[发明专利]一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置

权利要求书

1.一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置，其特征在于：包括衬底，衬底的上方设置有外壳和盖板，外壳的上部和下部均为开口结构，外壳的底端与衬底的上端面相键合，外壳的顶端与盖板的下端面之间设置有相互键合的焊片和金属环片，焊片的顶端与盖板的下端面相键合，金属环片的底端与外壳的顶端相键合，所述盖板、焊片、金属环片、外壳及衬底之间配合形成真空腔室，真空腔室内设置有边框，边框上设置有基板，基板上设置有压电发电机构和电磁发电机构。

2.根据权利要求1所述的一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置，其特征在于：所述真空腔室内加入吸气剂。

3.根据权利要求1所述的一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置，其特征在于：所述基板为PCB板，其中央开设有正方形的通口，所述压电发电机构包括硅基压电悬臂梁硅片单元，该硅基压电悬臂梁硅片单元包括第一硅层、下电极片、硅基压电悬臂梁和上电极片，硅基压电悬臂梁有四根，每根硅基压电悬臂梁均呈L型，四根硅基压电悬臂梁的中间设置有一块定位平台，定位平台的下端面上设置有圆柱形永磁铁，永磁铁与衬底的上端面之间留有振动间隙，第一硅层设置在基板的下端面上，下电极片位于第一硅层的下方，硅基压电悬臂梁位于上、下电极片之间，各硅基压电悬臂梁的短边上均设置有上电极引线点和下电极引线点；所述电磁发电机构包括微型平面感应线圈硅片单元，该微型平面感应线圈硅片单元包括第二硅层和微型平面感应线圈，第二硅层设置在基板的上端面上，微型平面感应线圈设置在第二硅层的下端面上且位于上述通口中间，微型平面感应线圈上设置有正极引线点和负极引线点，第二硅层的中央开设有引线孔；所述基板的下端面上设置有硅基压电悬臂梁接线点，基板的上端面上设置有微型平面感应线圈接线点。

4.根据权利要求3所述的一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置，其特征在于：第一硅层包括呈方框状的外围硅片，外围硅片的面积大于上述通口的面积，外围硅片的上端面与基板的下端面固连，外围硅片的内圈设置有与四根硅基压电悬臂梁和定位平台的安装形状相适配的内侧硅片；第一硅层的下表面上设置有第一二氧化硅层，上电极片和硅基压电悬臂梁之间设置有PZT压电材料层；第二硅层与微型平面感应线圈之间设置有第二二氧化硅层。

5.根据权利要求3所述的一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置，其特征在于：所述永磁铁采用烧结钕铁硼N-30作为永磁材料，永磁铁通过AB胶粘附在定位平台的中央。

6.根据权利要求3所述的一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置，其特征在于：所述硅基压电悬臂梁的末端内外拐角处呈45°圆角。

7.根据权利要求3所述的一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置，其特征在于：所述硅基压电悬臂梁硅片单元与微型平面感应线圈硅片单元之间通过低温超声阳极键合工艺键合，使硅基压电悬臂梁与微型平面感应线圈之间保持500um至1000um的距离。

8.根据权利要求4所述的一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置，其特征在于：所述上、下电极片均由Pt制成，在溅射Pt之前，需先在PZT压电材料层及第一氧化硅层上溅射一层50nm的Ti作为结合层；所述微型平面感应线圈与第二二氧化硅层之间溅射有一层40nm的Ti作为结合层。

9.根据权利要求1所述的一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置，其特征在于：所述衬底是由硅制成的，衬底的上端面镀有Au膜，形成与外部连接的薄膜型金属化布线，金属化布线的两端设置引线键合焊盘，上述压电发电机构的引线和电磁发电机构的引线通过热声键合工艺与引线键合焊盘相键合以实现能量的输出。

10.根据权利要求1所述的一种基于微加工技术的压电电磁集成发电装置，其特征在于：所述外壳是由陶瓷制成的，外壳的底端镀有Au膜；所述盖板的下表面和金属环片的上表面均镀有Ni和Au，金属环片通过共晶键合工艺键合在外壳的顶端面上，所述焊片为金锡焊料；所述边框的截面呈U型，边框是由陶瓷制成的，边框的下端面镀有Au膜，边框的下端面通过共晶键合工艺键合在衬底的上端面上，边框与外壳内壁之间、边框与盖板的下端面之间均留有间隙。