專利名稱：一種微型電磁式振動(dòng)能量采集器及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于采集環(huán)境中振動(dòng)能量的微型電磁式振動(dòng)能量采集器及其制作方法，采用體硅和表面微機(jī)械相結(jié)合的微細(xì)加工方法制備能量采集器，屬于微電子機(jī)械系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微納技術(shù)的發(fā)展，極大地推動(dòng)了大量新型微納器件與系統(tǒng)的出現(xiàn)，同時(shí)也很大程度上推動(dòng)了微型無線傳感網(wǎng)絡(luò)和通訊節(jié)點(diǎn)的發(fā)展，但是，不管是無線傳感產(chǎn)品還是微納器件，它們的體積不斷減小、功耗逐漸降低，供電問題正成為它們發(fā)展的一個(gè)障礙，目前使用的化學(xué)能電池、充電電池或燃料電池等作為電能源，盡管其物質(zhì)轉(zhuǎn)換為電能的效率比較高， 但依靠電池供電總會(huì)存在有壽命短、容量有限、更換或重新充電的問題，不能滿足系統(tǒng)長(zhǎng)期工作的需要。因此，研究一種在理論上可以無限期使用的微型發(fā)電機(jī)系統(tǒng)將外界環(huán)境的能量轉(zhuǎn)換為電能的微能源，一直是人們期待解決的重要課題。隨著微系統(tǒng)功耗逐漸降低，利用環(huán)境振動(dòng)能為其提供能量將成為一種新型的能源形式，振動(dòng)能是一種普遍存在的能源，廣泛存在于各種生產(chǎn)和生活設(shè)備中，將環(huán)境中的機(jī)械振動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的能量采集器主要有三種靜電式能量采集器、壓電式能量采集器和電磁式能量采集器。靜電式能量采集器易于與微系統(tǒng)集成，但它并不是自供應(yīng)電能的，它開始工作時(shí)還需要外接電源進(jìn)行極板驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能；壓電式能量采集器具有有高的輸出電壓，但其制作工藝很難與微機(jī)械加工技術(shù)兼容。電磁式能量采集器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作原理也不復(fù)雜，不像靜電式那樣需要外接電源，它完全是自供應(yīng)能量的，而且在大多數(shù)情況下可以用微機(jī)械加工技術(shù)進(jìn)行加工。現(xiàn)有報(bào)道的電磁式能量采集器由于加工技術(shù)多采用組裝式工藝或粘連手段， 器件體積、效率、與傳感器的集成等方面還有較大不足，如Peihong Wang等人在“A micro electromagnetic low level vibration energy harvester based on MEMS technology” (Microsystem technologies, 2009, Vol. 15,941 951)文章中 艮道了一種電磁式能量采集器，該能量采集器是由平面彈簧、永磁體、襯底上的微線圈和支撐結(jié)構(gòu)組成，其中，永磁體和平面彈簧中央的金屬平臺(tái)相粘合固定是一個(gè)難點(diǎn)，并且永磁體不能精確定位。另外，支撐結(jié)構(gòu)和襯底的組裝也是一個(gè)難點(diǎn)。E.KoiAharenko等人在 “Microelectromechanical systems vibration powered electromagnetic generator for wireless sensor application，，(Microsystem technologies，2006，Vol. 12,1071 1077)文章中提出了一種三明治結(jié)構(gòu)的電磁式能量采集器，上下兩層為永磁體，中間層為水平振動(dòng)的硅平臺(tái)，硅平臺(tái)中央嵌入金屬線圈，該能量采集器雖采用硅材料制作，但是固有頻率很大，在實(shí)際環(huán)境中很難得到應(yīng)用。依上所述，現(xiàn)有技術(shù)報(bào)道的電磁式能量采集器存在體積偏大、制作精度差、穩(wěn)定性不好等缺點(diǎn)，另外，環(huán)境中存在的機(jī)械振動(dòng)多數(shù)為低頻的振動(dòng)，為克服這些缺點(diǎn)并力求達(dá)到實(shí)際的應(yīng)用，本發(fā)明擬提出一種基于硅材料的低頻的微型電磁式振動(dòng)能量采集器，該能量采集器具有體積小、制作方法簡(jiǎn)單、易于批量制造、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種微型電磁式振動(dòng)能量采集器及其制作方法，它是一種可以采用體硅和表面微機(jī)械相結(jié)合的微細(xì)加工方法制備能量采集器。