來，每個(gè)第一元件可以具有比每個(gè)第二元件更高的相關(guān)電阻。
[0078]在各實(shí)施例的上下文中，所述應(yīng)變計(jì)可以為單體結(jié)構(gòu)。
[0079]在各實(shí)施例的上下文中，所述應(yīng)變計(jì)可以包含金屬，如包括金(Au)、鎳(Ni)、鎳-鉻(NiCr)、鋁(Al)或鉑(Pt)，但不限于此。
[0080]在各實(shí)施例的上下文中，所述應(yīng)變計(jì)可以具有約50?150nm的厚度，如約50?lOOnm、100 ?150nm 或 80 ?120nm。
[0081]在各實(shí)施例的上下文中，所述應(yīng)變計(jì)可以基于所述聚合物膜(如202)的位移改變其電阻。如此以來，所述應(yīng)變計(jì)可以作為壓敏電阻。所述電阻的變化會(huì)以電路的電壓變化讀出。例如，所述電路可包括惠斯通電橋電路。在各實(shí)施例中，所述電路可以在所述傳感器的外部(如，200)。
[0082]在各實(shí)施例的上下文中，所述聚合物膜(如202)可以具有約10?150 μπι的厚度，如約 10 ?100 μ m、10 ?50 μ m、50 ?150 μ m、100 ?150 μ m 或 40 ?80 μ m。
[0083]在各實(shí)施例的上下文中，所述聚合物膜(如202)可具有約I?3 GPa的楊氏模量，如約I?2 GPa或2?3 GPa0
[0084]在各實(shí)施例的上下文中，所述聚合物膜(如202)可包含液晶聚合物(LCP)。
[0085]在各實(shí)施例的上下文中，所述聚合物膜(如202)可不具有水凝膠(如206)。
[0086]在各實(shí)施例的上下文中，所述長形微結(jié)構(gòu)(如204)可以從所述聚合物膜(如202)的表面至少基本上垂直延伸出來的。
[0087]在各實(shí)施例的上下文中，所述長形微結(jié)構(gòu)(如204)可以至少基本上接觸所述聚合物膜(如202)。
[0088]在各實(shí)施例的上下文中，所述長形微結(jié)構(gòu)(如204)可以具有圓柱形結(jié)構(gòu)。
[0089]在各實(shí)施例的上下文中，所述長形微結(jié)構(gòu)(如204)可被置于所述聚合物膜(如202)的中心。
[0090]在各實(shí)施例的上下文中，所述長形微結(jié)構(gòu)(如204)可包含聚合物，如Si60聚合物。
[0091]在各實(shí)施例的上下文中，所述長形微結(jié)構(gòu)(如204)可具有約6?10的高寬比，如約6?8或8?10。
[0092]在各實(shí)施例的上下文中，所述長形微結(jié)構(gòu)(如204)可具有約2.5?4 mm (2500?4000 μ m)的長度，如約 2500 ?3500 μ m、3000 ?4000 μ m 或 2800 ?3200 μ m。
[0093]在各實(shí)施例的上下文中，所述長形微結(jié)構(gòu)(如204)可具有約250?400 μπι的寬度或直徑，如約250?350 μ m、300?400 μ m或280?320 μ m。
[0094]在各實(shí)施例的上下文中，所述長形微結(jié)構(gòu)(如204)可具有約2?5GPa的楊氏模量，如約 2 ?3 GPa、3 ?5 GPa 或 2.5 ?3.5 GPa0
[0095]在各實(shí)施例的上下文中，所述水凝膠(如206)可包含透明質(zhì)酸，如透明質(zhì)酸-甲基丙稀酸酐(HA-MA)。
[0096]在各實(shí)施例的上下文中，所述多個(gè)納米纖維的各納米纖維可包括己內(nèi)酯(如，聚L-丙交酯/e -己內(nèi)酯(PLC))、或聚偏二氟乙烯(PVDF)、或鋯鈦酸鉛(PZT)(如，Pb (Zr0.52T1.48)03)。
[0097]在各實(shí)施例的上下文中，所述多個(gè)納米纖維中的各納米纖維可具有約500?100nm 的直徑，如約 500 ?800nm、500 ?600nm、700 ?100nm 或 600 ?800nm。
[0098]在各實(shí)施例的上下文中，所述傳感器(如200)可以為流量傳感器。
