本發明涉及傳感器加工領域，具體涉及探針式六維力傳感器加工方法。
背景技術：
六維力傳感器作為一種能夠同時獲取多個力學量信號(三維力分量及三維力矩分量)的傳感器，在機器人技術領域已經得到應用；隨著機器人技術的發展，對現有的六維力傳感器提出了更高的要求，微型化已成為六維力傳感器的一個重要發展趨勢，而MEMS技術則是實現這一目標的一種重要手段。新加坡南洋理工大學采用MEMS技術研制了一種十字梁膜結構的六維力傳感器，其總體尺寸為4.5mm×4.5mm×1.2mm。日本Ritsumeikan大學也研制了一種MEMS六維力傳感器，其尺寸為3mm×3mm×0.4mm。這兩種傳感器的測力部分是平板式結構，因此難以介入一些微小區域如凹坑處的多維力信息測量。
探針式六維力傳感，它由兩片結構及尺寸完全相同的N型單晶硅材料背靠背通過環氧樹脂粘接而成。為提高檢測靈敏度，在兩片單晶硅的背面各有一個凹槽，組裝后兩個凹槽形成一個空腔，這樣既增加了靈敏度，又提高了探針的機械強度。在探針的頭部附近有一個方形通孔，在兩片單晶硅片組裝成探針時起定位的作用；在對探針進行標定時，還可在通孔中固定一個微型傳力柱，便于多維力加載。兩個凹槽和方形通孔經各向異性濕法腐蝕技術加工而成。力和力矩的最大量程設計分別是1N和1N·mm。
技術實現要素：
為了解決上述問題，本發明提供一種易于加工，且操作簡單，能保證加工質量，提高生產效率，降低生產成本的探針式六維力傳感器加工方法。
本發明探針式六維力傳感器加工方法，包括以下步驟：
第一步，選擇N型晶向的雙面拋光單晶硅片，厚度350um，電阻率5Ω·cm-15Ω·cm，經化學清洗后，采用熱氧化工藝在硅片正反兩面同時生長一層二氧化硅，厚度約5000 ?；
第二步，正面擴散電阻區光刻，去除窗口區的二氧化硅；
第三步，采用兩步淡硼擴散工藝在窗口區形成P型壓敏電阻，其方阻為30～50歐姆，再分布后的二氧化硅層厚度為8000 ?；
第四步，正面歐姆接觸區光刻，去除窗口區的二氧化硅；
第五步，正面窗口區濃硼擴散，去除硼硅玻璃層，隨后生長一層二氧化硅，厚度5000 ?；
第六步，背面光刻，去除“T”形區以外、凹槽、方形通孔處的二氧化硅；
第七步，正面光刻，去除“T”形區以外、引線孔、方形通孔處的二氧化硅；
第八步，正面濺射Cr-Au復合金屬層，Cr的厚度為500 ? -600?，Au的厚度為2000 ? -3000 ?；
第九步，正面光刻，腐蝕出金屬電極和引線；
第十步，采用TMAH腐蝕液進行濕法腐蝕，至方形通孔穿通后停止腐蝕，此時單片“T”探針結構已全部分離；
第十一步，選擇一對單片“T”探針，將其分別安裝到各自的電路板上，并采用金絲球焊機實現探針電極與電路板之間的電學連接；
第十二步，利用方形通孔進行定位，將一對單片“T”探針連同各自的電路板組裝成一個六維力探針。
本發明易于加工，且操作簡單，能保證加工質量，提高生產效率，降低生產成本。
具體實施方式
本發明探針式六維力傳感器加工方法，包括以下步驟：
第一步，選擇N型晶向的雙面拋光單晶硅片，厚度350um，電阻率5Ω·cm-15Ω·cm，經化學清洗后，采用熱氧化工藝在硅片正反兩面同時生長一層二氧化硅，厚度約5000 ?；
第二步，正面擴散電阻區光刻，去除窗口區的二氧化硅；
第三步，采用兩步淡硼擴散工藝在窗口區形成P型壓敏電阻，其方阻為30～50歐姆，再分布后的二氧化硅層厚度為8000 ?；
第四步，正面歐姆接觸區光刻，去除窗口區的二氧化硅；
第五步，正面窗口區濃硼擴散，去除硼硅玻璃層，隨后生長一層二氧化硅，厚度5000 ?；
第六步，背面光刻，去除“T”形區以外、凹槽、方形通孔處的二氧化硅；
第七步，正面光刻，去除“T”形區以外、引線孔、方形通孔處的二氧化硅；
第八步，正面濺射Cr-Au復合金屬層，Cr的厚度為500 ? -600?，Au的厚度為2000 ? -3000 ?；
第九步，正面光刻，腐蝕出金屬電極和引線；
第十步，采用TMAH腐蝕液進行濕法腐蝕，至方形通孔穿通后停止腐蝕，此時單片“T”探針結構已全部分離；
第十一步，選擇一對單片“T”探針，將其分別安裝到各自的電路板上，并采用金絲球焊機實現探針電極與電路板之間的電學連接；
第十二步，利用方形通孔進行定位，將一對單片“T”探針連同各自的電路板組裝成一個六維力探針。
本發明易于加工，且操作簡單，能保證加工質量，提高生產效率，降低生產成本。