本發(fā)明提供的一種微型電磁式能量采集器，包括中心質(zhì)量塊、外部支撐框架、二根折疊彈性梁、平面螺旋線圈、兩塊永磁體、上蓋板及襯底等，其特征在于(1)平面螺旋線圈制作在中心質(zhì)量塊的上表面上，兩塊永磁體并列位于上蓋板的上表面的凹坑內(nèi)，并且磁極方向相反，凹坑位于平面螺旋線圈的正上方；(2)中心質(zhì)量塊和兩根折疊彈性梁組成振動(dòng)結(jié)構(gòu)，帶動(dòng)在中心質(zhì)量塊上表面的平面螺旋線圈在水平方向運(yùn)動(dòng)；(3)兩根折疊彈性梁分布在中心質(zhì)量塊的兩側(cè)，并且每根折疊彈性梁的一端連接在中心質(zhì)量塊側(cè)面的中間，另一端連接在外部支撐框架內(nèi)側(cè)面的中間；(4)電極位于外部支撐框架的上表面上，通過位于折疊彈性梁上的電極引線與平面螺旋線圈相連。所述的平面螺旋線圈為圓形或方形的單層或多層平面螺旋金屬銅線圈；所述的兩塊永磁體的形狀均為長(zhǎng)方體；所述的兩根折疊彈性梁的形狀、尺寸分別一致。本發(fā)明提出的一種微型電磁式振動(dòng)能量采集器，是利用體硅和表面微機(jī)械技術(shù)相結(jié)合，通過如下步驟的制作方法制作出來的(1)振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片通過氧化、光刻、腐蝕等工藝形成振動(dòng)結(jié)構(gòu)的下運(yùn)動(dòng)間隙，去除氧化層；(2)振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片通過氧化、光刻、腐蝕等工藝，在下運(yùn)動(dòng)間隙內(nèi)形成深坑結(jié)構(gòu)及中心質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)圖形，腐蝕的深度由硅片的厚度和折疊彈性梁的厚度決定，去除下表面的氧化層；(3)振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片的下表面和襯底硅片的上表面預(yù)鍵合，預(yù)鍵合完成后再進(jìn)行整體的退火工藝；(4)在振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片上表面的氧化層絕緣材料表面濺射第一層銅種子層；(5)在銅種子層上涂膠、光刻、電鍍形成平面螺旋線圈的兩個(gè)電極及兩個(gè)電極引線，去膠，去種子層；(6)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD) 二氧化硅，光刻、腐蝕出兩個(gè)電極窗口以及兩個(gè)電極引線與平面螺旋線圈相連接的窗口；(7)濺射第二層銅種子層，涂膠，光刻，電鍍形成平面螺旋線圈，去膠，去種子層；(8)在振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片的上表面涂膠、光刻，通過干法刻蝕釋放折疊彈性梁及中心質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)，去膠；(9)上蓋板硅片氧化后，在其上表面通過光刻、腐蝕等工藝形成用于放永磁體的凹坑，之后在其下表面通過光刻、腐蝕等工藝形成振動(dòng)結(jié)構(gòu)的上運(yùn)動(dòng)間隙；(10)上蓋板硅片的下表面與振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片的上表面對(duì)準(zhǔn)并固定，兩塊永磁體放入上蓋板硅片上表面的凹坑內(nèi)并固定。
