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⑶及其表面的壓電厚膜電極層(5);
[0086]壓電厚膜層與硅懸臂梁支撐層通過粘貼膠層(6)粘貼鍵合；硅基壓電懸臂梁形狀為矩形，其正面圖如圖2所示。
[0087]質(zhì)量塊包括:集成硅質(zhì)量塊及微柱摩擦層；
[0088]集成硅質(zhì)量塊包括集成硅(7)及其表面的二氧化硅層(2);微柱摩擦層包括微柱摩擦結(jié)構(gòu)(8)及其表面的摩擦結(jié)構(gòu)電極層(9)。
[0089]阻擋塊包括:阻擋塊電極層(10)、摩擦層基座(11)和阻擋塊摩擦層(12);阻擋塊電極層(10)位于摩擦層基座(11)的上表面，阻擋塊摩擦層(12)位于阻擋塊電極層(10)的上表面。
[0090]壓電厚膜為PZT厚膜，厚度為15Pm。
[0091]壓電厚膜上、下表面的壓電厚膜電極層5及支撐層電極層(16)，是指厚度為0.20Mm的A1薄膜層。
[0092]阻擋塊電極層(10)及摩擦結(jié)構(gòu)電極層(9)，是指厚度為0.15Mm的CrAu合金薄膜層；
[0093]阻擋塊摩擦層(12)是指厚度為50Mm左右的PDMS膜；
[0094]墊片(13)位于硅固定基座和阻擋塊間。
[0095]本實施例涉及的上述壓電-摩擦電復合式MEMS能量采集器的制備方法，包括以下步驟:
[0096]Sal:采用環(huán)氧鍵合和減薄方法制備厚度為15Pm的PZT厚膜，即壓電厚膜(3)，并在其上、下表面制作壓電厚膜電極層(5)，從而完成壓電厚膜層的制備。
[0097]壓電厚膜(3)下表面覆蓋的壓電厚膜電極層(5)制備方法包括:在第二硅層(4)上表面的二氧化硅層(2)上甩正膠ΙΟμπι，通過光刻、顯影技術(shù)圖形化光刻膠，然后在圖形化的光刻膠表面上通過蒸鍍沉積一層0.20Mm的A1薄膜，然后采用liftoff工藝制備該壓電厚膜電極層(5);
[0098]環(huán)氧鍵合技術(shù)指:在上述步驟中制備好的壓電厚膜電極層(5)上采用絲網(wǎng)印刷方法涂環(huán)氧導電膠，然后與厚度為300Pm單面拋光好的PZT體材粘貼，在貼合的PZT上施加0.2Mpa的壓力后放入真空烘箱進行加溫固化。固化分為三個階段，1、95°C溫度下0.5小時；2、135°C溫度下0.5小時；3、175°C溫度下2.0小時；
[0099]減薄技術(shù)是指:將鍵合好的PZT依次采用顆粒為W28、W14、W7的金剛砂進行研磨，最后采用粒度為0.5μπι的金剛石拋光膏進行拋光，減薄后的PZT厚度為15μπι。
[0100]壓電厚膜(3)上表面覆蓋的壓電厚膜電極層(5)制備方法包括:先在制備好的PZT厚膜層上甩正膠ΙΟμπι，通過光刻、顯影技術(shù)圖形化光刻膠，然后在圖形化的光刻膠表面上通過蒸鍍沉積一層0.20Mm的A1薄膜，然后采用liftoff工藝制備壓電厚膜(3)上表面覆蓋的壓電厚膜電極層5。
[0101]Sa2:使用微加工工藝加工壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)正面。
[0102]微加工工藝包括:通過光刻、顯影等工藝，圖形化PZT厚膜層，然后采用濕法刻蝕壓電PZT厚膜層以暴露電極，刻蝕液成分和質(zhì)量比為(40%的NH4F:HF=1:5)BHF:HCl:H20=l:25:74o接著通過光刻、顯影工藝，采用RIE干法刻蝕環(huán)氧樹脂層，采用BHF溶液刻蝕第二硅層(4)上表面的二氧化硅層(2)，采用DRIE刻蝕硅第二硅層(4)至其下表面的二氧化硅層(2)。
[0103]Sa3:在壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)背部采用SU8膠制備微柱摩擦層，并采用Cr/Au合金薄膜制作阻擋塊上的摩擦結(jié)構(gòu)電極層(9)。
[0104]SU8膠制備微柱摩擦層的制備方法包括:在制備好正面圖形的壓電能量采集器結(jié)構(gòu)背部，濺射一層鈦膜作為種子層，然后對鈦膜進行氧化處理以改善基底與SU8膠的結(jié)合力，在鈦膜上以600轉(zhuǎn)/分鐘的速度SU8-500光刻膠30秒，得到膠厚度約為500 μ m，光刻、顯影得到圓形質(zhì)量塊空腔。
