蝕，以釋放硅基壓電懸臂梁。
[0034]S5:制備阻擋塊結(jié)構(gòu)，具體包括如下步驟:
[0035]采用濺射、甩膠方法在表面熱氧化一層二氧化硅的普通硅基片上沉積一層電極層，然后在該電極層上制作一層PDMS或PI膜；
[0036]或者，采用SU8膠工藝制備微柱摩擦層并在其上面沉積一層電極層；
[0037]或者，采用機械切割并結(jié)合濕法硅刻蝕方法制備硅微坑結(jié)構(gòu)并在其上面沉積一層電極層。
[0038]S6:組裝器件，焊接電導(dǎo)線，極化壓電片；
[0039]所述組裝器件的步驟包括:采用環(huán)氧鍵合方法將所述壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)通過墊片連接在阻擋塊上。
[0040]本實用新型的有益效果在于，本實用新型采用新穎的工作機制即集成壓電和摩擦兩種換能方式的復(fù)合式振動能量采集器，解決傳統(tǒng)單一換能方式存在能量采集效率低、輸出功率小等問題；利用兩自由度(模態(tài))和碰撞式非線性兩種方式同時拓寬器件的頻帶范圍，突破單一頻帶拓寬方法的局限，實現(xiàn)振動能量的寬頻帶采集和轉(zhuǎn)換；借助高性能壓電厚膜制備、摩擦微結(jié)構(gòu)圖形化集成制造等關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)的MEMS技術(shù)將器件微型化、批量化的同時，提高和改善MEMS能量采集器的輸出性能。本實用新型將從根本上克服現(xiàn)有微型振動能量采集器存在能量轉(zhuǎn)換效率低、頻帶窄，輸出性能無法滿足實際應(yīng)用的缺點，對于解決無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的長期供能問題，實現(xiàn)自供能的微器件系統(tǒng)，并推進(jìn)其廣泛應(yīng)用具有廣泛的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0041]圖1是本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖；
[0042]圖2是本實用新型實施例1的壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)正面示意圖；
[0043]圖3為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖；
[0044]圖4為本實用新型實施例2的壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)正面示意圖；
[0045]圖中:1.硅層2.二氧化硅層3.壓電厚膜4.第二硅層5.壓電厚膜電極層6.粘貼膠層7.集成硅8.微柱摩擦結(jié)構(gòu)9.摩擦結(jié)構(gòu)電極層10.阻擋塊電極層11.摩擦層基座12.阻擋塊摩擦層13.墊片14.P1摩擦結(jié)構(gòu)15.硅微坑摩擦層16.支撐層電極層。
【具體實施方式】
[0046]下文將結(jié)合具體實施例詳細(xì)描述本實用新型。應(yīng)當(dāng)注意的是，下述實施例中描述的技術(shù)特征或者技術(shù)特征的組合不應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是孤立的，它們可以被相互組合從而達(dá)到更好的技術(shù)效果。
[0047]本實用新型提供的一種壓電-摩擦電復(fù)合式MEMS寬頻能量采集器包括壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)、阻擋塊及墊片(13);
[0048]壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)包括:硅固定基座、第一硅基壓電懸臂梁、第二硅基壓電懸臂梁、第一質(zhì)量塊及第二質(zhì)量塊；
[0049]硅固定基座包括:第一硅層(1)及其兩側(cè)的二氧化硅層(2);
[0050]第一硅基壓電懸臂梁及第二硅基壓電懸臂梁都包括:硅懸臂梁支撐層及附于硅懸臂梁支撐層上的壓電厚膜層；硅懸臂梁支撐層包括第二硅層(4)、第二硅層(4)上、下表面的二氧化硅層(2)及第二硅層(4)上表面的二氧化硅層(2)上的支撐層電極層(16);壓電厚膜層包括壓電厚膜(3)及其表面的壓電厚膜電極層(5);
[0051]第一質(zhì)量塊及第二質(zhì)量塊結(jié)構(gòu)相同，包括:集成硅質(zhì)量塊及附于其表面的摩擦層；
[0052]阻擋塊包括:摩擦層基座(11)、電極層及摩擦層；
[0053]墊片(13)位于硅固定基座和阻擋塊之間。
[0054]進(jìn)一步的，第一硅基壓電懸臂梁中間開槽，第二硅基壓電懸臂梁位于開槽內(nèi)；第一硅基壓電懸臂梁一端固定在硅固定基座上，且另一端為懸空的自由端并與第一質(zhì)量塊固定連接，第二硅基壓電懸臂梁的固定端為第一硅基壓電懸臂梁的自由端，且另一端懸空并與第二質(zhì)量塊固定連接。
