【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及傳感器，特別涉及一種電感式壓力傳感器及其制備方法。
技術介紹
1、壓力傳感器是能感受壓力信號，并能按照一定的規律將壓力信號轉換成可用的輸出電信號的器件或裝置。電磁感應原理是指放在變化磁通量中的導體，會產生電動勢，此電動勢稱為感應電動勢或感生電動勢，若將此導體閉合成一回路，則該電動勢會驅使閉合回路的電子流動，形成感應電流。
2、電感式壓力傳感器是一種基于電磁感應，將待測量的壓力變化轉換為自身電感值變化的的傳感器。當受到外部壓力作用時，壓力傳感器的磁鐵產生位移，穿過閉合電路的磁通量發生變化，從而產生感應電動勢，形成感應電流，通過測量電流的變化可以準確地得到外部壓力變化的信息。
3、目前，現有的電感式傳感器大多數響應速度較慢，不適合快速動態響應的場合，而且存在分辨率較低，穩定性差等問題。為了解決上述問題，有必要研究一種同時兼具較高的靈敏度和較寬的檢測范圍，并可快速響應動態壓力的電感式壓力傳感器，應用于各種需要快速進行壓力檢測的場合。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的問題是：提供一種電感式壓力傳感器及其制備方法，具較高的靈敏度和較寬的檢測范圍，用于快速響應動態的壓力檢測。
2、本專利技術采用如下技術方案：一種電感式壓力傳感器，包括：由下至上依次設置的襯底、線圈陣列、絕緣層、輸出電路、支撐墻體、pdms薄膜；
3、所述襯底和pdms薄膜之間通過支撐墻體形成支撐空腔；
4、若干個永磁鐵鑲嵌于pdms薄膜內部凹槽中，
5、所述線圈陣列設置于支撐空腔下部，線圈陣列和輸出電路通過設置于絕緣層內的連接孔連接，線圈陣列和pdms薄膜之間形成壓力傳遞空腔間隙，用于擴大壓力檢測范圍。
6、具體地，所述襯底為si，所述線圈陣列設置于襯底上方，所述絕緣層用于隔絕所述線圈陣列和輸出電路，所述線圈陣列和輸出電路為cu，所述絕緣層為al2o3。
7、具體地，所述線圈陣列和輸出電路的厚度為分別200nm，所述絕緣層的厚度為100nm，所述支撐墻體的厚度為40μm，所述pdms薄膜的厚度為450μm。
8、進一步地，線圈陣列以5*5陣列整齊排列，用于增大輸出電流，每個線圈以等距螺旋線的方式旋轉10圈。
9、具體地，絕緣層內連接線圈陣列和輸出電路的連接孔包括若干個大圓孔和小圓孔，所述大圓孔直徑為140μm，所述小圓孔直徑為80μm，輸出電路掩模版將每個大圓孔連接到一起，并將每個小圓單獨連接。
10、具體地，所述永磁鐵為n52型銣鐵硼材料，形狀為圓柱體，直徑為500μm，高度為200μm。
11、具體地，所述支撐墻體為光刻膠，支撐墻體與pdms薄膜通過環氧樹脂連接。
12、本專利技術技術方案還提供了一種電感式壓力傳感器的制備方法，用于制備上述任一電感式壓力傳感器，包括以下步驟：
13、s1、利用線圈陣列掩模版和磁控濺射，在所述襯底沉積線圈陣列；
14、s2、利用絕緣層掩模版和磁控濺射，在所述線圈陣列上沉積絕緣層，用于隔絕所述線圈陣列和輸出電路，只通過貫穿于絕緣層的連接孔連接；
15、s3、利用輸出電路掩模版和磁控濺射，在所述絕緣層上沉積輸出電路；
16、s4、利用支撐墻體掩模版，在所述輸出電路上光刻出支撐墻體圖形；
17、s5、另取襯底，利用凹槽掩模版在襯底上光刻出凹槽圖形；
18、s6、在所述凹槽圖形表面涂覆pdms基材和固化劑的混合液，待其固化后剝離取下；
19、s7、將永磁鐵鑲嵌到pdms薄膜的凹槽中；
20、s8、在鑲嵌有永磁鐵的pdms薄膜表面再次涂覆pdms基材和固化劑的混合液，然后固化；
21、s9、將所述pdms薄膜與支撐墻體連接到一起，形成電感式壓力傳感器。
22、特別地，步驟s1中在所述襯底沉積線圈陣列之前，在所述襯底上采用磁控濺射沉積一層cr薄膜，用于提高襯底和線圈陣列的粘附性。
23、進一步地，所述磁控濺射，直流功率為150w，壓強為5mtorr，流量為50sccm，轉速為10rpm。
24、本專利技術采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果：
25、本專利技術電感式壓力傳感器，對動態壓力有快速明顯的電學響應特性，同時兼具較高的靈敏度和較寬的檢測范圍，在pdms薄膜受到壓力時，通過pdms薄膜位置變化帶動永磁鐵位置發生變化，由于處于pdms薄膜和線圈陣列之間的空腔間隙較大，所以具有較寬的壓力檢測范圍，此外，線圈陣列通過5*5陣列的方式排列，增大了輸出電流，提高了靈敏度。
