MEMS压力传感器在义齿力学研究中的应用 (1)

摘要：给出一种用于义齿压力测量的微型电容式传感器的研制工艺和封装测试。文中根据电容式压力传感器的原理，采用MEMS工艺，研制出微型传感器。在与义齿基托相同材料的作底基的树脂上挖一个边长为2 rnlTl平整的方形小坑，将传感器分布式埋植入底基，并用自制的施加压力的装置对传感器进行测试，从而检测出压力对口腔下方组织的作用力。测量结果表明，该传感器能够准备地测量出当牙齿咬合时，义齿基托所承受的力和力的分布。该传感器性能良好，具有比较稳定的输入与输出关系，适用于口腔恶劣环境下测量义齿对口腔下方组织作用力。

关键词：义齿；电容式传感器；MEMS；传感器测试

义齿下方粘膜及粘膜下方的力学性能研究，对于义齿修复后，义齿下方粘膜及粘膜下方的骨组织所承受的作用力机理研究有重要意义。指导修复形状，使作用力在允许范围之内，并对作用力超过允许力时，对支持组织产生损伤进行评价。多年来，对这个作用力的测定一直为口腔修复学界和医用传感器研究者所关注，且现有的测定方法多是在义齿基托下方粘贴一个贴片压阻式压力传感器，但贴片压阻式压力传感器的弹性模量与义齿基托不一致，与检测组织表面也不吻合，也难与周围基托表面平齐，所测力的大小误差比较大，而且难以测定出力的分布情况_1 ]。针对这些问题，文中采用MEMS电容式压力传感器的原理，设计了一个长x宽x高为2．2 mmx 1．8 mmx 0．6mm的MEMS电容式压力传感器，再采用分布式埋植入义齿基托内的方法，能够准确测试出义齿下方粘膜及粘膜下方的骨组织所承受的力和力的分布。该传感器结构稳定，测量稳定性好，具有良好的线性度，力的最小分辨率为0．1克，灵敏度高，能够在一100℃～200℃ 的温度范围内稳定工作，具有宽的温度适用范围，能够适用于口腔的恶劣环境下作用力的测定。

1 传感器的工艺流程

传感器是采用MEMS工艺来实现_34]，采用到的工艺有：氧化、光刻、套刻、扩散、ICP刻、镀膜、硅一玻璃键合等工艺。加工过程主要包括硅片上的加工工艺，玻璃上的加工工艺，以及硅一玻璃键合后的加工工艺。