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所述的振動(dòng)結(jié)構(gòu)的上、下運(yùn)動(dòng)間隙均在3 20 μ m之間。所述的折疊彈性梁的厚度可根據(jù)需要靈活選擇，并且決定腐蝕的深度。所述的折疊梁及中心質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)是采用硅硅鍵合技術(shù)，振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片下表面與襯底硅片上表面直接鍵合，之后通過干法刻蝕的方法釋放得到的。所述的平面螺旋線圈采用厚光刻膠及電鍍技術(shù)制作，平面螺旋線圈的厚度在 10 40 μ m之間?？傊景l(fā)明提供了一種微型電磁式振動(dòng)能量采集器，所述的能量采集器由中心質(zhì)量塊、外部支撐框架、二根折疊彈性梁、平面螺旋線圈、兩塊永磁體、上蓋板及襯底等組成。釹鐵硼磁性材料，由于其具有極高的磁能積和矯頑力，同時(shí)具有高的能量密度，因此，選用釹鐵硼磁性材料為永磁體材料。平面螺旋線圈制作在中心質(zhì)量塊的上表面上，永磁體位于平面螺旋線圈的正上方，中心質(zhì)量塊和兩根折疊彈性梁作為振動(dòng)結(jié)構(gòu)，當(dāng)外界環(huán)境存在振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生受迫振動(dòng)，帶動(dòng)在中心質(zhì)量塊上表面的平面螺旋線圈在水平方向上的運(yùn)動(dòng)，即中心質(zhì)量塊上面的平面螺旋線圈相對(duì)于永磁體水平振動(dòng)，使線圈中的磁通量發(fā)生變化，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。當(dāng)外界的振動(dòng)頻率和振動(dòng)結(jié)構(gòu)的固有頻率相等時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生共振，振動(dòng)結(jié)構(gòu)相對(duì)于永磁體的位移最大，此時(shí)產(chǎn)生最大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。所述的電磁式能量采集器采用體硅和表面微機(jī)械加工相結(jié)合的微細(xì)加工方法，利用體硅微機(jī)械加工技術(shù)的方法制作振動(dòng)結(jié)構(gòu)(包括中心質(zhì)量塊和折疊彈性梁)，首先采用硅硅鍵合技術(shù)，振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片下表面與襯底硅片上表面直接鍵合，之后通過干法刻蝕的方法釋放折疊彈性梁結(jié)構(gòu)，利用表面微機(jī)械加工技術(shù)的方法制作平面螺旋線圈。本發(fā)明提出的能量采集器的振動(dòng)結(jié)構(gòu)由中心質(zhì)量塊和折疊彈性梁組成，振動(dòng)結(jié)構(gòu)采用硅基材料，具有足夠的強(qiáng)度，確保振動(dòng)過程中不會(huì)發(fā)生塑性變形，重復(fù)性及可靠性更好，振動(dòng)結(jié)構(gòu)在水平方向振動(dòng)，可以減小中心質(zhì)量塊振動(dòng)時(shí)受到的空氣阻尼，增大振動(dòng)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)幅度，另外，在一定范圍內(nèi)可以增加永磁體的體積，從而提高輸出性能。在制作方法上，本發(fā)明提出的能量采集器結(jié)構(gòu)避免了將永磁體粘貼在平臺(tái)或薄膜上作為質(zhì)量塊的傳統(tǒng)方法。振動(dòng)結(jié)構(gòu)的固有頻率在制作時(shí)可以根據(jù)需要，設(shè)計(jì)不同的梁長(zhǎng)度、梁寬度、梁厚度，中心質(zhì)量塊的大小也可以根據(jù)需求靈活選擇，使能量采集器的靈活性更大。所述的能量采集器可在較低的頻率范圍內(nèi)工作，通過電磁感應(yīng)，將環(huán)境中振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，用于解決無線傳感網(wǎng)絡(luò)或微納器件等依賴電池供電的問題，該能量采集器具有體積小、制作方法簡(jiǎn)單、易于批量制造等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。


