CN106595911A - 柔性电子压力感测装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种柔性电子压力感测装置,其包括一压力感测单元,所述压力感测单元包括第一电极层、第二电极层及夹设于所述第一电极层和第二电极层之间的压电层,所述柔性电子压力感测装置还包括设置于所述压力感测单元上的UV胶层,所述UV胶层包括多个间隔排布的UV胶凸块,所述UV胶凸块直接接触并粘附于所述第二电极层的表面。本发明还提供一种制造该柔性电子压力感测装置的制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种柔性电子压力感测装置及其制造方法。
背景技术
电子压力感测装置在物流领域得到广泛应用,通常将其附着于货物表面,感测所受压力信号。目前的电子压力感测装置通常基于块体刚性结构,不易弯折,当压力感测装置受到弯曲时,容易因感测元件受到自身形变的挤压而产生误感测信号,因而不适用于柔性压力感测侦测;且使用钢珠作为电子压力感测装置的感应间隔材,通过人工使用粘着剂逐一将钢珠贴附于压力感应单元的表面,这种方法不具量产优势。
发明内容
有鉴于此,有必要提供一种柔性电子压力感测装置及其制造方法,该装置适用于批量低成本制作。
一种柔性电子压力感测装置,其包括一压力感测单元,所述压力感测单元包括第一电极层、第二电极层及夹设于所述第一电极层和第二电极层之间的压电层,所述柔性电子压力感测装置还包括设置于所述压力感测单元上的UV胶层,所述UV胶层包括多个间隔排布的UV胶凸块,所述UV胶凸块直接接触并粘附于所述第二电极层的表面。
一种柔性电子压力感测装置的制造方法,其包括如下步骤:
提供一电子压力感测单元,所述电子压力感测单元包括依次层叠的一第一电极层、一压电层、一第二电极层;
在所述第二电极层上形成一UV胶层,所述UV胶层包括多个间隔排布的UV胶凸块,所述UV胶层通过紫外光固化粘附于所述第二电极层表面。
本发明的柔性电子压力感测装置适用于柔性压力感测侦测,使用具有柔性的UV胶凸块替代传统的钢珠作为感应间隔材,用机器批量操作替代人工逐一贴附,适用于大面积低成本制作;同时利用UV胶在固化过程中由半固态转换为固态这一特性将胶凸块粘附在压力传感单元表面,省去一层粘胶层从而减小电子压力感测装置的厚度,提高电子压力感测装置的灵敏度。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的柔性电子压力感测装置的剖面示意图。
图2为本发明一变更实施例的柔性电子压力感测装置的剖面示意图。
图3为图1中柔性电子压力感测装置的一种制造方法的步骤示意图。
图4为图1中柔性电子压力感测装置的另一种制造方法的步骤示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1,本发明较佳实施例的柔性电子压力感测装置1包括依次层叠的一第一保护层11、一第一粘胶层12、一压力感测单元13、一UV胶层14、一第二粘胶层15、一第二保护层16。所述压力感测单元13包括一第一电极层131、一第二电极层132及夹设于所述第一电极层131与所述第二电极层132之间的压电层133。所述第二粘胶层15覆盖所述UV胶层14,且所述第一粘胶层12和所述第二粘胶层15共同包裹所述UV胶层14和所述压力感测单元13。所述柔性电子压力感测装置1还包括一引线17,所述引线17可为铜引线。所述引线17设置于所述第一电极层131远离所述压电层133的一侧。所述引线17的一端通过一连接器18与所述第一电极层131远离所述压电层133的一侧电性连接,另一端连至外部电路(图未示)。
所述UV胶层14包含间隔排布的若干UV胶凸块141,所述UV胶凸块141通过紫外光固化直接粘附于所述第二电极层132远离所述第一保护层11的表面。所述UV胶凸块141在第二电极132表面的投影的最大宽度处的宽度范围为1~3.5mm。所述UV胶凸块141的形状可以为球缺、柱体或其它不规则形状的凸起等。本发明中所述的UV胶,比如UV胶层14,是指经紫外光照射固化的胶。在本实施例中,所述UV胶凸块141的形状为球缺。在本实施例中,所述UV胶凸块141采用型号为Dymax 9008的UV胶形成。
在本实施例中,所述电子压力感测装置1的表面在所述UV胶凸块141设置处对应为凸起状。请参阅图2,在其它实施例中,所述电子感测装置1的表面也可为平面。
所述压电层133用于感测施加于所述电子压力感测装置1上的压力。所述压电层133的材料可为聚二氟亚乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)及其共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯和尼龙-11中的至少一种。在本实施例中,压电层133的材料为PVDF。
