该电路总电容由边缘电容1与中央电容2串联而 得，由于边缘电容1远大于中央电容2,总电容近似等于中央电容2。图1和图2分别给出 了传感器的上下芯片结构示意图。其中，上芯片包含中央电容2、环形电感3和边缘电容1， 下芯片包含中央电容2和边缘电容1。
[0038] 为解决无线无源非侵入式传感器适形时对模具过高的要求，本发明采用柔性材 料，例如C型派瑞林（Parylene的C型，简称Parylene C)做衬底，因为该材料具有良好的 生物兼容性，且属于热塑性材料，塑形条件简单。Parylene是美国Union Carbide Co.在上 世纪六十年代开发的一种新型涂层材料，主要成分为聚对二甲苯，根据分子结构可以分为N 型、C型、HT型等型号。其中，C型具有非常低的水分子和腐蚀性气体的透过率，沉积生长速 率比N型快很多，相应渗透能力差于N型。
[0039] 本发明的传感器主要包括5层：第一层为柔性衬底Parylene C薄膜5 ;第二层为 铜电极层8;第三层为键合的中间层9,也是电容的介质层，例如采用柔性材料，优选聚二甲 基娃氧烧（PDMS);第四层为铜电极层8 ;第五层为Parylene C的薄膜层5。采用Parylene C薄膜作为衬底，包裹电极结构，起到密封作用。采用PDMS作为键合的中间层9,是因为PDMS 的杨氏模量远低于Parylene C，当受压产生形变时，中间层9由于最外两层Parylene C的 挤压，导致PDMS厚度减小，从而改变传感器的电容值。为解决无线无源非侵入式传感器电 极制备过程中铜箔过薄导致的操作困难，本发明采用电镀铜的方式制备传感器电极。
[0040] 此外，本发明的非侵入式无线无源眼压传感器可以制成MEMS传感器，从而实现体 积小、制备工艺简单高效的目的。为了与眼部球面适形，该MEMS传感器可以制作成曲面传 感器，下面结合其制备工艺进行详细阐述。
[0041] 如图3中的步骤⑴到（10)所示，本发明的非侵入式无线无源平面MEMS眼压传 感器的制备工艺如下所述：
[0042] 第一步：利用硅/玻璃作为基板4,并经过清洗处理，旋转涂布脱膜剂，便于后期 Parylene C从基底的剥离；
[0043] 第二步：利用真空气相沉积方法，在基板上沉积一层具有生物兼容性的Parylene C薄膜5,膜厚为5-25 μ m，优选例如为20 μ m ;
[0044] 第三步：采用电子束溅射的方式，沉积一层种子层铬/金（Cr/Au)6,厚度为 100Λ/000Λ；
[0045] 第四步：旋转涂布光刻胶AZ4620并光刻，胶厚度不小于15 ym ;
[0046] 第五步：在硫酸铜和硫酸的电镀液中进行电镀，电镀电流约为45mA，电镀层铜 (Cu)的厚度不大于光刻胶7厚度。图3给出了电镀后的电极图；
[0047] 第六步：利用浸泡丙酮法去除光刻胶7,可适当超声，但是功率不能过高；
[0048] 第七步：刻蚀Cr/Au，刻蚀过程中，会在电极表面生成一层灰黑色沉积物，需要利 用氨水加少许双氧水溶解沉积物；
[0049] 第八步：旋转涂布PDMS，PDMS与固化剂的比例为12 : 1，得到柔性更大的中间层 9。固化后，PDMS膜厚为20 μm。
[0050] 第九步：上述8步可以得到上/下芯片，利用PDMS作为中间层9进行键合；
[0051] 第十步：将薄膜从基底4剥离，得到平面传感器。
[0052] 为了进一步制作成曲面，如图5所示，本发明的非侵入式无线无源眼压传感器的 制备工艺还包括：
[0053] 第十一步：采用热压法对平面传感器进行塑形。热压法过程为：首先将器件粘附 于与角膜相同曲率的模具表面；在真空条件下，加热至170°C，加压不小于lKpa，处理时间 不少于30min ;最后取出模具，并将器件从模具表面剥离。
[0054] 经过上述步骤，便可获得曲面传感器。图4给出了平面传感器的结构，图5给出了 塑形时粘附于模具10表面的传感器结构，将其从模具10剥离便得到曲面传感器11。
