一种曲率和阈值温度集成传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种曲率和阈值温度集成传感器，双端固支梁两端分别与第一固支梁锚区和第二固支梁锚区连接，金属极板放置于双端固支梁中心位置下方的柔性基板上，第一平面电感两端分别与第一固支梁锚区和金属极板的一端连接；金属极板的另一端与第一触点连接，第一触点与第二触点不接触相对放置，触头与第一触点和第二触点不接触悬空放置，与V形梁尖端连接，V形梁的两端分别与第一V形梁锚区和第二V形梁锚区连接；第二平面电感分别与第二触点和第二双端固支梁锚区连接。本发明专利技术利用双端固支梁与V形梁的结构特点，将曲率引起的电容变化以及温度引起的电感变化转换为LC谐振回路的谐振频率变化，实现阈值温度和曲率的并行测量。实现阈值温度和曲率的并行测量。实现阈值温度和曲率的并行测量。

【技术实现步骤摘要】
一种曲率和阈值温度集成传感器


[0001]本专利技术属于微电子器件
，尤其涉及一种曲率和阈值温度集成传感器。

技术介绍

[0002]曲率和阈值温度作为两个重要参数，物体的弯曲程度和温度对于其结构稳定性至关重要，关于物体曲率和温度的监测在工业生产、日常生活及科学研究等过程中有着重要的作用。曲率和阈值温度集成传感器可以同时测量曲率变化及环境温度是否到达阈值温度，应用于监测设备表面变形和温度变化，如大型建筑结构体的变形和沉降、飞行器的弯曲和变形以及高精度科研设备的弯曲和变形等过程，在结构健康监测与航空航天领域具有广泛的需求。近年来，国内外研究了多种独立的温度传感器和曲率传感器，常见的温度传感器有热电偶型、热电阻型和PN结型，常见的曲率传感器有电学传感器和光纤传感器。但是缺乏这两种参数集成的多参数检测传感器。