圖1是本發(fā)明提出的一種微型電磁式振動(dòng)能量采集器俯視圖(無上蓋板及永磁體)。圖2是本發(fā)明提出的一種微型電磁式振動(dòng)能量采集器剖面圖。圖3是實(shí)施例的能量采集器制作工藝流程。其中，圖3(a)為振動(dòng)結(jié)構(gòu)下運(yùn)動(dòng)間隙的制作，圖3(b)為深坑結(jié)構(gòu)及中心質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)圖形的制作；圖3(c)為上蓋板硅片和振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片的鍵合；圖3(d)絕緣層材料及電鍍種子層材料的制作；圖3(e)為電極引線的制作； 圖3(f)為電極引線窗口的制作；圖3(g)為平面螺旋線圈的制作；圖3(h)為折疊彈性梁及中心質(zhì)量塊的制作；圖3(i)為上蓋板硅片上運(yùn)動(dòng)間隙及凹坑的制作；圖3(j)為上蓋板硅片與振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片的固定及永磁體的固定。圖中各數(shù)字代表的含義為1、外部支撐框架，2、平面螺旋線圈，3、中心質(zhì)量塊，4、 折疊彈性梁，5、電極，6、永磁體，7、二氧化硅絕緣層，8、第一層銅種子層，9、電極引線，10、二氧化硅絕緣掩模，11、第二層銅種子層，12、下運(yùn)動(dòng)間隙，13上運(yùn)動(dòng)間隙，14、上蓋板硅片，15、 振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片，16、襯底硅片，17、電極窗口，18、電極引線與平面螺旋線圈相連接窗口。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例闡述本發(fā)明涉及的一種微型能量采集器及其制作方法的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，但本發(fā)明決非僅限于介紹的實(shí)施例。實(shí)施例本發(fā)明的實(shí)施例涉及能量采集器結(jié)構(gòu)，結(jié)合附圖1和2說明。能量采集器結(jié)構(gòu)俯視圖(無上蓋板和永磁體)如圖1所示，主要包括外部支撐框架1、平面螺旋線圈2及電極5、中心質(zhì)量塊3、折疊彈性梁4。平面螺旋線圈2制作在中心質(zhì)量塊3的上表面上，中心質(zhì)量塊3通過兩根折疊彈性梁4連接到外部支撐框架1上。能量采集器結(jié)構(gòu)剖面圖如圖2所示，主要包括上蓋板硅片14及兩塊永磁體6、振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片 15、襯底硅片16。兩塊永磁體6并列放置在上蓋板硅片14上表面的凹坑內(nèi)，并且磁極方向相反，振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片15的下表面與襯底硅片16的上表面是通過硅硅鍵合工藝直接鍵合在一起。平面螺旋線圈2通過電極引線9連接到電極5上，平面螺旋線圈2及電極引線9之間通過二氧化硅絕緣掩模10實(shí)現(xiàn)絕緣及連通、兩電極引線9與襯底硅片16之間通過二氧化硅絕緣層7實(shí)現(xiàn)絕緣。當(dāng)外界環(huán)境存在振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生水平方向的受迫振動(dòng)，帶動(dòng)中心質(zhì)量塊上表面的平面螺旋線圈相對(duì)于永磁體在水平方向運(yùn)動(dòng)，使線圈中的磁通量發(fā)生變化，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流。本發(fā)明的實(shí)施例涉及能量采集器的制作方法，參考圖3所示的工藝流程圖進(jìn)行說明，主要包括以下工藝步驟(1)振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片15通過氧化、光刻、腐蝕等工藝形成振動(dòng)結(jié)構(gòu)下運(yùn)動(dòng)間隙，下運(yùn)動(dòng)間隙為3 20 μ m，去除氧化層，如圖3 (a)所示；(2)如圖3(b)所示，振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片15通過氧化、光刻、腐蝕等工藝，在下運(yùn)動(dòng)間隙內(nèi)形成深坑結(jié)構(gòu)及中心質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)圖形，腐蝕的深度由硅片的厚度和折疊彈性梁的厚度決定，去除下表面的氧化層；(3)如圖3(c)所示，由步驟⑵形成的振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片15的下表面和襯底硅片16 的上表面進(jìn)行硅硅預(yù)鍵合，硅硅預(yù)鍵合溫度為400 500°C，壓力為2 Ig，預(yù)鍵合后進(jìn)行退火工藝，退火溫度為900 