[发明专利]一种微电子机械系统传感器的大规模生产方法

说明书

本发明公开了一种微电子机械系统传感器的大规模生产方法，包括整平衬底；利用电镀或物理气相沉积制备具有垂直磁各向异性的底部硬磁体；用蚀刻法清除可蚀刻材料而制备中空管的，以容纳含硬磁材料的悬浮体；在临时可蚀刻材料中制备具有垂直磁各向异性的含硬磁材料的悬浮体，其硬磁材料有与底部硬磁体不一样的磁矫顽力；悬浮体通过蚀刻去除临时可蚀刻材料而释放于中空管中；在中空管外制备感应器；利用均匀外磁场对传感器的每个关键磁性部件进行磁化，以获取设计期望的磁化方向；切割所述衬底以获得单个所述的传感器。本发明给出了利用半导体晶圆工艺与微电子机械系统(MEMS)技术相结合，大规模低成本生产这种类型传感器的制造方案。

本申请是申请号为201510095638.2，申请日为2015年1月29日，发明创造名称为“一种微电子机械系统传感器”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及到可用于跌倒检测，相对于重力方向的数字化倾斜角度测量，高灵敏度的数字化机械振动和机械脉冲测量等的微电子机械系统传感器的大规模生产方法。

背景技术

跌倒检测非常重要的，其广泛地应用于老年人护理，病人护理，儿童护理，残疾人护理，以及如滑雪，徒步旅行，骑自行车等户外运动安全保障等方面。生产一个可靠的跌倒检测系统产品具有巨大的市场潜力和有益的社会影响。基于加速度传感器的常规跌倒检测系统使用了大量不同的算法以建立跌倒事件的加速度模型或阈值，并通过比较跌倒过程中获得的加速度数据与预设的模型或阈值来检测跌倒事件是否发生。然而，随机跌倒事件取决于当时的实际情况和宿主跌倒之前的运动情况。如此复杂的跌倒事件，不可能用一种精确的算法模型来模拟事件发生的实际情况。尽管付出了巨大的努力，可市场上并没有一种很有影响力的成功产品。本发明通过直接监测事件发生时宿主与当地重力方向之间的相对

位置和方位的变化过程以判断跌倒事件是否发生，彻底解决了上述难题。

相对于跌倒检测而言，测量相对于重力方向的倾斜角度也非常有用。目前，相对于重力方向或地面的倾斜角度也多半是由加速度计测量加速度而间接得到。

高敏感的振动检测也有很多的应用。常规的一般使用加速度计(如压电传感器或电容传感器)，速度传感器(如电磁线速度换能器)，物体接近探头(如电容或涡电流)，或激光位移传感器对振动进行检测。在本专利中，我们发明了一种全新的传感器，用于满足上述倾斜传感器或振动传感器的应用要求。同时给出了针对不同的灵敏度要求的各种设计实例。

发明内容

本发明提供了一种具有如跌倒检测，动态倾斜检测和振动检测等多种应用的微电子机械系统传感器，同时给出了具有不同的灵敏度的各种传感器设计方案。本发明并给出了利用半导体晶圆工艺与微电子机械系统(MEMS)技术相结合，大规模低成本生产这种类型传感器的制造方案。

该传感器具有很强的单轴性，可用于检测沿其单轴方向的薄膜或硬表面上的振动。基于该传感器可开发出一种新型声纳技术。

基于本发明的传感器，另加线圈的设计可采集振动能量作为能源而形成一个自供电的多用途传感器。

与无线技术集成一起的本发明的传感器作为一个基本关键单元，可用于构建大规模无线传感器网络。

作为海啸与地震警报系统的一部分，在目标深度的大海中大规模悬浮部署本发明的传感器可用于深海地震和海啸的监测。

附图说明

图1(A)：正常行走时可被专门设计的传感器检测的宿主身体与其重力方向的相对位方位示意图。

图1(B)：可被专门设计的传感器检测的跌倒时宿主身体与其重力方向相对方位示意图。

图2(A)：本发明的传感器的一种实施方案示意图。

图2(B)：图2(A)中所示传感器的磁通感应线圈218对宿主身体移动的输出电动势电压动态响应示意图。