技术实现思路

[0003]本专利技术目的在于提供一种曲率和阈值温度集成传感器,以解决缺乏温度和曲率集成的多参数检测传感器的技术问题。
[0004]为解决上述技术问题，本专利技术的具体技术方案如下：
[0005]一种曲率和阈值温度集成传感器，包括柔性基板，第一平面电感，第二平面电感，金属极板，双端固支梁，第一V形梁锚区，第二V形梁锚区，V形梁，触头，第一双端固支梁锚区，第二双端固支梁锚区，第一触点，第二触点；
[0006]所述双端固支梁两端分别与第一固支梁锚区和第二固支梁锚区连接，金属极板放置于双端固支梁中心位置下方的柔性基板上，第一平面电感两端分别与第一固支梁锚区和金属极板的一端连接；金属极板的另一端与第一触点连接，第一触点与第二触点不接触相对放置，触头与第一触点和第二触点不接触悬空放置，与V形梁尖端连接，V形梁的两端分别与第一V形梁锚区和第二V形梁锚区连接；第二平面电感分别与第二触点和第二双端固支梁锚区连接。
[0007]进一步的，所述触头悬空放置第一触点与第二触点的中间位置。
[0008]进一步的，所述金属极板放置于第一固支梁锚区和第二固支梁锚区的中间位置。
[0009]进一步的，所述双端固支梁的梁长600μm、梁宽100μm、梁厚2μm；所述V形梁梁长600μm、梁宽10μm、梁厚10μm。
[0010]进一步的，所述柔性基板的材料为LCP。
[0011]一种曲率和阈值温度集成传感器的使用方法，当柔性基板贴合在一个水平的表面上，且环境温度未达到阈值温度时，触头与第一触点和第二触点未接触，第一平面电感与双端固支梁和金属极板组成的可变电容构成LC谐振回路，产生第一初始谐振频率；当柔性基板弯曲，双端固支梁与金属极板的间距减小，双端固支梁与金属极板之间的可变电容增大，谐振频率随着曲率的增大从第一初始谐振频率逐渐减小；当柔性基板贴合在一个水平的表
面上，且环境温度增加到阈值温度时，V形梁因热膨胀效应在y方向产生位移，触头与第一触点和第二触点相接，第一平面电感、第二平面电感与可变电容构成LC谐振回路，因第一平面电感与第二平面电感并联，所以回路的电感值减小，谐振频率增大，产生第二初始谐振频率；当柔性基板弯曲，双端固支梁与金属极板的间距减小，双端固支梁与金属极板之间的可变电容增大，谐振频率随着曲率的增大从第二初始谐振频率逐渐减小；该曲率和阈值温度集成传感器利用读取线圈与第一平面电感互感耦合的方式非接触测量谐振频率，从而实现对曲率和阈值温度的无源无线检测。
[0012]本专利技术的一种曲率和阈值温度集成传感器，具有以下优点：
[0013]本专利技术利用V形梁和双端固支梁的结构特点，将曲率的变化和温度的变化转变为谐振频率的变化，具有曲率和阈值温度并行检测的优点。该传感器结构简单，整个传感器通过微电子加工工艺，减小了器件的尺寸，有利于实现传感器的小型化和高检测灵敏度。采用无源无线技术，提取谐振频率信息，实现了零功耗的无线测量。同时，该曲率和阈值温度集成传感器还具有可靠性高、设计灵活、结构新颖、与微电子工艺兼容等优势。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的曲率和阈值温度集成传感器的俯视图；
[0015]图2为本专利技术的曲率和阈值温度集成传感器A
‑
A
′
的剖面图；
[0016]图3为本专利技术的曲率和阈值温度集成传感器B
‑
B
′
的剖面图；
[0017]图中标记说明：1、柔性基板；2、第一平面电感；3、第二平面电感；4、金属极板；5、双端固支梁；6、第一V形梁锚区；7、第二V形梁锚区；8、V形梁；9、触头；10、第一双端固支梁锚区；11、第二双端固支梁锚区；12、第一触点；13、第二触点。
具体实施方式
[0018]为了更好地了解本专利技术的目的、结构及功能，下面结合附图，对本专利技术一种曲率和阈值温度集成传感器做进一步详细的描述。
[0019]参见图1和图2，本专利技术提供了一种曲率和阈值温度集成传感器，该曲率和阈值温度集成传感器包括柔性基板1，第一平面电感2，第二平面电感3，金属极板4，双端固支梁5，第一V形梁锚区6，第二V形梁锚区7，V形梁8，触头9，第一双端固支梁锚区10，第二双端固支梁锚区11，第一触点12，第二触点13。所述双端固支梁5的梁长600μm、梁宽100μm、梁厚2μm；所述V形梁(8)梁长600μm、梁宽10μm、梁厚10μm。
[0020]所述双端固支梁5分别与第一固支梁锚区10和第二固支梁锚区11连接，金属极板4放置于双端固支梁5中心位置下方的柔性基板1上，第一平面电感2分别与第一固支梁锚区10和金属极板4的一端连接。所述金属极板4放置于第一固支梁锚区10和第二固支梁锚区11的中间位置，金属极板4的另一端与第一触点12连接，第一触点12与第二触点13保持一定距离相对放置，所述触头9悬空放置第一触点12与第二触点13的中间位置，触头9与V形梁8尖端连接，V形梁8的两端分别与第一V形梁锚区6和第二V形梁锚区7连接。第二平面电感3分别与第二触点13和第二双端固支梁锚区11连接。
[0021]该曲率和阈值温度传感器的使用方法是：当柔性基板1贴合在一个水平的表面上，且环境温度未达到阈值温度时，触头9与第一触点12和第二触点13有一段距离，第一平面电
感2与双端固支梁5和金属极板4组成的可变电容构成LC谐振回路，产生第一初始谐振频率。当柔性基板1弯曲，双端固支梁5与金属极板4的间距减小，双端固支梁5与金属极板4之间的可变电容增大，谐振频率随着曲率的增大从第一初始谐振频率逐渐减小。当柔性基板1贴合在一个水平的表面上，且环境温度增加到阈值温度时，V形梁8因热膨胀效应在y方向产生位移，触头9与第一触点12和第二触点13相接，第一平面电感2、第二平面电感3与可变电容构成LC谐振回路，因第一平面电感2与第二平面电感3并联，所以回路的电感值减小，谐振频率增大，跳变到第二初始谐振频率。当柔性基板1弯曲，双端固支梁5与金属极板4的间距减小，双端固支梁5与金属极板4之间的可变电容增大，谐振频率随着曲率的增大从第二初始谐振频率逐渐减小。该曲率和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种曲率和阈值温度集成传感器，其特征在于，包括柔性基板(1)，第一平面电感(2)，第二平面电感(3)，金属极板(4)，双端固支梁(5)，第一V形梁锚区(6)，第二V形梁锚区(7)，V形梁(8)，触头(9)，第一双端固支梁锚区(10)，第二双端固支梁锚区(11)，第一触点(12)，第二触点(13)；所述双端固支梁(5)两端分别与第一固支梁锚区(10)和第二固支梁锚区(11)连接，金属极板(4)放置于双端固支梁(5)中心位置下方的柔性基板(1)上，第一平面电感(2)两端分别与第一固支梁锚区(10)和金属极板(4)的一端连接；金属极板(4)的另一端与第一触点(12)连接，第一触点(12)与第二触点(13)不接触相对放置，触头(9)与第一触点(12)和第二触点(13)不接触悬空放置，与V形梁(8)尖端连接，V形梁(8)的两端分别与第一V形梁锚区(6)和第二V形梁锚区(7)连接；第二平面电感(3)分别与第二触点(13)和第二双端固支梁锚区(11)连接。2.一种曲率和阈值温度集成传感器，其特征在于，所述触头(9)悬空放置第一触点(12)与第二触点(13)的中间位置。3.一种曲率和阈值温度集成传感器，其特征在于，所述金属极板(4)放置于第一固支梁锚区(10)和第二固支梁锚区(11)的中间位置。4.一种曲率和阈值温度集成传感器，其特征在于，所述双端固支梁(5)的梁长600μm、梁宽100μm、梁厚2μm；所述V形梁(8)梁长600μm、梁宽10μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩磊，江雪，高初缘，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：