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1.一種電感式壓力傳感器，其特征在于，包括由下至上依次設置的襯底(7)、線圈陣列(6)、絕緣層(5)、輸出電路(4)、支撐墻體(3)、PDMS薄膜(1)；
2.根據權利要求1所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，所述襯底(7)為Si，所述線圈陣列(6)設置于襯底上方，所述絕緣層(5)用于隔絕所述線圈陣列(6)和輸出電路(4)，所述線圈陣列(6)和輸出電路(4)為Cu，所述絕緣層(5)為Al2O3。
3.根據權利要求2所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，所述線圈陣列(6)和輸出電路(4)的厚度為分別200nm，所述絕緣層(5)的厚度為100nm，所述支撐墻體(3)的厚度為40μm，所述PDMS薄膜(1)的厚度為450μm。
4.根據權利要求3所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，所述線圈陣列(6)以5*5陣列整齊排列，用于增大輸出電流，每個線圈以等距螺旋線的方式旋轉10圈。
5.根據權利要求4所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，絕緣層(5)內連接線圈陣列(6)和輸出電路(4)的連接孔包括若干個大圓孔和小圓孔，所述大圓孔直徑為140μm，所
6.根據權利要求1所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，所述永磁鐵(2)為N52型銣鐵硼材料，形狀為圓柱體，直徑為500μm，高度為200μm。
7.根據權利要求1所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，所述支撐墻體(3)為光刻膠，支撐墻體(3)與PDMS薄膜(1)通過環氧樹脂連接。
8.一種電感式壓力傳感器的制備方法，用于制備如權利要求1至7中任一項所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的電感式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，步驟1中在所述襯底(7)沉積線圈陣列(6)之前，在所述襯底(7)上采用磁控濺射沉積一層Cr薄膜，用于提高襯底和線圈陣列的粘附性。
10.根據權利要求8所述的電感式壓力傳感器的制備方法，其特征在于，所述磁控濺射，直流功率為150W，壓強為5mTorr，流量為50sccm，轉速為10rpm。
...【技術特征摘要】
1.一種電感式壓力傳感器，其特征在于，包括由下至上依次設置的襯底(7)、線圈陣列(6)、絕緣層(5)、輸出電路(4)、支撐墻體(3)、pdms薄膜(1)；
2.根據權利要求1所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，所述襯底(7)為si，所述線圈陣列(6)設置于襯底上方，所述絕緣層(5)用于隔絕所述線圈陣列(6)和輸出電路(4)，所述線圈陣列(6)和輸出電路(4)為cu，所述絕緣層(5)為al2o3。
3.根據權利要求2所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，所述線圈陣列(6)和輸出電路(4)的厚度為分別200nm，所述絕緣層(5)的厚度為100nm，所述支撐墻體(3)的厚度為40μm，所述pdms薄膜(1)的厚度為450μm。
4.根據權利要求3所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，所述線圈陣列(6)以5*5陣列整齊排列，用于增大輸出電流，每個線圈以等距螺旋線的方式旋轉10圈。
5.根據權利要求4所述的電感式壓力傳感器，其特征在于，絕緣層(5)內連接線圈陣列(6)和輸出電路(4)的連接孔包括若干...
【專利技術屬性】
技術研發人員：章偉，熊賢輝，石云飛，畢亞麗，劉志遠，賴國峰，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：
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