CN107870225B - 一种柔性立体封装气体传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种柔性立体封装气体传感器，包括多层气体传感层、固定部以及间隔凸起，其中气体传感层的基底为柔性衬底，气体传感层包括柔性衬底层、形成于柔性衬底层上的柔性透明导电层、形成于柔性透明导电层上的柔性中间层，柔性中间层中形成阵列传感位点且具有分别连接至传感位点的引线，解决了目前气体传感器不适用弯折情形的问题，使气体传感器能够实现柔性，同时采用立体阵列式探测结构，在立体空间内集成多个传感位点，通过材料的选择可以实现互相验证及多种气体探测。

Description

一种柔性立体封装气体传感器
技术领域
本发明属于气体传感器技术领域，尤其涉及一种柔性立体封装气体传感器。
背景技术
随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视，利用气敏传感器对有毒有害气体作出快速准确检测和监控成为当前和未来发展趋势。到目前为止利用被测气体在气敏材料表面吸附时引起其阻值变化来达到检测目的电阻式气敏传感器应用最为广泛。但该种传感器是由大量晶粒构成的多晶薄膜或多晶烧结体，存在与气体接触面积小的缺点，且传感器本身体积较大、热绝缘、热分布、封装等均存在严重问题。
传感器包括门类众多技术，而传感器系统一般包含两个方面，第一方面是传感器的芯片，它主要包含传感层。另一方面，就是信号测定系统，即通过测定电阻、电流、电压和折射率等某一个物理量来给出传感器芯片的传感层与目标物质间相互作用的大小后，提供判读的依据。随着人们生活水平的提高与科学的发展，传感器与我们的生活联系越来越紧密。随着检体数量的增加，利用传感器时芯片的成本就成为一个需要考量的十分重要的因素。传统的气体传感器芯片生产过程中，往往需要手工的加入，这就导致传感器的生产效率与成本很难满足需求。例如，对食物与药品等产品的质量控制，需要对每一个包装进行监控。这类传感器需要体积小、制备过程简单、可大规模集中制备和成本低廉，而且这类传感器最好是制备在柔性衬底上。
但是，目前的气体传感器应用的领域还比较窄，例如智能手机发展非常迅速，各大厂商没有发布任何一款具有气体传感功能的手机，手机下一把发展的方向就是将会是柔性，另外，柔性智能可穿戴设备的研究也十分火热，可穿戴设备通常是用于户外，虽然现在对人体数据的探测已经比较成熟，却很少关注可以用于穿戴设备的柔性气体传感器，随着微纳加工技术的发展，将气体传感器小型化并实现在手机或其它小型设备中的进行集成已经有了一定的成果，因此对于柔性的需求已经提上日程，如果能够实现柔性的气体传感，那对于可穿戴智能设备而言又能够提供一个不可忽略的功能。
气体传感器对于传感可靠性的要求很高，并且希望能够同时探测多种气体，目前的研究情况下还没有出现较完善的解决方案，因此需要进行进一步研究。
发明内容
为了解决目前气体传感器不适用弯折情形的问题，使气体传感器能够实现柔性，同时采用立体阵列式探测结构，在立体空间内集成多个传感位点，通过材料的选择可以实现互相验证及多种气体探测，本发明提供了一种柔性立体封装气体传感器，包括多层气体传感层、固定部以及间隔凸起，其中：气体传感层的基底为柔性衬底，所述气体传感层包括柔性衬底层、形成于柔性衬底层上的柔性透明导电层、形成于柔性透明导电层上的柔性中间层，所述柔性中间层中形成阵列传感位点且具有分别连接至传感位点的引线；
所述固定部穿过每个气体传感层，多个气体传感层与固定部接触的部分形成固定区；
所述间隔凸起设置在多层气体传感层之间，用于保持每层所述气体传感层之间的间距相同。
进一步地，所述固定部设置位置在所述气体传感层的中心位置。
进一步地，所述固定部由金属材料制成，所述气体传感层中的所述柔性透明导电层连接至固定部，所述固定部作为各个传感位点的公共电极。
进一步地，所述间隔凸起设置在所述气体传感层四周，所述间隔凸起与所述柔性衬底层一体设置。
进一步地，所述间隔凸起在高度上的尺寸大于所述柔性衬底层、所述柔性透明导电层和所述柔性中间层厚度的总和。
进一步地，所述引线的一端连接至所述传感位点，另一端连接至所述柔性中间层的侧面。
进一步地，所述柔性中间层的平面形状为矩形，所述引线延伸至所述柔性中间层矩形相对的两个侧边。
进一步地，在所述引线延伸至的两个侧边形成柔性再分布层，将引线通过再分布层连接形成在底部的焊盘，同时固定部也形成公共电极焊盘。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种柔性立体封装气体传感器，包括多层气体传感层、固定部以及间隔凸起，其中气体传感层的基底为柔性衬底，气体传感层包括柔性衬底层、形成于柔性衬底层上的柔性透明导电层、形成于柔性透明导电层上的柔性中间层，柔性中间层中形成阵列传感位点且具有分别连接至传感位点的引线，解决了目前气体传感器不适用弯折情形的问题，使气体传感器能够实现柔性，同时采用立体阵列式探测结构，在立体空间内集成多个传感位点，通过材料的选择可以实现互相验证及多种气体探测。
附图说明
图1是本发明的柔性立体封装气体传感器的结构示意图；