1100°C，時(shí)間為1小時(shí)，退火過程中通入氧氣或氮?dú)猓?4)如圖3(d)所示，在振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片上表面的氧化層絕緣材料表面濺射第一層銅種子層8，厚度為2000 5000A;(5)如圖3(e)所示，在銅種子層8上涂膠、光刻、電鍍形成平面螺旋線圈的兩個(gè)電極及兩個(gè)電極引線，電極及電極引線厚度為1 5μπι，去膠，去種子層；(6)如圖3 (f)所示，步驟(5)制作完成兩電極引線9后，使用PECVD方法沉積二氧化硅，厚度為5000~10000入，光亥Ij、腐蝕出兩個(gè)電極窗口 17和兩個(gè)電極引線與平面螺旋線圈相連接窗口 18，并形成二氧化硅絕緣掩模；(7)如圖3(g)所示，在二氧化硅絕緣掩模表面濺射第二層銅種子層11，厚度為 2000~5000人，涂膠，光亥lj，電鍍形成平面螺旋線圈，線圈的厚度為10 40 μ m，去膠，去種
子層；(8)如圖3(h)所示，在振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片的上表面涂膠、光刻，通過干法刻蝕釋放折疊彈性梁及中心質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)并去膠；(9)如圖3(i)所示，上蓋板硅片14氧化后，在其上表面通過光刻、腐蝕等工藝形成用于放永磁體的凹坑，之后在其下表面通過光刻、腐蝕等工藝形成振動(dòng)結(jié)構(gòu)上運(yùn)動(dòng)間隙，上運(yùn)動(dòng)間隙為3 20 μ m，凹坑與上運(yùn)動(dòng)間隙之間的硅片厚度為50 150 μ m,凹坑的深度由硅片的厚度決定；(10)如圖3(j)所示，上蓋板硅片下表面與振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片上表面對(duì)準(zhǔn)并固定，兩塊永磁體放入上蓋板硅片的上表面的凹坑內(nèi)并固定。
權(quán)利要求
1.一種微型電磁式振動(dòng)能量采集器，其特征在于包括中心質(zhì)量塊、外部支撐框架、二根折疊彈性梁、平面螺旋線圈、兩塊永磁體、上蓋板和襯底，其中，(1)平面螺旋線圈制作在中心質(zhì)量塊的上表面上，兩塊永磁體并列位于上蓋板的上表面的凹坑內(nèi)，并且磁極方向相反，凹坑位于平面螺旋線圈的正上方；(2)中心質(zhì)量塊和兩根折疊彈性梁組成振動(dòng)結(jié)構(gòu)，帶動(dòng)在中心質(zhì)量塊上表面的平面螺旋線圈在水平方向運(yùn)動(dòng)；(3)兩根折疊彈性梁分布在中心質(zhì)量塊的兩側(cè)，并且每根折疊彈性梁的一端連接在中心質(zhì)量塊側(cè)面的中間，另一端連接在外部支撐框架內(nèi)側(cè)面的中間；(4)電極位于外部支撐框架的上表面上，通過位于折疊彈性梁上的電極引線與平面螺旋線圈相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量采集器，其特征在于平面螺旋線圈為圓形或方形的單層或多層平面螺旋金屬銅線圈；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量采集器，其特征在于兩塊永磁體的形狀均為長(zhǎng)方體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量采集器，其特征在于兩根折疊彈性梁的形狀、尺寸分別一致。
5.制作如權(quán)利要求1所述的能量采集器的方法，其特征在于包括振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片下表面與襯底硅片上表面的硅硅鍵合，再通過干法刻蝕釋放折疊彈性梁結(jié)構(gòu)，利用表面微機(jī)械加工技術(shù)制作平面螺旋線圈，具體包括如下步驟(1)振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片通過氧化、光刻、腐蝕工藝形成振動(dòng)結(jié)構(gòu)的下運(yùn)動(dòng)間隙，去除氧化層；(2)振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片通過氧化、光刻、腐蝕工藝，在下運(yùn)動(dòng)間隙內(nèi)形成深坑結(jié)構(gòu)及中心質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)圖形，腐蝕的深度由硅片的厚度和折疊彈性梁的厚度決定，去除下表面的氧化層；(3)振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片的下表面和襯