[0099]在各實(shí)施例的上下文中，術(shù)語“流體”可以指空氣、氣體或水中的至少一個(gè)。
[0100]在各實(shí)施例的上下文中，所述指示流體的流量參數(shù)的測量值可包括與所述傳感器相關(guān)的電阻變化。在各實(shí)施例的上下文中，所述測量值可包括與所述傳感器相關(guān)的電壓變化。所述電壓變化可以為與所述傳感器相關(guān)的電阻變化的結(jié)果。例如，與所述傳感器相關(guān)的電阻變化可以電壓變化而被讀出，如電路方式(惠斯通電橋電路)。作為非限制性實(shí)施例，對于I ms"1的空氣流，測量值可以包括約1.2?8mV的電壓變化(如，約1.2?8mV/ ms 1的靈敏度)，如約1.2?6mV、1.2?4mV或3?6mV。對于I ms"1的水流，測量值可以包括約0.03?0.12V的電壓變化(如，約0.03?0.12V/ ms"1的靈敏度)，如約0.03?0.08V、0.05 ?0.12V 或 0.05 ?0.1V。
[0101]進(jìn)一步，各實(shí)施例可提供用于檢測流體的流量參數(shù)的傳感器。所述傳感器可包括聚合物膜(如，液晶聚合物(LCP)膜)和從所述聚合物膜延伸出來的長形微結(jié)構(gòu)，其中，所述長形微結(jié)構(gòu)被安排來使所述聚合物膜相對于流體流動(dòng)產(chǎn)生位移并與所述傳感器進(jìn)行交互，且所述傳感器用來基于所述聚合物膜的位移提供指示流體的流量參數(shù)的測量值。如此以來，可以提供裸毛細(xì)胞傳感器。所述傳感器可以如傳感器200 (圖2A)中所描述，如對與一個(gè)特征、和/或附加特征或元件相關(guān)的材料和/或參數(shù)方面是如此的。
[0102]通過結(jié)合圖3A和3B，以下面非限制性實(shí)施例的方式描述各實(shí)施例的傳感器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)。
[0103]圖3A展示了根據(jù)不同實(shí)施例的傳感器(如，流量傳感器)300的透視圖，來說明所述裝置300的結(jié)構(gòu)和制造該裝置時(shí)所采用的材料。圖3B展示了圖3A實(shí)施例的傳感器300的分解圖，來展示用于說明涉及所述傳感器制造中的主要步驟的制造流程圖。
[0104]所述流量傳感器300的結(jié)構(gòu)包括液晶聚合物(LCP)感應(yīng)膜302。所述LCP感應(yīng)膜302可以為厚度為25 μm的圓形LCP感應(yīng)膜，其直徑為約2000 μπι。應(yīng)變計(jì)310可置于所述膜302的外周上且可制成蛇形圖案。所述應(yīng)變計(jì)310可以為厚度為150nm的金(Au)應(yīng)變
i+o
[0105]所述傳感器300的設(shè)計(jì)可包括一個(gè)或多個(gè)徑向應(yīng)變計(jì)，該應(yīng)變計(jì)可置于所述膜302的邊緣，在膜302邊緣上可因該膜302上的壓力而產(chǎn)生最大應(yīng)力。如圖3A所示，以長形徑向元件312和連接鄰接的徑向元件312的短的切向元件314形式形成的的電阻的“之”字形或蛇形圖案可被限定為所述應(yīng)變計(jì)310。所述應(yīng)變計(jì)310可與一對接觸墊316、318進(jìn)行電耦合。所述LCP感應(yīng)膜302的設(shè)計(jì)參數(shù)的非限制性實(shí)施例及其特征已在A.G.P.Kottapalli, C.ff.Tan, M.0lfatnia, J.M.Miao, G.Barbastathis and Μ.Triantafyllou, 〃A liquid crystal polymer membrane MEMS sensor for flow rateand flow direct1n sensing applicat1ns, 〃 J.Micromech.Microeng., vol.21, p.085006，2011]中描述，在這里作為參考結(jié)合其所有公開內(nèi)容。
