CN106248264A - 一种连通型压阻阵列 - Google Patents

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王璐珩
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    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material

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Abstract

本发明涉及一种连通型压阻阵列，属于传感器技术领域。该连通型压阻阵列包括底层封装薄膜、顶层封装薄膜、和位于二者之间的压阻敏感薄膜；底层封装薄膜由带有窗口的内侧绝缘薄膜和覆合有电极阵列的外侧绝缘薄膜构成；顶层封装薄膜的结构、尺寸和电极数目都与底层封装薄膜的相同；连通型压阻阵列的传感子单元总数与底层封装薄膜的电极数相同，每个传感子单元的两个输出信号端为底层封装薄膜的电极和与其正对的顶层封装薄膜的电极；连通型压阻阵列中所有传感子单元共用同一片压阻薄膜，作用于连通型压阻阵列上的任何一个区域的力，都会引起所有传感子单元输出信号的变化。采用本发明设计的连通型压阻阵列可消除测量盲区、扩展压阻阵列的测量区域。

Description

一种连通型压阻阵列
技术领域
本发明属于传感器技术领域，特别涉及到传感器阵列和压力测量。
背景技术
随着科技的发展，阵列型传感器在现代工程中得到了广泛应用。比如，利用导电高分子复合材料压阻效应的压力传感器阵列。但传统传感器阵列是一种非连通型阵列，即：各个传感子单元之间是分离的，传感子单元之间没有压阻敏感材料。故而，传统传感器阵列无法探测到作用于传感子单元之间的压力(即：存在盲区)，其测量区域有待扩大。
发明内容
本发明的目的是为克服已有技术的不足之处，提出一种连通型压阻阵列。该连通型压阻阵列包括底层封装薄膜、顶层封装薄膜、和位于二者之间的压阻敏感薄膜；底层封装薄膜由带有窗口的内侧绝缘薄膜和覆合有电极阵列的外侧绝缘薄膜构成；顶层封装薄膜的结构、尺寸和电极数目都与底层封装薄膜的相同；连通型压阻阵列的每个传感子单元的两个输出信号端为底层封装薄膜的电极和与其正对的顶层封装薄膜的电极，传感子单元的总数与底层封装薄膜或顶层封装薄膜的电极数相同；连通型压阻阵列中所有传感子单元共用同一片压阻敏感薄膜。
本发明提出的连通型压阻阵列的研制方法，包括以下步骤：在一张绝缘薄膜的表面覆合电极阵列作为底层封装薄膜的外侧绝缘薄膜；在另一张绝缘薄膜上开窗口作为底层封装薄膜的内侧绝缘薄膜，内侧绝缘薄膜上的窗口的数量和尺寸都与外侧绝缘薄膜上的电极的相同；将开有窗口的内侧绝缘薄膜和覆合有电极阵列的外侧绝缘薄膜覆合在一起组成底层封装薄膜，并确保所有电极与窗口都一一对齐，以使所有电极裸露在外；裁剪压阻敏感薄膜，使其面积介于底层封装薄膜的面积和电极阵列所占据的面积之间；将压阻敏感薄膜贴敷在底层封装薄膜的内侧绝缘薄膜上，并确保压阻敏感薄膜对电极阵列全覆盖；在底层封装薄膜表面未被压阻敏感薄膜所覆盖的部分涂敷热固胶，将另一个结构与底层封装薄膜相同的多层结构作为顶层封装薄膜覆盖在压阻敏感薄膜上形成三明治结构，并确保顶层封装薄膜的所有电极和底层封装薄膜的所有电极分别正对；用柔性材料封装机对所述的三明治结构进行热压封装，完成连通型压阻阵列的制备。
本发明的特点及效果：
与传统的非连通型阵列相比，本发明所设计的连通型压阻阵列中的所有传感子单元共用同一片压阻敏感薄膜，该压阻敏感薄膜将所有传感子单元连通为一体。因此，作用于连通型压阻阵列上的任何一个区域的力，都会引起所有传感子单元输出信号的变化，这种思路在国际上尚属首次；连通型压阻阵列不但消除了测量盲区、扩展了压阻阵列的测量区域、还提高了传感子单元的使用效率和可靠性，适合应用于人工电子皮肤研制和大面积压力测量等领域。
附图说明
图1为底层封装薄膜的外侧绝缘薄膜和在其表面覆合的电极阵列及其引线的俯视示意图。
图2为底层封装薄膜的内侧绝缘薄膜和在其表面开的窗口的俯视示意图。
图3为连通型压阻阵列的制备流程的剖面示意图。
图1-图3中，a代表底层封装薄膜的外侧绝缘薄膜，b代表覆合在底层封装薄膜的外侧绝缘薄膜表面的电极，c代表覆合在底层封装薄膜的外侧绝缘薄膜表面的电极的引线，d代表底层封装薄膜的内侧绝缘薄膜，e代表在底层封装薄膜的内侧绝缘薄膜的表面上开的窗口，f代表压阻敏感薄膜，g代表热固胶，h代表顶层封装薄膜的外侧绝缘薄膜，i代表覆合在顶层封装薄膜的外侧绝缘薄膜表面的电极，j代表顶层封装薄膜的内侧绝缘薄膜。
具体实施方式
在一张绝缘薄膜的表面覆合n行n列电极阵列作为底层封装薄膜的外侧绝缘薄膜，如图1所示；在另一张绝缘薄膜上开窗口作为底层封装薄膜的内侧绝缘薄膜，内侧绝缘薄膜上的窗口的数量和尺寸都与外侧绝缘薄膜上的电极的相同，如图2所示；将开有窗口的内侧绝缘薄膜和覆合有电极阵列的外侧绝缘薄膜覆合在一起组成底层封装薄膜，并确保所有电极与窗口都一一对齐，以使所有电极裸露在外；裁剪压阻敏感薄膜，使其面积介于底层封装薄膜的面积和电极阵列所占据的面积之间；将压阻敏感薄膜贴敷在底层封装薄膜的内侧绝缘薄膜上，并确保压阻敏感薄膜对电极阵列全覆盖，如图3(A)所示；在底层封装薄膜表面未被压阻敏感薄膜所覆盖的部分涂敷热固胶，如图3(B)所示；将另一个结构与底层封装薄膜相同的多层结构作为顶层封装薄膜覆盖在压阻敏感薄膜上形成三明治结构，并确保顶层封装薄膜的所有电极和底层封装薄膜的所有电极分别正对，如图3(C)所示；用柔性材料封装机对所述的三明治结构进行热压封装，完成连通型压阻阵列的制备。
实施例
在一张聚酰亚胺薄膜的表面覆合3行3列铜电极阵列作为底层封装薄膜的外侧绝缘薄膜；在另一张聚酰亚胺薄膜上开窗口作为底层封装薄膜的内侧绝缘薄膜，内侧绝缘薄膜上的窗口的数量和尺寸都与外侧绝缘薄膜上的电极的相同；将开有窗口的内侧绝缘薄膜和覆合有电极阵列的外侧绝缘薄膜覆合在一起组成底层封装薄膜，并确保所有电极与窗口都一一对齐，以使所有电极裸露在外；用溶液混合法将炭黑粉末和聚二甲基硅氧烷按混合，质量比为0.08∶1，并通过挤压成型法制成炭黑填充聚二甲基硅氧烷复合材料薄膜；裁剪炭黑填充聚二甲基硅氧烷复合材料薄膜作为压阻敏感薄膜，使其面积介于底层封装薄膜的面积和3行3列电极阵列所占据的面积之间；将压阻敏感薄膜帖敷于底层封装薄膜之上，并确保压阻敏感薄膜对3行3列电极阵列全覆盖；在底层封装薄膜表面未被压阻敏感薄膜所覆盖的部分涂敷热固胶；将另一个结构与底层封装薄膜相同的多层结构作为顶层封装薄膜覆盖在压阻敏感薄膜上形成三明治结构，并确保顶层封装薄膜的所有电极和底层封装薄膜的所有电极分别正对；用柔性材料封装机对所述的三明治结构进行热压封装，完成连通型压阻阵列的制备。