图2是本发明的柔性立体封装气体传感器中气体传感层的结构示意图；
图3是本发明的柔性立体封装气体传感器中气体传感层的俯视示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1，图1是本发明的柔性立体封装气体传感器的结构示意图，图2是本发明的柔性立体封装气体传感器中气体传感层的结构示意图，图3是本发明的柔性立体封装气体传感器中气体传感层的俯视示意图，本发明的一种柔性立体封装气体传感器，包括多层气体传感层1、固定部2以及间隔凸起3，其中：气体传感层1的基底为柔性衬底，所述气体传感层1包括柔性衬底层11、形成于柔性衬底层11上的柔性透明导电层12、形成于柔性透明导电层12上的柔性中间层13，所述柔性中间层13中形成阵列传感位点14且具有分别连接至传感位点14的引线15；
所述固定部2穿过每个气体传感层1，多个气体传感层1与固定部2接触的部分形成固定区；
所述间隔凸起3设置在多层气体传感层1之间，用于保持每层所述气体传感层1之间的间距相同。
进一步地，所述固定部2设置位置在所述气体传感层1的中心位置，固定部2用于向其它位置进行安装，例如安装于手机、可穿戴设备等，其中，由于传感层中的柔性层，其它各个层能够相对于固定部2弯折，从而使得整个气体传感器是可以弯折的，固定部2的设置并不会导致整体的固定。
进一步地，所述固定部2由金属材料制成，所述气体传感层1中的所述柔性透明导电层12连接至固定部2，所述固定部2作为各个传感位点14的公共电极。
进一步地，所述间隔凸起3设置在所述气体传感层1四周，各个间隔凸起3之间间隔一段距离，所述间隔凸起3与所述柔性衬底层11一体设置，将间隔凸起3与柔性衬底层11一体设置，不需要额外加入间隔的步骤，这是一种优选方案，当然，独立设置间隔凸起3也能够起到相同的作用，在制造时需要确保间隔凸起3的位置固定。
进一步地，所述间隔凸起3在高度上的尺寸大于所述柔性衬底层11、所述柔性透明导电层12和所述柔性中间层13厚度的总和，通过限定高度，使得气体传感层1间的间距能够保证气体的流通。
进一步地，所述引线15的一端连接至所述传感位点14，另一端连接至所述柔性中间层13的侧面。
进一步地，所述柔性中间层13的平面形状为矩形，所述引线15延伸至所述柔性中间层13矩形相对的两个侧边。
进一步地，在所述引线15延伸至的两个侧边形成柔性再分布层，将引线15通过再分布层连接形成在底部的焊盘，同时固定部2也形成公共电极焊盘，通过柔性中间层13以及侧边的再分布层，最终实现在底部(当然也可以是整面)形成用于连接的电极焊盘，这样在整体装配时可以通过平面电极阵列进行无缝连接，同时也可以结合散热、加热层等对温度进行调控。
本发明提供了一种柔性立体封装气体传感器，包括多层气体传感层、固定部以及间隔凸起，其中气体传感层的基底为柔性衬底，气体传感层包括柔性衬底层、形成于柔性衬底层上的柔性透明导电层、形成于柔性透明导电层上的柔性中间层，柔性中间层中形成阵列传感位点且具有分别连接至传感位点的引线，解决了目前气体传感器不适用弯折情形的问题，使气体传感器能够实现柔性，同时采用立体阵列式探测结构，在立体空间内集成多个传感位点，通过材料的选择可以实现互相验证及多种气体探测。
附图中描述关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种柔性立体封装气体传感器，包括多层气体传感层、固定部以及间隔凸起，其特征在于，其中：
气体传感层的基底为柔性衬底，所述气体传感层包括柔性衬底层、形成于柔性衬底层上的柔性透明导电层、形成于柔性透明导电层上的柔性中间层，所述柔性中间层中形成阵列传感位点且具有分别连接至传感位点的引线；
所述固定部穿过每个气体传感层，多个气体传感层与固定部接触的部分形成固定区；
所述间隔凸起设置在多层气体传感层之间，用于保持每层所述气体传感层之间的间距相同；
所述固定部由金属材料制成，所述气体传感层中的所述柔性透明导电层连接至固定部，所述固定部作为各个传感位点的公共电极。
2.根据权利要求1所述的柔性立体封装气体传感器，其特征在于，所述固定部设置位置在所述气体传感层的中心位置。
3.根据权利要求2所述的柔性立体封装气体传感器，其特征在于，所述间隔凸起设置在所述气体传感层四周，所述间隔凸起与所述柔性衬底层一体设置。
4.根据权利要求3所述的柔性立体封装气体传感器，其特征在于，所述间隔凸起在高度上的尺寸大于所述柔性衬底层、所述柔性透明导电层和所述柔性中间层厚度的总和。
5.根据权利要求1所述的柔性立体封装气体传感器，其特征在于，所述引线的一端连接至所述传感位点，另一端连接至所述柔性中间层的侧面。
6.根据权利要求5所述的柔性立体封装气体传感器，其特征在于，所述柔性中间层的平面形状为矩形，所述引线延伸至所述柔性中间层矩形相对的两个侧边。
7.根据权利要求6所述的柔性立体封装气体传感器，其特征在于，在所述引线延伸至的两个侧边形成柔性再分布层，将引线通过再分布层连接形成在底部的焊盘，同时固定部也形成公共电极焊盘。
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