；此方案中在受到惯性力时，导电液滴向一侧移动进入微流体通道，挤压空气在空气循环通道内流动，保证检测的精准性。
[0019]优选的，在上述的一种全向微流体惯性阈值加速度计中，所述空气循环通道与所述储液腔之间的距离大于所述信号电极靠近所述储液腔的一端与所述储液腔之间的距离；此方案为导电液滴提供较长的流动区域，避免其流入空气循环通道，影响数据的精度。
[0020]优选的，在上述的一种全向微流体惯性阈值加速度计中，所述衬底和所述封装盖采用半导体材料或绝缘材料制备。
[0021]优选的，在上述的一种全向微流体惯性阈值加速度计中，所述半导体材料或绝缘材料为：硅、硅酸盐玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、石英玻璃或聚二甲基硅氧烷。
[0022]优选的，在上述的一种全向微流体惯性阈值加速度计中，所述导电液滴为水银、镓基液态金属、或液体导电油墨，其体积尺寸与所述储液腔大小相同。
[0023]优选的，在上述的一种全向微流体惯性阈值加速度计中，所述信号电极采用镍、铬、铜或金制备。
[0024]优选的，在上述的一种全向微流体惯性阈值加速度计中，所述衬底、所述液滴固定凸块和所述通道凸块为一体制备；所述信号电极采用电镀或溅射沉积工艺固定在封装盖的底部端面。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本
专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0026]图1附图为本专利技术提供的结构示意图；
[0027]图2附图为本专利技术去除封装板和信号电极的结构示意图；
[0028]图3附图为本专利技术封装板和信号电极的结构示意图。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全向微流体惯性阈值加速度计，其特征在于，包括衬底(1)、液滴固定凸块(2)、通道凸块(3)、封装盖(4)、导电液滴(5)和信号电极(6)；所述液滴固定凸块(2)和所述通道凸块(3)均设有多块，分别呈圆周阵列分布在靠近所述衬底(1)顶部平面的中部和边缘的位置，每相邻的两块所述液滴固定凸块(2)的侧壁之间和两块所述通道凸块(3)的侧壁之间设有对应的间隙，共同形成沿所述衬底(1)中部向边缘延伸的微流体通道(7)，每块所述通道凸块(3)和对应的液滴固定凸块(2)之间设有间隙，形成环状的空气循环通道(8)；所述封装盖(4)与所述衬底(1)对应设置，其底部平面与所述通道凸块(3)和所述液滴固定凸块(2)的顶部平面抵接，并通过螺栓固定；多块所述液滴固定凸块(2)靠近所述衬底(1)中部的一端与所述衬底(1)的顶部平面和封装盖(4)的底部平面共同形成储液腔；所述导电液滴(5)设置在所述储液腔内；所述信号电极(6)设有多片，分别与所述微流体通道(7)对应，沿所述微流体通道(7)外侧向内侧延伸，固定在所述封装盖(4)的下端面；所述微流体通道(7)靠近所述衬底(1)和封装盖(4)边缘的一端通过密封胶密封。2.根据权利要求1所述的一种全向微流体惯性阈值加速度计，其特征在于，相邻两块所述通道凸块(3)靠近所述衬底(1)的边缘的一端开有贯通所述微流体通道(7)的缺口，与所述衬底(1)的顶部端面和所述封装盖(4)的底部端面共同形成封装口(9)，并通过密封胶密封。3.根据权利要求2所述的一种全向微流体惯性阈值加速度计...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈文国，王瑞，王慧颖，
申请(专利权)人：曲靖师范学院，
类型：发明
国别省市：