[0105]采用Cr/Au合金薄膜制作阻擋塊上的摩擦結(jié)構(gòu)電極層(9)方法，是指在制備好的微柱摩擦層上，采用磁控濺射方法沉積一層CrAu合金薄膜作為摩擦結(jié)構(gòu)電極層(9)。
[0106]Sa4:對壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)背部進行微加工，釋放硅基壓電懸臂梁。
[0107]壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)背部微加工、釋放懸臂梁方法，具體是:先采用離子銑刻蝕方法刻蝕摩擦結(jié)構(gòu)電極層(9)，然后采用RIE刻蝕位于硅片(1)的下表面處的二氧化硅層
(2)，接著采用DRIE進行深硅刻蝕，直至刻至位于第二硅層(4)下表面的二氧化硅層(2)，最后采用RIE刻蝕位于第二硅層(4)下表面處的二氧化硅層(2)，釋放懸臂梁。
[0108]Sa5:制備表面附有PDMS膜的阻擋塊。
[0109]制備表面附有PDMS膜摩擦層的阻擋塊的方法，具體是:采用普通硅基片作為摩擦層基座(11)，先在其表面濺射一層阻擋塊電極層(10)，最后在阻擋塊電極層(10)上通過甩膠、烘干等工藝制作一層PDMS膜作為阻擋塊摩擦層(12)，完成阻擋塊結(jié)構(gòu)的制作。
[0110]Sa6:組裝器件，焊接電導線，極化壓電厚膜(3)。
[0111]組裝器件的方法包括:通過絲網(wǎng)印刷法將厚度小于2μπι的環(huán)氧樹脂膠涂在硅固定基座和相應(yīng)的阻擋塊的摩擦層基座(11)上，選擇合適厚度的硅片作為墊片(13)，利用晶片鍵合技術(shù)將制備好的能量采集器主結(jié)構(gòu)和阻擋塊結(jié)構(gòu)組裝在一起，并在50°C溫度下固化1小時，隨后在100°C溫度下固化3小時。
[0112]極化壓電厚膜(3)，具體步驟包括:在引出的電導線兩端加60V直流電壓，保持30分鐘。
[0113]實施例2
[0114]如圖3所示，本實施例提供的一種壓電-摩擦電復合式MEMS能量采集器包括:壓電能量采集器主結(jié)構(gòu)、阻擋塊和墊片。
[0115]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；
[0116]硅固定基座包括:硅片(1)及其兩側(cè)的二氧化硅層(2);
[0117]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⑶及其表面的壓電厚膜電極層(5);
[0118]壓電厚膜層與硅懸臂梁支撐層通過粘貼膠層(6)粘貼鍵合；硅基壓電懸臂梁形狀為梯形，其正面圖如圖4所示。
[0119]質(zhì)量塊包括:集成娃質(zhì)量塊及PI摩擦層；集成娃質(zhì)量塊包括集成娃(7)及其表面的二氧化硅層(2)，PI摩擦層包括PI摩擦結(jié)構(gòu)(14)及其摩擦結(jié)構(gòu)電極層(9)；
[0120]阻擋塊包括:摩擦層基座(11)、附于摩擦層基座(11)表面的二氧化硅層(2)、硅微坑摩擦層(15)和摩擦結(jié)構(gòu)電極層(9);該摩擦結(jié)構(gòu)電極層(9)位于摩擦層基座(11)上表面的二氧化硅層(2)上，硅微坑摩擦層(15)呈鋸齒狀嵌入摩擦層基座(11)的上表面內(nèi)。
[0121]墊片13位于硅固定基座和阻擋塊間。
[0122]壓電厚膜是指PZT厚膜，厚度為20Mm;
[0123]壓電厚膜壓電厚膜電極層(5)及支撐層電極層(16)是指厚度為0.15Mm的CrAu
合金薄膜層；
[0124]摩擦結(jié)構(gòu)電極層(9)是指厚度為0.15Mm的CrAu合金薄膜層；
[0125]PI摩擦結(jié)構(gòu)(14)是指厚度為30Mm左右的PI膜；
[0126]本實施例涉及的一種壓電-摩擦電復合式MEMS能量采集器的制備方法，包括以下步驟:
[0127]Sbl:采用環(huán)氧鍵合和減薄方法制備厚度為20Pm的PZT厚膜層