[0055]進(jìn)一步的，第一硅基壓電懸臂梁及第二硅基壓電懸臂梁形狀為矩形或梯形。
[0056]進(jìn)一步的，壓電厚膜(3)的材料為PZT陶瓷或PMNT壓電單晶。
[0057]進(jìn)一步的，壓電厚膜電極層(5)及支撐層電極層(16)由Al、Ag、CrAu合金或TiPt合金其中的一種制成。
[0058]進(jìn)一步的，壓電厚膜層與硅懸臂梁支撐層通過粘貼膠層(6)實現(xiàn)粘貼鍵合。
[0059]進(jìn)一步的，粘貼膠層(6)為導(dǎo)電環(huán)氧樹脂。
[0060]進(jìn)一步的，阻擋塊上的電極層由CrAu合金制成。
[0061]進(jìn)一步的，質(zhì)量塊上的摩擦層為表面附有CrAu合金電極層的SU8膠微柱或硅微坑結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的阻擋塊的摩擦層為PI膜或PDMS薄膜；或者，
[0062]質(zhì)量塊上的摩擦層為PI或PDMS薄膜，相應(yīng)的阻擋塊的摩擦層為表面附有CrAu合金電極層的SU8膠微柱或娃微坑結(jié)構(gòu)。
[0063]本實用新型還提供了一種壓電-摩擦電復(fù)合式MEMS寬頻能量采集器制備方法，包括如下步驟:
[0064]S1:利用鍵合和減薄技術(shù)在硅片上制備壓電厚膜層，并制作壓電厚膜(3)表面的壓電厚膜電極層(5);
[0065]該硅片是指上下表面雙面拋光且表面熱氧化一層二氧化硅的SOI硅片。
[0066]利用鍵合和減薄技術(shù)制備壓電厚膜層的步驟，具體包括:將單面拋光的壓電體材通過環(huán)氧鍵合技術(shù)與硅片結(jié)合，或在壓電體材拋光面和硅片表面沉積一層電極層后，通過共晶鍵合技術(shù)將壓電體材與硅片結(jié)合；然后通過機械研磨、拋光方法減薄壓電體材，制備出厚度為10Mm-30Mm的壓電厚膜(3);
[0067]制作壓電厚膜(3)上、下表面的壓電厚膜電極層(5)的具體步驟為:采用liftoff方法或先沉積后采用離子銑刻蝕圖形化電極。
[0068]S2:利用微加工工藝加工壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)的正面，微加工工藝包括:光刻、顯影、濕法Si02刻蝕、壓電厚膜刻蝕及體硅加工。
[0069]S3:在壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)的背部制備摩擦層，具體包括如下步驟:
[0070]先在壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)的背部二氧化硅層(2)上沉積一層電極層，然后在電極層上面采用SU8膠工藝制備微柱摩擦層，并在微柱摩擦層上沉積一層CrAu合金電極層；[0071 ] 或者，采用機械切割并結(jié)合濕法硅刻蝕方法制備硅微坑結(jié)構(gòu)并在該結(jié)構(gòu)上沉積一層電極層；
[0072]或者，采用甩膠方法制備一層PDMS或PI膜；
[0073]S4:在壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)的背部進(jìn)行微加工，釋放硅基壓電懸臂梁，具體包括如下步驟:
[0074]先采用濕法腐蝕或干法刻蝕方法圖形化背部電極層及二氧化硅，然后采用DRIE深硅刻蝕，以釋放硅基壓電懸臂梁。
[0075]S5:制備阻擋塊結(jié)構(gòu)，具體包括如下步驟:
[0076]采用濺射、甩膠方法在表面熱氧化一層二氧化硅的普通硅基片上沉積一層電極層，然后在電極層上制作一層PDMS或PI膜；
[0077]或者，采用SU8膠工藝制備微柱摩擦層并在其上面沉積一層電極層；
[0078]或者，采用機械切割并結(jié)合濕法硅刻蝕方法制備硅微坑結(jié)構(gòu)并在其上面沉積一層電極層。
[0079]S6:組裝器件，焊接電導(dǎo)線，極化壓電片；
[0080]組裝器件的步驟包括:采用環(huán)氧鍵合方法將壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)通過墊片
(13)連接在阻擋塊上。
[0081]實施例1
[0082]如圖1所示，本實施例中壓電-摩擦電復(fù)合式MEMS能量采集器包括壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)、阻擋塊及墊片；
[0083]壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)包括:硅固定基座、2個硅基壓電懸臂梁及2個質(zhì)量塊；
[0084]硅固定基座包括:硅片(1)及位于其兩側(cè)的二氧化硅層(2);
[0085]壓電主結(jié)構(gòu)上的硅基壓電懸臂梁包括:硅懸臂梁支撐層及附于硅懸臂梁支撐層上的壓電厚膜層；硅懸臂梁支撐層包括第二硅層(4)、第二硅層(4)上、下表面的二氧