[发明专利]基于微组装的三棱结构微型三维电场传感器及制备技术

权利要求书

1.一种基于微组装的三棱结构微型三维电场传感器，其特征在于，包括：

三个基底（5），构成三棱锥或三棱柱或三棱台的三棱结构；

所述三个基底（5）表面均设有至少一个电场敏感单元，分别用于测量电场的X方向、Y方向和Z方向的分量；

互锁机构（4），设于其中两个基底（5）的连接处，用于固定三个基底（5）的相对位置，使得任意一基底（5）上电场敏感单元的测量轴与其它基底（5）上电场敏感单元的测量轴正交；

每个基底（5）设有与之对应的至少一个引线底座（6），所述引线底座（6）均位于同一平面，以及

每个所述引线底座（6）上设有至少一个焊盘（8），通过导线（9）与其所在的所述引线底座（6）对应的所述基底（5）表面设有的所述电场敏感单元连接；

柔性连接件（7），将所述三个基底（5）与所述引线底座（6）连接构成一个整体结构。

2.根据权利要求1所述的微型三维电场传感器，其特征在于，所述电场敏感单元包括：

至少一个感应电极（10）、至少一个驱动电极（11）及屏蔽结构（12），所述感应电极（10）、驱动电极（11）和屏蔽结构（12）之间相互绝缘。

3.根据权利要求2所述的微型三维电场传感器，其特征在于，所述感应电极（10）、驱动电极（11）与屏蔽结构（12）为相互独立的结构，固定在所述基底（5）上；

和/或，所述感应电极（10）与屏蔽结构（12）为相互独立的结构，所述感应电极（10）和屏蔽结构（12）固定于所述基底（5）表面，所述驱动电极（11）固定于所述屏蔽结构（12）表面。

4.根据权利要求2所述的微型三维电场传感器，其特征在于，所述驱动电极（11）用于驱动所述屏蔽结构（12）振动，所述振动为沿平行于基底（5）或沿垂直于基底（5）方向的平动，也可以为扭转振动；

所述驱动电极（11）驱动所述屏蔽结构（12）的驱动方式为静电驱动、热电驱动、压电驱动或电磁驱动。

5.根据权利要求2所述的微型三维电场传感器，其特征在于，所述屏蔽结构（12）与所述感应电极（10）共面，两者在面内穿插设置；

和/或，所述屏蔽结构（12）位于所述感应电极（10）的上方。

6.根据权利要求1所述的微型三维电场传感器，其特征在于，所述互锁机构（4）包括：至少一对锁片（4-1）和锁槽（4-2），所述锁片（4-1）和锁槽（4-2）分别设于所述连接处的两个基底（5）上；

通过将所述锁片（4-1）插入所述锁槽（4-2）中，固定所述三个基底（5）的相对位置。

7.根据权利要求1所述的微型三维电场传感器，其特征在于，所述柔性连接件（7）的主体材质为有机材料。

8.根据权利要求1所述的微型三维电场传感器，其特征在于，所述基底（5）和引线底座（6）的材质为硅基材料或陶瓷材料或金属材料；

所述焊盘（8）、感应电极（10）、驱动电极（11）与屏蔽结构（12）材质为硅基材料或金属材料。

9.一种基于微组装的三棱结构微型三维电场传感器的制备技术，其特征在于，包括：

在平板一表面加工出X方向电场敏感单元（1）、Y方向电场敏感单元（2）、Z方向电场敏感单元（3）和焊盘（8）；

在该表面旋涂有机材料，对所述有机材料作图形化和固化处理，得到柔性连接件（7）；

释放所述X方向电场敏感单元（1）、Y方向电场敏感单元（2）、Z方向电场敏感单元（3）上的可动结构，其中，所述可动结构为所述X方向电场敏感单元（1）、所述Y方向电场敏感单元（2）及所述Z方向电场敏感单元（3）中的屏蔽结构（12）；

在所述平板另一表面刻蚀，形成三个基底（5）、至少三个引线底座（6）及互锁机构（4），每个基底（5）对应至少一个引线底座（6），柔性连接件（7）将三个基底（5）与三个基底（5）对应的引线底座（6）连接构成一个整体结构，所述互锁机构（4），设于其中两个基底（5）的连接处，将三个基底（5）的相对位置固定，使得任意一基底（5）上电场敏感单元的测量轴与其它基底（5）上电场敏感单元的测量轴正交，其中，所述引线底座（6）均位于同一平面；

通过导线（9）将所述X方向电场敏感单元（1）、Y方向电场敏感单元（2）和Z方向电场敏感单元（3）分别与其所在所述基底（5）对应的所述引线底座（6）上的所述焊盘（8）连接。