CN105870319A - 一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，正电极层铆接端子端处的伸出负电极层；压电薄膜复合后，使正电极层的铆接端露出负电极层；正电极层以1－89度的倾斜角度或任意转角或图形使正电极位于复合膜边缘，设置单个正电极，单个正电极沿卷对卷纵向方向重复设置。其优点在于在不增加设备和模具的横向和纵向的尺寸的基础上，制造长尺寸的压电薄膜传感器，同时也实现了压电薄膜传感器正电极和接地电极需要在垂直投影面形成相互错位。该方法减少了人工成本，工艺简单，效率高。

Description

一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法
技术领域
本发明涉及一种压电薄膜传感器的制备方法，特别涉及一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法。
背景技术
长条状的压电薄膜传感器可以方便的植入或布设在床垫，枕头，毯子等家纺家居产品，可以无接触式的感知使用者的心动、呼吸、体动等生命体征信号，是未来智能家居和远程医疗监护重要传感器件。目前卷对卷制造压电薄膜传感器是效率最高的一种制造方法，但是如果要制造较长尺寸的压电薄膜传感器，往往受到机器的辊筒横向宽幅和纵向模板周长的限制。此外，压电薄膜传感器正电极和负电极需要在垂直投影面形成相互错位，以采用刺穿端子铆接，给制造环节增加了困难。
压电薄膜传感器可用于测量声学、力学、振动等场合。将压电薄膜上下表面各设置一层电极，然后将其封装形成压电薄膜复合膜，然后将该复合膜切割、铆接即可形成单个压电薄膜传感器。目前压电薄膜的电极的制造方式主要是通过丝网印刷工艺将银浆印刷，或者采用真空镀膜工艺将铝、铜铜镍合金等，或者采用复合工艺将铝箔、铜箔等导电材料加工至压电薄膜上下表面。为了制造不同规格尺寸的压电薄膜传感器，需要采用磨具形成相应规格尺寸的电极。在实际生产制造过程中，如果要制造更大尺寸的压电薄膜传感器，往往需要增加设备和磨具的宽度或长度，增加了很大成本。为了将压电薄膜传感器电信号引出来，在设置电极时，需要将正电极和地电极需要在垂直投影面形成相互错位，以采 用刺穿端子铆接。这样在制造时，需要将正电极面和负电极面进行垂直投影面的对位，给制造增加了困难。
在实际使用时，制造长条状压电薄膜传感器需要手工剥离封装好的压电薄膜传感器端头，切割去掉纵向端头处的负电极层，以在垂直投影面上露出正电极，方才能对正电极和负电极进行铆接引出，而在压电薄膜传感器纵向端头的另一端需要剥离封装好的端头，需要对正电极进行垂直方向的绝缘，保证其可靠性，进行这种操作无疑增加了很多人工成本，降低了生产效率。
发明内容
本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，克服现有技术的缺陷，解决上述问题。
本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，正电极层铆接端子端处的伸出负电极层；压电薄膜复合后，使正电极层的铆接端露出负电极层，便于信号输出；
正电极层以1－89度的倾斜角度或任意转角或图形使正电极位于复合膜边缘，设置单个正电极，单个正电极沿卷对卷纵向方向重复设置；采用卷对卷工艺制备长条状的压电薄膜传感器。
进一步，本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，还可以具有这样的特征：
步骤a、正电极层2与绝缘介质层4复合，生成正电极复合层8；
步骤b、正电极复合层8的正电极层2面与第一压电薄膜层1的第一面进行复合，形成正压电薄膜复合膜9；
步骤c、负电极层3与绝缘介质层5进行复合，生成负电极复合层10；
步骤d：
步骤d-1、正压电薄膜复合膜9的第一压电薄膜层1的第二面与负电极复合层10的负电极层3面进行复合，形成复合膜11；
步骤e、将步骤d获得的复合膜进行切割，形成压电薄膜传感器元件；
步骤f、将压电薄膜传感器元件，铆接端子，形成长条状压电薄膜传感器。
进一步，本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，还可以具有这样的特征：步骤d还具有以下步骤；
步骤d-2、将步骤d-1获得的复合膜11的绝缘介质层4面与步骤c获得的负电极复合膜10的负电极层3面进行复合，使得正电极层2端头在垂直投影面露出，形成复合膜12。