所述第一电极层131与所述第二电极层132对称设置于所述压电层132的相对两个表面上。所述第一电极层131与所述第二电极层132可以由导电率较好的金属材料制成,例如,铝、铜、镍、金等高导电率材料,还可以由如透明导电材料(如氧化铟锡、氧化铟锌)、银、银浆、碳纳米管或石墨烯等导电材料制成,但不限于以上材料。在本实施例中,所述第一电极层131与第二电极层132的材料为银浆。
所述第一粘胶层12与所述第二粘胶层15可为透明光学胶。
所述第一保护层11与所述第二保护层16可为树脂,如聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)。
柔性电子压力感测装置1在第二保护层16和压电层133之间使用UV胶凸块141作为感应间隔材,用于提高压力感测单元13的敏感度。当所述第二保护层16受到外界作用力时,作用力通过所述UV胶层14压迫所述压电层133发生形变并产生感应电荷形成电信号,所述电信号通过所述引线17传输到外部电路(图未示)。当所述UV胶层14与所述第二电极层132的表面接触面积越小,所述压力感测单元13表面感应到的压力信号越集中,所述压电层133发生形变并产生感应电荷形成电信号越强,所述柔性电子压力感测装置1的灵敏度越高。
对所述柔性电子压力感测装置1进行压力测试,发现所述柔性电子压力感测装置1能得到与传统使用钢珠作为感应间隔材的电子压力感测装置相同的压力感测效果。所述柔性电子压力感测装置1的每层结构的材质均具有柔性,克服了传统使用钢珠作为感应间隔材的压力感测器受到弯曲时容易产生误感测信号的缺陷,适用于柔性压力感测侦测。
本法明还提供一种柔性电子压力感测装置的制造方法,所述制造方法包括如下步骤:
提供一电子压力感测单元,所述电子压力感测单元包括依次层叠的一第一电极层、一压电层、一第二电极层;
在所述第二电极层上形成一UV胶层,所述UV胶层包括多个间隔设置的UV胶凸块,所述UV胶层通过紫外光光照固化粘附于所述第二电极层表面。
具体地,请参阅图3,图3为上述柔性电子压力感测装置1的一种制造方法步骤示意图,其包括如下步骤:
(1)提供一电子压力感测单元13,所述电子压力感测单元13包括依次层叠的一第一电极层131、一压电层133、一第二电极层132。
所述压电层133的材料可为聚二氟亚乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)及其共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯和尼龙-11中的至少一种。在本实施例中,所述压电层133的材料为PVDF。
所述第一电极层131与第二电极层132材料可以由导电率较好的金属材料制成,例如,铝、铜、镍、金等高导电率材料,还可以由如透明导电材料(如氧化铟锡、氧化铟锌)、银、银浆、碳纳米管或石墨烯等导电材料制成,但不限于以上材料。在本实施例中,所述第一电极层131与第二电极层132材料为银浆。
(2)在所述第一电极层131远离所述压电层133的表面设置一引线17,所述引线17的一段通过一连接器18与所述第一电极层131电性连接,另一端连至外部电路(图未示)。
(3)将一第一保护层11通过一第一粘胶层12粘附在所述第一电极层131表面。
(4)将一丝网印版21置于所述第二电极层132远离所述压电层133的表面,将半固态UV胶涂布在所述丝网印版133表面,使用刮板22将所述UV胶从网孔211挤压至所述第二电极层132表面。所述UV胶为紫外光照射可固化胶,粘度大于4500cP,在本实施例中,所述UV胶型号为Dymax 9008。
(5)用紫外光对上述第二电极层132表面的UV胶进行照射固化,形成一包括多个UV胶凸块141的UV胶层14,所述UV胶在固化过程中粘附在所述第二电极层132表面。
所述紫外光曝光量小于1250mJ/cm2,固化溫度低于65℃。
所述丝网印版21的丝网为尼龙丝网,每平方英寸网孔数大于325×325个,线径小于28μm,纱厚小于46μm。在其它实施例中,也可采用金属丝网。
(6)将一第二保护层16通过一第二粘胶层15粘附在所述第二电极层132表面。所述第二粘胶层15覆盖所述UV胶层14及压力感测单元13未被第一粘胶层12包覆的表面,使得所述第一粘胶层12和所述第二粘胶层15共同包裹所述UV胶层14和所述压力感测单元13。
所述第一粘胶层12与所述第二粘胶层15可为透明光学胶。
所述第一保护层11与所述第二保护层16可为树脂,例如PET。
本发明又一实施例提供另一种上述柔性电子压力感测装置1的制造方法,请参阅图4,图4为该方法的步骤示意图,其包括如下步骤:
(1)提供一电子压力感测单元13,所述电子压力感测单元13包括依次层叠的一第一电极层131、一压电层133、一第二电极层132。
