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根据义齿压力丈量的微型电容式传感器研发工艺及封装测验

基于义齿压力测量的微型电容式传感器研制工艺及封装测试-测试结果表明,该传感器性能良好,具有比较稳定的输入与输出关系,能较准确地测量到外界的压力变化。另外由于被测电容相对较小,测试过程中容易受到导线、焊点等外界因素的干扰会产生一定的误差,所以接下去的工作中可以采用ADC把模拟电压信号转换成数字信号,并将利用这种具有良好的拟合度的趋势线,做为外界施加压力与输出电压的对应关系曲线编写相应的软件系统以便临床测试时对数据的直接读取。

义齿 下方粘膜及粘膜下方的力学功能研讨,关于义齿修正后,义齿下方粘膜及粘膜下方的骨安排所接受的效果力机理研讨有重要意义。辅导修正形状,使效果力在答应规模之内,并对效果力超越答应力时,对支撑安排发生损害进行点评。多年来,对这个效果力的测定一向为口腔修正学界和医用传感器研讨者所重视,且现有的测定办法多是在义齿基托下方张贴一个贴片压阻式 压力传感器 ,但贴片压阻式压力传感器的弹性模量与义齿基托不共同,与检测安排外表也不符合,也难与周围基托外表平齐,所测力的巨细差错比较大,并且难以测定出力的散布状况_1 ]。针对这些问题,文中选用 MEMS 电容式压力传感器的原理,规划了一个长x宽x高为2.2 mmx 1.8 mmx 0.6mm的MEMS电容式压力传感器,再选用散布式埋植入义齿基托内的办法,能够精确测验出义齿下方粘膜及粘膜下方的骨安排所接受的力和力的散布。该传感器结构安稳,丈量安稳性好,具有杰出的线性度,力的最小分辨率为0.1克,灵敏度高,能够在一100℃~200℃ 的温度规模内安稳作业,具有宽的温度适用规模,能够适用于口腔的恶劣环境下效果力的测定。

1 传感器的工艺流程

传感器是选用MEMS工艺来完结_34],选用到的工艺有:氧化、光刻、套刻、分散、ICP刻、镀膜、硅一玻璃键合等工艺。加工进程首要包含硅片上的加工工艺,玻璃上的加工工艺,以及硅一玻璃键合后的加工工艺。

半导体硅片经过氧化、光刻、刻蚀、分散、再氧化、套刻、刻蚀,然后完结了硅片正面的工艺,首要包含凹槽和绝缘层的构成。不和再经过不和光刻、刻蚀、构成正负电极引出线PAD和填充凹槽。其间,分散的意图是为了构成2 m左右的功能性硼硅膜(P+膜),在进行分散前,对硅片应进行规范清洗。因为分散时,硅外表会与氧气发生效果而构成了一层硼硅玻璃,所以要去除。运用湿法腐蚀去外表剩余附着的硼硅玻璃。在玻璃的加工中,选用厦门福芯微电子科技有限公司的7740玻璃晶片,经过光刻、镀膜构成玻璃上溅射的金属层,即为下极板金属电极。再经过硅一玻璃键合、刻蚀、ICP刻、镀膜,然后完结了整个传感器的制造。在一片硅片上集成的器材,经过切片将硅片划分为一个个的小器材,以便下一步的封装和测验。

2 封装和测验

在对单个传感器负载下的压力测验中,本课题组选用的办法是:运用与义齿基托相同资料的树脂作为底基,在树脂上挖一个边长为2 mm平坦的方形小坑,将传感器埋植进去,再选用相同资料的冷凝树脂和义齿基托专用树脂混合,滴在传感器外表封装平坦,使其平面与底基平面共同,待其凝结后,就能够得到外表原料与义齿原料共同的覆盖面,封装后如图1所示。

封装后图形

在对埋植在底基中的传感器施加040.67 MPa(0-90 psi)规模内的压力进行施加压力与输出电压的联系进行测验,得到如图2所示的测验电容时所施压力与输出电压的散布联系和多项式拟合曲线。在图2中,对其间一点进行测验并对测验的各点进行多项式拟合,得到的拟合趋势线的R平方值为0.9901,标明测验中输出的电压散布和拟合曲线具有杰出的拟合度,在后续作业中编程时以趋势线作为外界施加压力与输出电压的对应联系,其差错值很小。

测验%&&&&&%时所施压力与输出电压的散布联系和多项式拟合曲线

为了完结义齿的在线人体测验,首要进行了在义齿模仿丈量设备上的实时检测。该设备将封装在义齿上的传感器经过引线引出,然后丈量出基座与义齿底部的受力巨细。义齿模仿丈量设备的结构如图3所示。

义齿模仿丈量设备的结构

用义齿模仿丈量设备丈量当咀嚼压碎有必定硬度的食物时,牙齿基座的改变进程如图4所示。

牙齿基座的改变进程

3 定论

测验结果标明,该传感器功能杰出,具有比较安稳的输入与输出联系,能较精确地丈量到外界的压力改变。别的因为被测电容相对较小,测验进程中简单遭到导线、焊点等外界要素的搅扰会发生必定的差错,所以接下去的作业中能够选用ADC把模仿电压信号转换成数字信号,并将使用这种具有杰出的拟合度的趋势线,做为外界施加压力与输出电压的对应联系曲线编写相应的软件体系以便临床测验时对数据的直接读取。

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