[发明专利]一种MEMS电容式触觉压力传感器及其制备方法

说明书

本发明提出一种MEMS电容式触觉压力传感器，包括：衬底；绝缘层，设置在所述衬底上；电极，设置在所述绝缘层上；电介质层，设置在所述绝缘层上并覆盖所述电极；触觉敏感体，设置在所述电介质层上；其中，所述触觉敏感体构成所述MEMS电容式触觉压力传感器的可动电极。本发明所提出的MEMS电容式触觉压力传感器主要依赖电容电极间的面积变化来响应触觉压力的变化，相比于现有的通过电极间距变化来响应触觉压力变化的MEMS触觉压力传感器，具有高线性度、高灵敏度的优点。且可采用MEMS加工工艺进行高精度、高一致性、低成本、批量化和微型化的制备。

技术领域

本发明涉及微机电系统（MEMS）领域，具体涉及一种MEMS电容式触觉压力传感器及其制备方法。

背景技术

触觉压力传感器是一类用于机器人模仿人类触觉功能的传感器，它是仿生学领域最基本的元器件之一，在机器人、人机交互等领域应用前景广阔。得益于MEMS技术的微型化、高精度和可批量生产等特点，MEMS触觉压力传感器具有高灵敏度、高可靠性、高精度、微型化和低成本等优点，具有广阔的发展前途。常见的MEMS触觉压力传感器包括MEMS压阻式触觉压力传感器和电容式MEMS触觉压力传感器等类型。MEMS压阻式触觉压力传感器的优点是线性度高，但由于压阻系数和电阻率易受温度影响，其环境适应性不佳。常见的MEMS电容式触觉压力传感器的优点是受环境温度影响小，但是其存在灵敏度低、线性度差等缺点，并导致相应的接口电路设计难度较高。

发明内容

为了解决本领域触觉压力传感器存在的一些问题，本发明提出一种MEMS电容式触觉压力传感器及其制备方法，它具有结构和制备简单、灵敏度高以及线性度好等优点。

具体地，本发明所提出的技术方案如下：

一种MEMS电容式触觉压力传感器，所述MEMS电容式触觉压力传感器包括：

衬底；

绝缘层，所述绝缘层设置在所述衬底上；

电极，所述电极设置在所述绝缘层上；

电介质层，所述电介质层设置在所述绝缘层上并覆盖所述电极；

触觉敏感体，所述触觉敏感体设置在所述电介质层上；

其中，所述触觉敏感体构成所述MEMS电容式触觉压力传感器的可动电极。

进一步地，所述触觉敏感体与所述电介质层接触的下表面为弧形。

进一步地，所述触觉敏感体的材料为弹性导电复合材料。

进一步地，所述触觉敏感体的材料为PEDOT:PSS/PDMS。

进一步地，所述触觉敏感体与所述电极正对设置。

进一步地，所述触觉敏感体具有1μm-100μm的高度。

相应地，本发明还提出一种MEMS电容式触觉压力传感器的制备方法，包括以下步骤：

选择衬底，

在所述衬底上形成绝缘层；

在所述绝缘层上形成电极；

在所述衬底上形成电介质层，所述电介质层覆盖所述电极；

在所述电介质层上形成牺牲层；

刻蚀所述牺牲层，形成触觉敏感体的形状；

在所述牺牲层的上表面形成弹性导电复合材料；

去除所述牺牲层，释放所述触觉敏感体。

进一步地，所述触觉敏感体的形状为弧形。

进一步地，所述牺牲层为铝牺牲层。

进一步地，所述弹性导电复合材料为PEDOT：PSS/PDMS。