CN106095193A - 具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，包括压电薄膜和设于压电薄膜上、下表面中至少一个上的电极层；其特征在于所述电极层为金属网格层。本发明提供的这种具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其电极层采用金属网格层，在相同厚度条件下，其达到同原来的ITO基本相同的光透过率，但阻抗大大下降，其面电阻从15~150Ω下降到了0.1~10Ω，使得导电率大大提高。相应的，传感器整体的电信号传递敏感性则大大增高，表现为所采用的触控设备指令响应速度更快，用户操控顺畅度更高，能够满足行业内对于压电薄膜传感器低阻抗、高透过率的功能要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器。
背景技术
基于PVDF压电薄膜材料的压电式传感器，由于其对动态应变或压力具有较高的灵敏度和响应时间而被广泛应用在电子、医疗和人体工程等诸多领域。尤其是随着以智能手机为代表的电子触控设备的快速增多，对于压电式传感器的需求也越来越大。
已知的压电式传感器的主要构成包括（PVDF）压电薄膜和贴附于压电薄膜上下表面中至少一面的ITO薄膜电极层。ITO薄膜是一种n型半导体材料，具有较好的导电率、可见光透过率、机械硬度和良好的化学稳定性，是液晶显示器（LCD）、等离子显示器（PDP）、电致发光显示器（EL/OLED）、触摸屏（TouchPanel）、太阳能电池以及其他电子仪表的最常用的透明电极材料。
众所周知，压电式传感器中电极层的导电率高低直接关系到传感器电信号传递的敏感性，越敏感则表现为所采用的触控设备指令响应速度越快，用户操控顺畅度越高。电极层导电率的高低由其阻抗决定。目前ITO薄膜虽然相比其他压电材料具有较好的光透过率，但其阻抗相对比较高，实际运用时其阻抗区间（面电阻）基本上都在50~150Ω之间，并没有达到理想的低阻抗要求。而已知的针对其阻抗特性方面的改进主要都是增加ITO薄膜的厚度，因为较厚的ITO薄膜能带来较低的阻抗，但缺点是导致光透过率降低，且不利于传感器厚度控制。
发明内容
本发明目的是：提供一种具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，同时确保有好的光透过率，能够满足行业内对于压电薄膜传感器低阻抗、高透过率的功能要求。
本发明的技术方案是：一种具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，包括压电薄膜和设于压电薄膜上、下表面中至少一个上的电极层；其特征在于所述电极层为金属网格层。
进一步，本发明中所述金属网格层为铜、银、钼、铝、铬中任意一种金属制成的单层单金属网格层，或者为上述金属中任意两种以上的合金制成的单层合金网格层；或者所述金属网格层由前述两种以上的单层单金属网格层层叠而成，例如由铜网格层和银网格层上下层叠，层叠的各层金属不相同。
更进一步的，本发明中所述铜为纳米铜。
优选的，本发明中纳米铜的级数为20~200nm。
进一步的，本发明中所述金属网格层通过真空溅射形成于压电薄膜表面，包含网线和由网线交织形成的网孔。对于网孔的形状本发明中不做限定，可以规整的如平行四边形或正六边形（蜂窝状），当然也可以是其他任意非规整的自由形状，均由电脑设计而成。
更进一步的，本发明中所述网线的线宽优选为2~6μm，将线宽控制在一定范围内有利于金属网格层的整体透过率达到最佳。
更进一步的，本发明中所述金属网格层表面的网孔密度为25~600目，即每平方英寸的面积上网孔的数量为25~600。将网孔密度控制在一定范围内有利于金属网格层的整体透过率达到最佳。
进一步的，本发明中所述金属网格层的面电阻为0.1~10Ω，其上网格的光透过率为89%~92%。
同常规技术，本发明中所述压电薄膜为PVDF压电薄膜。实际作为传感器实施时，作为电极层的金属网格层需要通过引线接出。
本发明的优点是：
1．本发明提供的这种具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其电极层采用金属网格层，在相同厚度条件下，其达到同原来的ITO基本相同的光透过率，但阻抗大大下降，其面电阻从15~150Ω下降到了0.1~10Ω，使得导电率大大提高。相应的，传感器整体的电信号传递敏感性则大大增高，表现为所采用的触控设备指令响应速度更快，用户操控顺畅度更高，能够满足行业内对于压电薄膜传感器低阻抗、高透过率的功能要求。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的剖面结构示意图；
图2为图1中金属网格层一种俯视结构示意图；
图3为图2中的A放大示意图；
图4为金属网格层的另一种实施方式的俯视结构示意图；
图5为图4中的B放大示意图；
图6为本发明另一实施例的剖面结构示意图；
图7为图6中金属网格层的俯视结构示意图；
图8为图7中的C放大示意图。
其中：1、压电薄膜；2、金属网格层；2a、网线；2b、网孔；L、线宽。