[0106]所述LCP膜302可以與載體(如，硅載體或晶片)320通過中間層(如，SU_8層)322進(jìn)行連結(jié)或接合。在所述載體320內(nèi)、所述LCP膜302的面積下面的與所述應(yīng)變計(jì)310至少基本上重疊處，如通過蝕刻，可以形成空穴或凹陷處324。
[0107]模仿毛細(xì)胞的長形微結(jié)構(gòu)(如，聚合物柱)304被置于所述LCP膜302的中心左右。作為非限制性實(shí)施例，所述聚合物柱304可以為Si60毛細(xì)胞。在各實(shí)施例中，所制造的毛細(xì)胞304的尺寸(如，高寬比)可以比相當(dāng)于洞穴盲魚的吸盤內(nèi)的毛細(xì)胞的尺寸更大。換言之，所述毛細(xì)胞304可以為高高寬比毛細(xì)胞。這種加長的毛細(xì)胞設(shè)計(jì)可以保證所述傳感器300具有良好的對流量的靈敏度，且還能保證所述柱304可以向可用于傳感器300的所有流速的停滯邊界層之外延伸。反之，低高寬比柱可以導(dǎo)致傳感器的靈敏度急劇下降，且在毛細(xì)胞安裝過程中，低高寬比柱還可構(gòu)成一種挑戰(zhàn)。
[0108]仿生杯狀纖絲或納米纖維308被沉積成金字塔形狀并與所述柱304的端部相連，該柱304延伸并朝向所述傳感器周圍進(jìn)入流動(dòng)中。水凝膠前體溶液可以被滴落涂布于所述納米纖維308之上，所述納米纖維308充當(dāng)著所述水凝膠前體溶液的支架。所述水凝膠前體溶液則可以被處理以形成柔軟的聚合物吸盤胡水凝膠306。所述水凝家306可以至少基本上封裝所述納米纖維308并可以至少基本上包圍長形微結(jié)構(gòu)304的至少一部分。作為非限制性實(shí)施例，所述水凝膠306可以為透明質(zhì)酸-甲基丙烯酸酐(HA-MA)水凝膠。
[0109]將所述傳感器300或裸毛細(xì)胞傳感器(沒有吸盤306和納米纖維308)放入于流體流動(dòng)中時(shí)，所述毛細(xì)胞304可彎曲或由流體流動(dòng)所施加的阻力而進(jìn)行位移。所述毛細(xì)胞304的位移可最終導(dǎo)致所述LCP膜的位移。所述LCP膜302的屈曲可引起應(yīng)變計(jì)310的電阻變化，該應(yīng)變計(jì)310隨即作為電壓變化，如通過可與所述應(yīng)變計(jì)310進(jìn)行電耦合的外部惠斯登電橋電路的方式，而被讀出。
[0110]下面，會(huì)用非限制性實(shí)施例的方式描述材料及裝置的制造。裝置的制造主要包括四個(gè)主要加工步驟。第一步，制造具有金應(yīng)變計(jì)的LCP MEMS感應(yīng)膜。第二步，利用立體光刻技術(shù)制造毛細(xì)胞并通過精確的X-Y-Z受控移動(dòng)將該毛細(xì)胞裝在所述LCP膜上。第三步，通過利用靜電紡絲工藝在所述毛細(xì)胞上形成納米纖維。最后一步，在所述納米纖維支架上滴落涂布水凝膠前體溶液，然后通過光聚合和潤濕而開始腫脹，以形成水凝膠。該制造過程可在圖3B中進(jìn)行說明。
[0111]現(xiàn)在，描述關(guān)于LCP感應(yīng)膜的加工步驟。該步驟始于，通過5 μ m厚的SU-8 2002中間粘合層將被切成4英寸直徑的圓形、25 ym厚的LCP3908層與4英寸、200 μπι厚的硅晶片載體進(jìn)行粘合。然后，用20 nm鈦或鉻粘合層將約150 nm厚的金層附著于LCP層的頂面上。通過剝離過程，可在LCP層的頂面上對所述金層進(jìn)行圖案化形成蛇形的金屬應(yīng)變計(jì)。通過深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)工藝方法，將圓形空腔刻在與所述頂面上的應(yīng)變計(jì)對齊的硅載體中。在各實(shí)施例中，金(Au )金屬由于比其他金屬如鎳(Ni )、鎳鉻(鎳鉻)或鋁(Al)具有更多的共形沉積而可用于所述應(yīng)變計(jì)上，且能讓電連續(xù)地穿過膜的邊緣。此外，金具有高應(yīng)變系數(shù)。通過結(jié)合圖4A~4B，下面將描述LCP感應(yīng)膜加工的非限制性實(shí)施例。
[0112]圖4A展示了作為截面圖的根據(jù)不同實(shí)施例的用于處理液晶聚合物(LCP)膜的方法的各階段。
[0113]可以采用厚度為約25 μπι的LCP3908薄膜30