聚酰亚胺隔热悬挂结构设计与制作.pdf

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1、2014年第33卷第5期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)91聚酰亚胺隔热悬挂结构设计与制作‘。’李绍良，徐静，吴亚明(1．中国科学院上海微系统与信息技术研究所传感技术联合国家重点实验室。上海200050；2．中国科学院大学。北京100049)摘要：加热器在原子钟、气体传感器、生物传感器等器件中有着广泛的应用，降低加热功耗对于这些器件的实用化具有重要意义。设计并制作了一种集成了加热器和温度传感器的聚酰亚胺隔热悬挂结构，用于承载待加热的芯片，并利用集成制作在聚酰亚胺膜上的2组

2、Pt线圈分别对芯片进行加热和温度检测。实验证明：聚酰亚胺隔热悬挂结构由热传导引起的功耗仅为没悬挂结构时的0．95％，大大降低了由热传导引起的功耗，即便在没有真空封装的情况下，在芯片工作在100℃时，功耗也可降低到36．7％；同时该结构也具有良好的机械性能，承载体积为14mmx7mm×1mm的硅基芯片时，安全系数可达到56．58，具有很好的应用前景。关键词：聚酰亚胺；隔热悬挂结构；MEMS技术；低功耗；绝热封装中图分类号：TP3o3文献标识码：A文章编号：1000--9787(2014)05-0091-04Designandfab

3、rication0fpolyimideadiabaticSUSpenSl0nstructureLIShao—liang，XUJing，WUYa—ming(1．StateKeyLaboratoryofTransducerTechnology，ShanghaiInstituteofMicrosystemandInformationTechnology，ChineseAcademyofSciences，Shanghai200050，China；2．UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing

4、100049，China)Abstract：Heaterhasplayedimportantrolesinthefieldofatomicclock，gassensor，biosensorandSOon．Thepowerconsumptionreductionofthesedeviceshasgreatpracticalsignificances．Aadiabaticsuspendedstructureisdesignedandfabricated，andheaterandtemperaturesensoraredesigned

5、onthepolyimidemembranetoheatthechipandmeasurethetemperature．Experimentalresultsshowthatthepowerconsumptioncausedbythermalconductivityofthepolyimideadiabaticsuspensionstructureisonly0．95％comparedtothecasewithoutadiabaticsuspensionstructure，thereforeitcangreatlyreducet

6、hepowerconsumptioncausedbythermalconductivity，eveninthecasewithoutvacuumencapsulation．thepowerconsumptioncanalsobereducedto36．7％whenthetemperatureofchipmaintainsat100oC；meanwhilethestructurealsohasverygoodmechanicalproperties，whencarryingasiliconchipwithvolumeof14mm×

7、7mmx1mm，thesafetyfactorcanbeupto56．58，thereforeithasagreatpromisingapplicationprospect．Keywords：polyimide；adiabaticsuspensionstructure；MEMStechnology；lowpowerconsumption；adiabaticpackaging0引言片也需要将温度维持在特定的温度以保证生物、化学反近年来，随着MEMS技术的发展，出现了一些新型的应的顺利进行。这些器件因为工作时要维持一定温度则必MEM

8、S器件，它们需要在一定温度下才能工作，比如：微型然增加功耗，然而低功耗是便携式、航空航天等仪器仪表应CPT原子钟的物理系统⋯要工作在70℃或以上，以保证足用的基本要求，因此，如何降低功耗成为人们关注的重要课够的原子数密度，因此，需要有加热器与温度传感器对温度题。