具体实施方式
实施例1：结合图1~图3所示，为本发明具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器的一种具体实施方式，其具有压电薄膜1和设于压电薄膜1上、下表面的电极层，电极层通过引线（图中未画出）接出。本案最大的改进是所述电极层非采用常规的ITO层，而是采用金属网格层2。
本实施例中所述压电薄膜1为PVDF压电薄膜，所述金属网格层2为钼铝合金网格层，为单层合金网格层，通过真空溅射形成于压电薄膜1表面，包含网线2a和由网线2a交织形成的网孔2b。所述网孔2b的形状为平行四边形，具体结合图2和图3所示。
本实施例中所述网线2a的线宽L取4μm，见图3所示。所述金属网格层2表面的网孔2b密度为150目。
本实施例中所述金属网格层2的面电阻为1Ω，光透过率为89%。
实施例2：结合图4和图5所示，本实施例的剖面结构参见图1所示，所述金属网格层2为纳米铜网格层，为单层单金属网格层，纳米铜级数为50~200nm。该金属网格层2同样是通过真空溅射形成于压电薄膜1表面，包含网线2a和由网线2a交织形成的网孔2b。见图4和图5，所述网孔2b的形状为正六边形，所述网线2a的线宽L取2μm，所述金属网格层2表面的网孔2b密度为76目。
本实施例中所述金属网格层2的面电阻为0.4Ω，光透过率为92%。
本实施例其余同实施例1。
实施例3：结合图6~图8所示，为本发明具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器的另一种具体实施方式，其具有压电薄膜1和设于压电薄膜1上、下表面的电极层，电极层通过引线（图中未画出）接出。本案最大的改进是所述电极层非采用常规的ITO层，而是采用金属网格层2，并且每层金属网格层2均是由位于表层的铬网格层201和位于内层的银网格层202层叠而成，为叠层式网格层。
本实施例中所述压电薄膜1为PVDF压电薄膜。所述内层的银网格层202先通过真空溅射形成于压电薄膜1表面，所述铬网格层201再通过真空溅射形成于银网格层202表面。所述铬网格层201和银网格层202的网格形状相同，金属网格层2的俯视结构图也即表层铬网格层201的俯视结构图，如图7~图8所示，其包含网线2a和由网线2a交织形成的网孔2b。所述网孔2b的形状为非规则形状，由电脑设计而成。
本实施例中所述网线2a的线宽L取6μm，见图8所示。所述铬网格层201表面的网孔2b密度为140目。
本实施例中所述金属网格层2的面电阻为2Ω，光透过率为90%。
当然上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，包括压电薄膜（1）和设于压电薄膜（1）上、下表面中至少一个上的电极层；其特征在于所述电极层为金属网格层（2）。
2.根据权利要求1所述的具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其特征在于所述金属网格层（2）为铜、银、钼、铝、铬中任意一种金属制成的单层单金属网格层，或者为上述金属中任意两种以上的合金制成的单层合金网格层；或者所述金属网格层（2）由前述两种以上的单层单金属网格层层叠而成。
3.根据权利要求2所述的具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其特征在于所述铜为纳米铜。
4.根据权利要求3所述的具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其特征在于纳米铜的级数为20~200nm。
5.根据权利要求1所述的具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其特征在于所述金属网格层（2）通过真空溅射形成于压电薄膜（1）表面，包含网线（2a）和由网线（2a）交织形成的网孔（2b）。
6.根据权利要求5所述的具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其特征在于所述网孔（2b）的形状为平行四边形或正六边形或任意其他自由形状。
7.根据权利要求5所述的具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其特征在于所述网线（2a）的线宽（L）为2~6μm。
8.根据权利要求5或6所述的具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其特征在于所述金属网格层（2）表面的网孔（2b）密度为25~600目。
9.根据权利要求1所述的具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其特征在于所述金属网格层（2）的面电阻为0.1~10Ω，其上网格的光透过率为89%~92%。
10.根据权利要求1或5所述的具有更低阻抗表面电极层的压电薄膜传感器，其特征在于所述压电薄膜（1）为PVDF压电薄膜。
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