Claims (2)

1.一种连通型压阻阵列，其特征在于，该连通型压阻阵列包括压阻敏感薄膜、底层封装薄膜和顶层封装薄膜；底层封装薄膜由带有窗口的内侧绝缘薄膜和覆合有电极阵列的外侧绝缘薄膜构成，顶层封装薄膜的结构、尺寸和电极数目都与底层封装薄膜的相同；连通型压阻阵列的传感子单元总数与底层封装薄膜的电极数相同，每个传感子单元的两个输出信号端为底层封装薄膜的电极和与其正对的顶层封装薄膜的电极；连通型压阻阵列中所有传感子单元共用同一片压阻敏感薄膜。
2.如权利要求1所述的连通型压阻阵列的研制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：在一张绝缘薄膜的表面覆合电极阵列作为底层封装薄膜的外侧绝缘薄膜；在另一张绝缘薄膜上开窗口作为底层封装薄膜的内侧绝缘薄膜，内侧绝缘薄膜上的窗口的数量和尺寸都与外侧绝缘薄膜上的电极的相同；将开有窗口的内侧绝缘薄膜和覆合有电极阵列的外侧绝缘薄膜覆合在一起组成底层封装薄膜，并确保所有电极与窗口都一一对齐，以使所有电极裸露在外；裁剪压阻敏感薄膜，使其面积介于底层封装薄膜的面积和电极阵列所占据的面积之间；将压阻敏感薄膜贴敷在底层封装薄膜的内侧绝缘薄膜上，并确保压阻敏感薄膜对电极阵列全覆盖；在底层封装薄膜表面未被压阻敏感薄膜所覆盖的部分涂敷热固胶，将另一个结构与底层封装薄膜相同的多层结构作为顶层封装薄膜覆盖在压阻敏感薄膜上形成三明治结构，并确保顶层封装薄膜的所有电极和底层封装薄膜的所有电极分别正对；用柔性材料封装机对所述的三明治结构进行热压封装，完成连通型压阻阵列的制备。
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