底硅片的上表面預(yù)鍵合，預(yù)鍵合完成后再進(jìn)行整體的退火工藝；(4)在振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片上表面的氧化層絕緣材料表面濺射第一層銅種子層；(5)在銅種子層上涂膠、光刻、電鍍形成平面螺旋線圈的兩個(gè)電極及兩個(gè)電極引線，去膠，去種子層；(6)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積二氧化硅，光刻、腐蝕出兩個(gè)電極窗口以及兩個(gè)電極引線與平面螺旋線圈相連接的窗口；(7)濺射第二層銅種子層，涂膠，光刻，電鍍形成平面螺旋線圈，去膠，去種子層；(8)在振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片的上表面涂膠、光刻，通過干法刻蝕釋放折疊彈性梁及中心質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)，去膠；(9)上蓋板硅片氧化后，在其上表面通過光刻、腐蝕等工藝形成用于放永磁體的凹坑， 之后在其下表面通過光刻、腐蝕等工藝形成振動(dòng)結(jié)構(gòu)的上運(yùn)動(dòng)間隙；(10)上蓋板硅片的下表面與振動(dòng)結(jié)構(gòu)硅片的上表面對(duì)準(zhǔn)并固定，兩塊永磁體放入上蓋板硅片上表面的凹坑內(nèi)并固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于振動(dòng)結(jié)構(gòu)的上、下運(yùn)動(dòng)間隙均在3 20 μ m之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于折疊彈性梁的厚度根據(jù)需要靈活選擇，并且決定腐蝕的深度。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于步驟(7)所述的采用涂膠和電鍍技術(shù)制作的平面螺旋線圈的厚度在10 40 μ m之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于a)步驟C3)所述的硅硅預(yù)鍵合溫度為400-500°C，壓力為2_3kg；預(yù)鍵合后退火溫度為 900-1100°C，退火時(shí)間為1小時(shí)，氣氛為氧氣或氮?dú)?；b)步驟⑷和步驟(7)所述的第一層銅種子層和第二層銅種子層的厚度為 2000-5000人；C)步驟(9)所述的凹坑與上運(yùn)動(dòng)間隙之間的硅片厚度為50-150 μ m，凹坑的深度由硅片的厚度決定。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于平面螺旋線圈與電極引線之間通過二氧化硅絕緣掩模實(shí)現(xiàn)絕緣及連通，兩電極引線與襯底硅片之間通過二氧化硅絕緣層實(shí)現(xiàn)絕緣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種微型電磁式振動(dòng)能量采集器及其制作方法。所述的電磁式振動(dòng)能量采集器由中心質(zhì)量塊、外部支撐框架、二根折疊彈性梁、平面螺旋線圈、兩塊永磁體、上蓋板及襯底等組成。所述的電磁式振動(dòng)能量采集器利用體硅微機(jī)械加工技術(shù)的方法制作振動(dòng)結(jié)構(gòu)(包括中心質(zhì)量塊和折疊彈性梁)，利用表面微機(jī)械加工技術(shù)的方法制作平面螺旋線圈，平面螺旋線圈制作在中心質(zhì)量塊的上表面上，兩塊永磁體并列位于平面螺旋線圈的正上方。本發(fā)明的能量采集器可在較低的頻率范圍內(nèi)工作，將環(huán)境中振動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，用于解決無線傳感網(wǎng)絡(luò)或微納器件等依賴電池供電的問題，該能量采集器具有體積小、制作方法簡(jiǎn)單、易于批量制造等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用前景廣闊。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102176637SQ201110027379
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者李偉, 王躍林, 王鵬, 車錄鋒 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所