所述压电层133可为聚二氟亚乙烯(Polyvinylidene Fluoride,PVDF)及其共聚物、聚氟乙烯、聚氯乙烯、聚-γ-甲基-L-谷氨酸酯和尼龙-11中的至少一种。在本实施例中,所述压电层133的材料为PVDF。
所述第一电极层131与第二电极层132材料可以由导电率较好的金属材料制成,例如,铝、铜、镍、金等高导电率材料,还可以由如透明导电材料(如氧化铟锡、氧化铟锌)、银、银浆、碳纳米管或石墨烯等导电材料制成,但不限于以上材料。在本实施例中,第一电极层131与第二电极层132材料为银浆。
(2)在所述第一电极层131远离所述压电层133的表面设置一引线17,所述引线17的一端通过一连接器18与所述第一电极层131电性连接,另一端连至外部电路(图未示)。
(3)将一第一保护层11通过一第一粘胶层12粘附在所述第一电极层131表面。
(4)使用点胶机31将半固态UV胶涂布在所述第二电极层132表面,然后用紫外光对所述UV胶进行照射固化,形成一包括多个UV胶凸块141的UV胶层14,所述UV胶在固化过程中粘附在所述第二电极层132表面;所述UV胶为紫外光照射可固化胶,粘度大于4500cP,型号为Dymax 9008。
所述紫外光曝光量小于1250mJ/cm2,固化溫度低于65℃。
(5)将一第二保护层16通过一第二粘胶层15粘附在所述第二电极层132表面。所述第二粘胶层15覆盖所述UV胶层14及压力感测单元13未被第一粘胶层12包覆的表面,使得所述第一粘胶层12和所述第二粘胶层15共同包裹所述UV胶层14和所述压力感测单元13。
所述第一粘胶层12与所述第二粘胶层15可为透明光学胶。
所述第一保护层11与所述第二保护层16可为树脂,例如PET。
本发明的柔性电子压力感测装置每层结构均具有柔性,适用于柔性压力感测侦测,制造方法可以大批量生成,提高生产效率,且相对于采用钢珠的压力感测装置,本发明利用UV胶的固化特性省去一层粘胶层从而减小电子压力感测装置的厚度,提高电子压力感测装置的灵敏度。
Claims (10)
1.一种柔性电子压力感测装置,其包括一压力感测单元,所述压力感测单元包括第一电极层、第二电极层及夹设于所述第一电极层和第二电极层之间的压电层,其特征在于:所述柔性电子压力感测装置还包括设置于所述压力感测单元上的UV胶层,所述UV胶层包括多个间隔排布的UV胶凸块,所述UV胶凸块直接接触并粘附于所述第二电极层的表面。
2.如权利要求1所述的柔性电子压力感测装置,其特征在于:所述UV胶凸块在所述第二电极表面的投影的最大宽度处的宽度范围为1~3.5mm。
3.如权利要求1所述的柔性电子压力感测装置,其特征在于:所述UV胶凸块的形状为球缺、柱体或其它不规则形状的凸起。
4.如权利要求1所述的柔性电子压力感测装置,其特征在于:所述UV胶层由型号为Dymax 9008的UV胶形成。
5.如权利要求1所述的柔性电子压力感测装置,其特征在于:所述柔性电子压力感测装置还包括一第一保护层和一第二保护层,所述第一保护层通过一第一粘胶层粘附于所述压力感测单元远离所述UV胶层的表面,所述第二保护层通过一第二粘胶层粘附于所述UV胶层远离所述压力感测单元的表面,所述第一粘胶层和所述第二粘胶层共同包裹所述UV胶层和所述压力感测单元。
6.如权利要求1所述的柔性电子压力感测装置,还包括一引线,所述引线与所述压电感测单元电性相连。
7.一种柔性电子压力感测装置的制造方法,其包括如下步骤:
提供一电子压力感测单元,所述电子压力感测单元包括依次层叠的一第一电极层、一压电层、一第二电极层;
在所述第二电极层上形成一UV胶层,所述UV胶层包括多个间隔排布的UV胶凸块,所述UV胶层通过紫外光固化粘附于所述第二电极层表面。
8.如权利要求7所述的柔性电子压力感测装置的制造方法,其特征在于,所述UV胶层的形成方法为:将一丝网印版置于所述第二电极层表面,将半固态UV胶涂布在所述丝网印版表面,然后用紫外光对所述UV胶进行固化,形成一包含多个间隔排布的UV胶凸块的UV胶层,所述UV胶通过固化粘附在所述第二电极层表面。
9.如权利要求7所述的柔性电子压力感测装置的制造方法,其特征在于,所述UV胶层的形成方法为:使用点胶机将半固态UV胶涂布在所述第二电极层表面,同时用紫外光对所述UV胶进行固化,形成一包含间隔排布的UV胶凸块的UV胶层,所述UV胶通过固化粘附在所述第二电极层表面。
10.如权利要求7所述的柔性电子压力感测装置的制造方法,其特征在于,还包括如下步骤:将一第一保护层通过一第一粘胶层粘附在所述第一电极层远离所述压电层的表面;将一第二保护层通过一第二粘胶层粘附在所述第二电极层表面;所述第一粘胶层和所述第二粘胶层共同包裹所述UV胶层和所述压力感测单元。
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