[0055] 通过大量的试验可知，本发明的传感器结构简单，传感器电极制作简单，所制备的 电极电阻率低，有利于获取较高的品质因数，提高检测信号的信噪比，此外，利用Paral yne C和PDMS两种生物兼容性好的材料，实现了压敏可变电容的制作，整套工艺简单易行。
[0056] 以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在 本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护 范围之内。
【主权项】
1. 一种非侵入式无线无源眼压传感器，其特征在于，采用一种C-L-C的串联结构，其中 两个电容分别为边缘电容与中央电容，所述边缘电容起连接所述电感和所述中央电容的作 用，且所述边缘电容的容值远大于所述中央电容的容值。
2. 根据权利要求1所述的非侵入式无线无源眼压传感器，其中所述眼压传感器包括： 柔性衬底层、第一电极层、中间层、第二电极层和柔性衬底层，并且所述中间层的一部分构 成所述中央电容的介电层，所述第一电极层和第二电极层的对应部分构成所述中央电容的 极板。
3. 根据权利要求2所述的非侵入式无线无源眼压传感器，其中所述柔性衬底层选用 Parylene C薄膜材料制作。
4. 根据权利要求2所述的非侵入式无线无源眼压传感器，其中所述柔性衬底层的厚度 为 5-25 μ m〇
5. 根据权利要求2所述的非侵入式无线无源眼压传感器，其中所述中间层选用聚二甲 基硅氧烷材料制作。
6. 根据权利要求2所述的非侵入式无线无源眼压传感器，其中采用电镀铜的方式制备 所述第一电极层和第二电极层。
7. 根据权利要求2所述的非侵入式无线无源眼压传感器，其中所述眼压传感器为MEMS 传感器，且所述眼压传感器为曲面传感器。
8. -种非侵入式无线无源眼压传感器的制备方法，包括以下步骤： 利用真空气相沉积法，在基板上沉积一层具有生物兼容性的柔性材料； 在所述柔性材料上沉积铬/金种子层； 在所述种子层上涂布光刻胶并光刻，然后在光刻图案上电镀铜层； 去除未电镀铜层区域的光刻胶，刻蚀除去所述区域的铬/金种子层； 在得到的所述结构上涂布聚二甲基硅氧烷作为中间层； 重复上述步骤分别得到所述眼压传感器的上下芯片，利用聚二甲基硅氧烷作为中间层 进行键合； 将得到的结构从所述基底上剥离，继续采用热压法对得到的所述结构进行塑形，所述 热压法为在真空条件下加热处理所述固定在曲面模具上的所述结构，处理温度为170°C，处 理时间不少于30min ; 将得到的结构从所述曲面模具表面剥离，得到最终的所述眼压传感器的产品。
9. 根据权利要求8所述的非侵入式无线无源眼压传感器的制备方法，其中所述具有生 物兼容性的柔性材料为Parylene C薄膜，膜厚为5-25 μ m。
10. 根据权利要求8所述的非侵入式无线无源眼压传感器的制备方法，其中在所述刻 蚀除去所述区域的铬/金种子层的步骤中还包括采用氨水和双氧水溶解去除沉积物的步 骤。
【专利摘要】一种非侵入式无线无源眼压传感器及其制作方法，所述眼压传感器包括：柔性衬底层、第电极层、中间层、第二电极层和柔性衬底层，且所述中间层的部分构成所述中央电容的介电层，所述第电极层和第二电极层的对应部分构成所述中央电容的极板；所述柔性衬底层选用ParyleneC薄膜制作，所述中间层采用PDMS材料制作。本发明的整套工艺简单易行；采用额外的边缘电容实现电容与电感的串联，结构简单；传感器电极制作简单，所制备的电极电阻率低，有利于获取较高的品质因数，提高检测信号的信噪比。
【IPC分类】A61B3-16
【公开号】CN104545794
【申请号】CN201510065578
【发明人】王军波, 刘丽娟, 陈德勇
【申请人】中国科学院电子学研究所
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年2月9日