[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于MEMS技术的感应式电导率传感器的制造方法，所述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，其特征在于，该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MEMS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，长方形凹槽的长度大于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a结构；(6)重复步骤(1)～(5)，在玻璃片b的相同位置上制作出两个相互平行、大小相同的MEMS螺线管电感，其中，MEMS螺线管电感的长为l、宽为w，两个MEMS螺线管电感的间距为d，并使玻璃片b形成同样的半圆环柱形玻璃盖和半圆柱形空腔；(7)将步骤(1)中玻璃片a上的两个MEMS螺线管电感与步骤(6)中玻璃片b上的两个MEMS螺线管电感一一对齐，并将两个半圆环柱形玻璃盖对齐，对两个半圆环柱形玻璃盖的端面进行键合，形成完整的圆环柱形的导流管和圆柱形空腔；(8)采用电镀工艺将玻璃片a上的MEMS螺线管电感与玻璃片b上相应的MEMS螺线管电感相连，形成环绕在导流管外壁的发射线圈和接收线圈；(9)分别沿着圆环柱形导流管的长度方向和横截面方向对玻璃片a和玻璃片b进行切除，保留圆环柱形导流管、圆柱形空腔、发射线圈和接收线圈，使圆环柱形导流管沿长度方向的两端露出；在进行测量时，将电导率传感器浸入海水中，海水可从圆环柱形导流管的两端流入圆柱形空腔内，该圆柱形空腔即为电导率传感器的电导池。