[发明专利]一种基于MEMS技术的感应式电导率传感器及其制造方法

说明书

本发明公开了一种基于MEMS技术的感应式电导率传感器及其制造方法，属于微电子机械系统制造及海洋测量领域。该电导率传感器包括一个导流管、一个电导池、两个环绕在导流管外壁的MEMS螺线管电感，所述导流管呈圆环柱形，其内部供液体流通的圆柱形空腔即为电导池，两个MEMS螺线管电感相互平行并间隔一段距离，两个螺线管分别通过连接引线与外界测试电路相连。本发明采用MEMS加工工艺来制造传感器，具有体积小、功耗低、成本低、可大批量生产的优点；本发明提供的传感器结构简单，操作方便，抗污染能力高，耐腐蚀性强，通用性强，可靠性高，适用于海水等高浓度水体的电导率测量。

技术领域

本发明涉及一种基于MEMS技术的感应式电导率传感器及其制造方法，涉及微电子机械系统制造及海洋测量领域。

背景技术

海水电导率是海洋水体最基本的物理要素，海洋中的各种现象、过程，海洋生物的生存与繁殖，以及人类的海上活动，包括海上军事活动，几乎都与海水电导率的时空分布直接或间接相关。

海水电导率传感器主要分为电极式和感应式，其中，电极式电导率传感器由于后续处理电路简单、测量精度高、使用方便，广泛用于各种水体的电导率测量中。与电极式电导率传感器相比，感应式电导率传感器不存在电极极化与电极被污染的问题，抗污染能力和抗腐蚀能力强，适合于应用在海水等高浓度水体中。

现有技术中，感应式电导率传感器都是采用传统机械加工技术制造而成，加工精度低、加工难度大、加工成本高、不适合大批量制造，而如果采用MEMS工艺来制造电导率传感器，将具有体积小、功耗低、成本低、可大批量生产、易于与电子电路实现交互等优点，是感应式电导率传感器的发展方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于MEMS技术的感应式电导率传感器及其制造方法，克服了传统机械加工技术的不足。本发明的电导率传感器结构简单，体积小巧，操作方便，成本较低，抗污染能力高，耐腐蚀性强，通用性强，可靠性高，适用于海水等高浓度水体的电导率测量。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种基于MEMS技术的感应式电导率传感器，包括一个导流管、一个电导池和两个环绕在导流管外壁的MEMS螺线管电感，其中，所述导流管呈圆环柱形，其内部供液体流通的圆柱形空腔即为电导池；两个所述MEMS螺线管电感分别为发射线圈和接收线圈，用于施加激励和接收响应，发射线圈和接收线圈相互平行且两者之间存在间隔；两个所述MEMS螺线管电感分别通过连接引线与外界测试电路相连。

作为本发明的进一步优化方案，所述导流管为玻璃材料通过正压热成型工艺制成。

作为本发明的进一步优化方案，所述MEMS螺线管电感为SU-8胶外覆铜/金材料制成。

作为本发明的进一步优化方案，两个所述MEMS螺线管电感的大小相同。

另一方面，本发明还提供一种上述基于MEMS技术的感应式电导率传感器的制造方法，包括以下步骤：

(1)在玻璃片a的正面制作两个相互平行、大小相同(长为l，宽为w)的MEMS螺线管电感，其中，MEMS螺线管电感的长为l，宽为w，且两个螺线管电感之间间隔一段距离d；

(2)选用与玻璃片a尺寸一致的基底硅片，在基底硅片上刻蚀长方形凹槽，其中，凹槽的长度大于l、宽度大于2w+d；

(3)将玻璃片a的背面和刻槽后的基底硅片进行阳极键合；

(4)使用高温炉加热步骤(3)键合后的器件，高温作用下玻璃熔融，长方形凹槽内的气体被加热产生压力发生膨胀，使玻璃片a形成半圆环柱形玻璃盖和半圆柱形空腔；

(5)使用选择性腐蚀剂腐蚀掉基底硅片，保留玻璃片结构；