进一步，本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，还可以具有这样的特征：步骤d还具有以下步骤；
步骤d-2、将步骤d-1获得的复合膜11的绝缘介质层4面与第二压电薄膜层6第一面复合，形成复合膜21；
步骤d-3、将复合膜21的第二压电薄膜层6的第二面与步骤c获得的复合膜10的负电极层3进行复合，使得正电极层2的端头在垂直投影面露出，形成复合膜13。
进一步，本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，还可以具有这样的特征：第一压电薄膜层1与第二压电薄膜层6的电极化面相对。
进一步，本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，还可以具有这样的特征：正电极层具有重复图案的导电单元；
将步骤a获得的正电极复合层8的正电极层2使用腐蚀剂刻蚀掉正电极图案以外的导电材料，使得正电极复合层8的正电极层2具有重复设置的导电图案单元。
进一步，本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，还可以具有这样的特征：正电极层2采用导电液体或胶体；在绝缘介质层4上，根据正电极图案印刷导电液体或胶体，适温干燥后，使得正电极复合层8的正电极层2具有重复图案的导电单元。
进一步，本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，还可以具有这样的特征：同一片压电薄膜传感器内的正电极可以同时设置两个或两个以上的独立单元，形成一个多感应区压电薄膜传感器。
进一步，本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，还可以具有这样的特征：压电薄膜包含但不限于：PZT压电薄膜、PVDF压电薄膜、PVDF+TrFE压电薄膜、PP压电驻极体薄膜、PTFE压电驻极体薄膜、FEP压电驻极体薄膜、PTFE－FEP复合压电驻极薄膜。
本发明提供一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，在不增加设备和模具的横向和纵向的尺寸的基础上，制造长尺寸的压电薄膜传感器，同时也实现了压电薄膜传感器正电极和负电极需要在垂直投影面形成相互错位。该方法减少了人工成本，工艺简单，效率高。
附图说明
图1是实施例一中长条状压电薄膜传感器卷对卷制造的流程图。
图2a是实施例一中复合膜8的结构示意图。
图2b是实施例一中复合膜9的结构示意图。
图2c是实施例一中复合膜10的结构示意图。
图2d是实施例一中复合膜11的结构示意图。
图2e是实施例一中压电薄膜传感器元件的结构图。
图2f是实施例一中压电薄膜传感器元件的铆接端子的结构图。
图2g是实施例一中长条状压电薄膜传感器的成品的结构图。
图3是是实施例一中单个正电极结构示意图。
图4是实施例二中长条状压电薄膜传感器卷对卷制造的流程图。
图5a是实施例二中复合膜8的结构示意图。
图5b是实施例二中复合膜9的结构示意图。
图5c是实施例二中复合膜10的结构示意图。
图5d-1是实施例二中复合膜11的结构示意图。
图5d-2是实施例二中复合膜12的结构示意图。
图5e是实施例二中两个正电极独立单元的压电薄膜传感器的结构图。
图5f是实施例二中压电薄膜传感器元件的铆接端子的结构图。
图5g是实施例二中长条状压电薄膜传感器的成品的结构图。
图6是实施例三中长条状压电薄膜传感器卷对卷制造的流程图。
图7a是实施例三中复合膜8的结构示意图。
图7b是实施例三中复合膜9的结构示意图。
图7c是实施例三中复合膜10的结构示意图。
图7d-1是实施例三中复合膜11的结构示意图。
图7d-2是实施例三中复合膜21的结构示意图。
图7d-3是实施例三中复合膜13的结构示意图。
图7e是实施例三中压电薄膜传感器的铆接端子的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的描述。
实施例一
如图1所示，本实施例中，长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，具有以下步骤：
