給出一種用于義齒壓力測量的微型電容式傳感器的研制工藝和封裝測試。文中根據(jù)電容式壓力傳感器的原理，采用MEMS工藝，研制出微型傳感器。在與義齒基托相同材料的作底基的樹脂上挖一個(gè)邊長為2 rnlTl平整的方形小坑，將傳感器分布式埋植入底基，并用自制的施加壓力的裝置對傳感器進(jìn)行測試，從而檢測出壓力對口腔下方組織的作用力。測量結(jié)果表明，該傳感器能夠準(zhǔn)備地測量出當(dāng)牙齒咬合時(shí)，義齒基托所承受的力和力的分布。該傳感器性能良好，具有比較穩(wěn)定的輸入與輸出關(guān)系，適用于口腔惡劣環(huán)境下測量義齒對口腔下方組織作用力。
義齒下方粘膜及粘膜下方的力學(xué)性能研究，對于義齒修復(fù)后，義齒下方粘膜及粘膜下方的骨組織所承受的作用力機(jī)理研究有重要意義。指導(dǎo)修復(fù)形狀，使作用力在允許范圍之內(nèi)，并對作用力超過允許力時(shí)，對支持組織產(chǎn)生損傷進(jìn)行評價(jià)。多年來，對這個(gè)作用力的測定一直為口腔修復(fù)學(xué)界和醫(yī)用傳感器研究者所關(guān)注，且現(xiàn)有的測定方法多是在義齒基托下方粘貼一個(gè)貼片壓阻式壓力傳感器，但貼片壓阻式壓力傳感器的彈性模量與義齒基托不一致，與檢測組織表面也不吻合，也難與周圍基托表面平齊，所測力的大小誤差比較大，而且難以測定出力的分布情況_1 ]。針對這些問題，文中采用MEMS電容式壓力傳感器的原理，設(shè)計(jì)了一個(gè)長x寬x高為2.2 mmx 1.8 mmx 0.6mm的MEMS電容式壓力傳感器，再采用分布式埋植入義齒基托內(nèi)的方法，能夠準(zhǔn)確測試出義齒下方粘膜及粘膜下方的骨組織所承受的力和力的分布。該傳感器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，測量穩(wěn)定性好，具有良好的線性度，力的最小分辨率為0.1克，靈敏度高，能夠在一100℃～200℃ 的溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定工作，具有寬的溫度適用范圍，能夠適用于口腔的惡劣環(huán)境下作用力的測定。
1 傳感器的工藝流程
傳感器是采用MEMS工藝來實(shí)現(xiàn)，采用到的工藝有：氧化、光刻、套刻、擴(kuò)散、ICP刻、鍍膜、硅一玻璃鍵合等工藝。加工過程主要包括硅片上的加工工藝，玻璃上的加工工藝，以及硅一玻璃鍵合后的加工工藝。
半導(dǎo)體硅片經(jīng)過氧化、光刻、刻蝕、擴(kuò)散、再氧化、套刻、刻蝕，從而完成了硅片正面的工藝，主要包括凹槽和絕緣層的形成。反面再經(jīng)過反面光刻、刻蝕、形成正負(fù)電極引出線PAD和填充凹槽。其中，擴(kuò)散的目的是為了形成2 m左右的功能性硼硅膜(P+膜)，在進(jìn)行擴(kuò)散前，對硅片應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)清洗。由于擴(kuò)散時(shí)，硅表面會與氧氣發(fā)生作用而形成了一層硼硅玻璃，所以要去除。使用濕法腐蝕去表面多余附著的硼硅玻璃。在玻璃的加工中，選用廈門福芯微電子科技有限公司的7740玻璃晶片，經(jīng)過光刻、鍍膜形成玻璃上濺射的金屬層，即為下極板金屬電極。再經(jīng)過硅一玻璃鍵合、刻蝕、ICP刻、鍍膜，從而完成了整個(gè)傳感器的制作。在一片硅片上集成的器件，通過切片將硅片劃分為一個(gè)個(gè)的小器件，以便下一步的封裝和測試。