步骤a、如图2a所示，将导电材料优选铝箔或铜箔作为正电极层2复合在绝缘介质层4上，刻蚀取掉正电极图案以外的导电材料，形成绝缘介质层4和正电极层2的复合膜8。
如图3所示，正电极层2以1－89度的倾斜角度设置单个正电极，单个正电极沿卷对卷纵向方向重复设置，角度的大小由宽幅和传感器尺寸决定。
步骤b、如图2b所示，将上述复合膜8的正电极层2面与压电薄膜层1的第一面进行复合，形成复合膜9。
压电薄膜包含但不限于：PZT压电薄膜、PVDF压电薄膜、PVDF+TrFE压电薄膜、PP压电驻极体薄膜、PTFE压电驻极体薄膜、FEP压电驻极体薄膜、PTFE－FEP复合压电驻极薄膜。
步骤c、如图2c所示，将导电材料优选铝箔或铜箔作为负电极层3与绝缘介质层5进行复合，形成复合膜10；
步骤d、如图2d所示，将上述复合膜9的压电薄膜层1的第二面与复合 膜10的接负极层3进行复合，形成复合膜11。复合膜11的正电极层2铆接端子处在垂直投影面上的伸出负电极层3，便于铆接，形成信号输出。
步骤e、如图2e所示，将上述复合膜11进行切割，形成压电薄膜传感器元件14。压电薄膜传感器外形尺寸，大于正电极层2的尺寸端头铆接端子处除外，以保证传感器垂直切割面正电极2与负电极3的绝缘可靠性。
步骤f、如图2f和2g所示，将上述压电薄膜传感器元件14，铆接端子16，形成长条状压电薄膜传感器17。其中一铆接端子将负电极3导通连接，另一铆接端子将正电极2导通连接。
实施例二
如图4所示，本实施例中，长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，具有以下步骤：
步骤a、如图5a所示，在绝缘介质层4上，根据正电极重复单元的图案印刷导电液体或胶体优选银浆，形成绝缘介质层4和正电极层2的复合膜8。
步骤b、如图5b所示，将上述复合膜8的正电极层2面与压电薄膜层1的第一面进行复合，形成复合膜9。
步骤c、如图5c所示，将导电材料优选铝箔或铜箔作为负电极层3与绝缘介质层5进行复合，形成复合膜10；
步骤d-1、如图5d-1所示，将上述复合膜9的压电薄膜层1的第二面与复合膜10的负电极层3进行复合，形成复合膜11，复合膜11的正电极层2铆接端子处在垂直投影面上的伸出负电极层3，便于铆接，形成信号输出。
步骤d-2、如图5d-2所示，再将复合膜11的绝缘介质4面与另一复合 膜10的负电极层3面复合，其边缘小于复合膜11在端头处的边缘，且与下复合层10的边缘投影对齐线18对齐，使得正电极层铆接端头在垂直投影面露出，形成复合膜12。
步骤e，如图5e所示，将上述复合膜12切割，形成压电薄膜传感器元件15。该压电薄膜传感器15外形尺寸，大于正电极层2的尺寸端头铆接端子处除外，以保证传感器垂直切割面正电极2与负电极3的绝缘可靠性。
如图5e所示，本实施例中，同一片压电薄膜传感器内，正电极层2，可以同时设置两个或两个以上的独立感应单元，形成多感应区的压电薄膜传感器15。
步骤f、如图5f和5g所示，将上述压电薄膜传感器元件15，铆接端子16，形成长条状压电薄膜传感器17。其中一铆接端子将上、下负电极3导通连接，另一铆接端子将正电极2导通连接。
实施例三
如图6所示，本实施例中，长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，具有以下步骤：
步骤a、如图7a所示，将导电材料优选铝箔或铜箔作为正电极层2复合在绝缘介质层4上，刻蚀取掉正电极图案以外的导电材料，形成绝缘介质层4和正电极层2的复合膜8。
步骤b、如图7b所示，将上述复合膜8的正电极层2面与压电薄膜层1的第一面进行复合，形成复合膜9。
步骤c、如图7c所示，将导电材料优选铝箔或铜箔作为负电极层3与绝缘介质层5进行复合，形成复合膜10。
步骤d-1、如图7d-1所示，将上述复合膜9的第一压电薄膜层1的第二面与复合膜10的负电极层3进行复合，形成复合膜11，复合膜11的正电极层2铆接端子处在垂直投影面上的伸出负电极层3，便于铆接，形成信号输出。
步骤d-2、如图7d-2所示，将复合膜11的绝缘介质4面与第二压电薄膜层6的第一面复合其中第二压电薄膜6与第一压电薄膜1的电极化面相对，形成复合膜21。
步骤d-3、如图7d-3所示，复合膜21的第二压电薄膜层6的第二面与另一复合膜10的负电极层3面复合，其边缘小于复合膜11在端头处的边缘，且与下复合层10的边缘投影对齐线18对齐，使得正电极层铆接端头在垂直投影面露出，形成复合膜13。
步骤e，如图2e所示，将上述复合膜13切割，形成压电薄膜传感器元件14。该压电薄膜传感器14外形尺寸，大于正电极层2的尺寸端头铆接端子处除外，以保证传感器垂直切割面正电极2与负电极3的绝缘可靠性。
步骤f、如图7f所示，将上述压电薄膜传感器元件14，铆接端子16，形成长条状压电薄膜传感器17。其中一铆接端子将上、下负电极3导通连接，另一铆接端子将正电极2导通连接。

Claims (9)

1.一种长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，其特征在于：
正电极层铆接端子端处的伸出负电极层；压电薄膜复合后，使正电极层的铆接端露出负电极层,便于铆接；
正电极层以1－89度的倾斜角度或任意转角或图形使正电极位于复合膜边缘，设置单个正电极，单个正电极沿卷对卷纵向方向重复设置；采用卷对卷工艺制备长条状的压电薄膜传感器。
2.根据权利要求1所述的长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，其特征在于：具有以下步骤：
步骤a、正电极层(2)与绝缘介质层(4)复合，生成正电极复合层(8)；
步骤b、正电极复合层(8)的正电极层(2)面与第一压电薄膜层(1)的第一面进行复合，形成正压电薄膜复合膜(9)；
步骤c、负电极层(3)与绝缘介质层(5)进行复合，生成负电极复合层(10)；
步骤d：
步骤d-1、正压电薄膜复合膜(9)的第一压电薄膜层(1)的第二面与负电极复合层(10)的负电极层(3)面进行复合，形成复合膜(11)；
步骤e、将步骤d获得的复合膜进行切割，形成压电薄膜传感器元件；
步骤f、将压电薄膜传感器元件，铆接端子，形成长条状压电薄膜传感器。
3.根据权利要求2所述的长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，其特征在于：步骤d还具有以下步骤；
步骤d-2、将步骤d-1获得的复合膜(11)的绝缘介质层(4)面与步骤c获得的负电极复合膜(10)的负电极层(3)面进行复合，使得正电极层(2)端头在垂直投影面露出，形成复合膜(12)。
4.根据权利要求2所述的长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，其特征在于：步骤d还具有以下步骤；
步骤d-2、将步骤d-1获得的复合膜(11)的绝缘介质层(4)面与第二压电薄膜层(6)第一面复合，形成复合膜(21)；
步骤d-3、将复合膜(21)的第二压电薄膜层(6)的第二面与步骤c获得的复合膜(10)的负电极层(3)进行复合，使得正电极层(2)的端头在垂直投影面露出，形成复合膜(13)。
5.根据权利要求4所述的长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，其特征在于：第一压电薄膜层(1)与第二压电薄膜层(6)的电极化面相对。
6.根据权利要求2所述的长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，其特征在于：正电极层具有重复图案的导电单元；
将步骤a获得的正电极复合层(8)的正电极层(2)使用腐蚀剂刻蚀掉正电极图案以外的导电材料，使得正电极复合层(8)的正电极层(2)具有重复设置的导电图案单元。
7.根据权利要求2所述的任意长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，其特征在于：正电极层(2)采用导电液体或胶体；在绝缘介质层(4)上，根据正电极图案印刷导电液体或胶体，适温干燥后，使得正电极复合层(8)的正电极层(2)具有重复图案的导电单元。
8.根据权利要求1所述的长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，其特征在于：同一片压电薄膜传感器内的正电极可以同时设置两个或两个以上的独立单元，形成一个多感应区的压电薄膜传感器。
9.根据权利要求1所述的长条状压电薄膜传感器卷对卷制造方法，其特征在于：压电薄膜包括但不限于：PZT压电薄膜、PVDF压电薄膜、P(VDF+TrFE)压电薄膜、PP压电驻极体薄膜、PTFE压电驻极体薄膜、FEP压电驻极体薄膜、PTFE－FEP复合压电驻极薄膜。
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