CN107887079B - 表皮电极的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种表皮电极的制作方法，所述表皮电极具有传感触片，所述表皮电极的制作方法包括如下步骤：a)提供一金属膜：所述金属膜包括上金属层和下金属层，所述上金属层和所述下金属层之间夹设有塑料层；b)穿孔：在所述金属膜上欲成型所述传感触片的位置处进行穿孔作业；c)灌胶：在多个所述穿孔内灌导电胶，以使所述上金属层与所述下金属层通过所述导电胶形成电连接；d)全刻：在所述金属膜上冲切或激光切割出所述传感触片的结构。本发明的表皮电极的制作方法，通过该方法可制作更加轻薄的表皮电极，该表皮电极的制作方法简单、制作效率高。

Description

表皮电极的制作方法

技术领域

本发明有关于一种传感器的制作方法，尤其有关于一种可穿戴设备制造领域中的表皮电极的制作方法。

背景技术

表皮电极是一种柔性可拉伸电极，其可以像临时刺青一样粘在人体皮肤上，以便能够像常规装置一样监测人体的电生理信号。

现有的表皮电极，通常采用粘附在一起的金属层及塑料层形成的复合膜制成，其中该金属层用于与人体的皮肤贴合，为了将金属层的数据传导至外部芯片，现有技术中，通常采用在复合膜上穿孔并于穿孔中安装导电钉的方式，通过导电钉连接金属层，并通过外部导线将导电钉与芯片连接，从而获取金属层测量的电生理数据。

然而，该种结构的表皮电极，由于采用导电钉结构，使得表皮电极的厚度较大，限制了表皮电极向轻薄方向的发展；另外，导电钉与金属层在人体动态下产生的磨擦，会产生动态噪音以致测量数据不准确，并且会磨损金属层；再有，导电钉不利于与小型芯片连接。

因此，有必要提供一种新的制作表皮电极的方法，来克服上述缺陷。

发明内容

本发明的目的是提供一种表皮电极的制作方法，通过该方法可制作更加轻薄的表皮电极，该表皮电极的制作方法简单、制作效率高、制作成本低。

本发明的上述目的可采用下列技术方案来实现：

本发明提供一种表皮电极的制作方法，所述表皮电极具有传感触片，所述表皮电极的制作方法包括如下步骤：

a)提供一金属膜：所述金属膜包括上金属层和下金属层，所述上金属层和所述下金属层之间夹设有塑料层；

b)穿孔：在所述金属膜上欲成型所述传感触片的位置处进行穿孔作业；

c)灌胶：在多个所述穿孔内灌导电胶，以使所述上金属层与所述下金属层通过所述导电胶形成电连接；

d)全刻：在所述金属膜上冲切或激光切割出所述传感触片的结构。

在优选的实施方式中，在所述步骤a)中，所述上金属层的厚度和所述下金属层的厚度均为50nm～200nm，所述塑料层的厚度为0.5μm～25μm。

在优选的实施方式中，在所述步骤b)中，所述穿孔的孔径为0.1mm～0.3mm。

在优选的实施方式中，在进行所述步骤c)之前，需对所述金属膜上的多个所述穿孔进行超声波清洗作业。

在优选的实施方式中，所述传感触片具有多个镂空孔，所述步骤d)包括如下步骤：

d1)内边全刻：在所述金属膜上冲切或激光切割出所述传感触片的多个所述镂空孔；

d2)外边全刻：在完成所述步骤d1)后，于所述金属膜上冲切或激光切割出所述传感触片的外边缘。

在优选的实施方式中，在进行所述步骤d)之前，需将所述金属膜粘附在一塑料底膜上，在所述步骤d1)中，在所述金属膜及所述塑料底膜上冲切或激光切割所述传感触片的每个所述镂空孔。

在优选的实施方式中，在所述步骤d2)中，在所述金属膜上冲切或激光切割所述传感触片的外边缘。

在优选的实施方式中，在完成所述步骤d2)之后，在所述塑料底膜上形成有相互分离的所述传感触片及废料金属膜，将所述废料金属膜自所述塑料底膜上剥离，所述传感触片粘附在所述塑料底膜上。

在优选的实施方式中，在所述步骤d)中，所述冲切方式是通过冲切刀具对所述金属膜进行一次冲切作业，以成型所述传感触片，其中，所述冲切刀具的冲切刀的形状与所述传感触片的轮廓形状相同。

在优选的实施方式中，所述表皮电极包括采集触片及多个间隔设置的所述传感触片，所述传感触片与所述采集触片之间通过传感触条相连，在所述步骤b)与所述步骤c)之间还包括步骤b1)半刻下金属层：冲切或激光切割所述下金属层，以在所述下金属层上形成半刻线，所述半刻线位于所述传感触条上。

在优选的实施方式中，在所述步骤b1)与所述步骤c)之间还包括步骤b2)半刻上金属层：冲切或激光切割所述上金属层，以在所述上金属层对应所述采集触片的位置处形成半刻区，多个所述传感触条通过所述半刻区彼此分离。

在优选的实施方式中，所述步骤d)还包括如下步骤：在所述金属膜上冲切或激光切割出所述采集触片的结构以及冲切或激光切割出多个所述传感触条的结构。

本发明的表皮电极的制作方法的特点及优点是：通过该方法可制作更加轻薄的表皮电极，该表皮电极的制作方法简单、制作效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的表皮电极的传感触片的外形结构示意图。

图2为用于制造本发明的表皮电极的金属膜的剖面示意图。

图3为在金属膜上穿孔的剖面示意图。

图4为金属膜的穿孔内灌有导电胶的剖面示意图。

图5为金属膜粘附在塑料底膜上的剖面示意图。

图6为在金属膜上冲切或激光切割传感触片的结构的剖面示意图。

图7为塑料底膜上粘贴传感触片的剖面示意图。

图8为表皮电极的底面结构示意图。

图9为表皮电极的顶面结构示意图。

图10为金属膜穿孔后的结构示意图。

图11为在金属膜的下金属层进行半刻作业后的结构示意图。

图12为在金属膜的上金属层进行半刻作业后的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施方式一

如图1至图4所示，本发明提供了一种表皮电极的制作方法，所述表皮电极1具有传感触片11，所述表皮电极的制作方法包括如下步骤：

a)提供一金属膜2：所述金属膜2包括上金属层21和下金属层22，所述上金属层21和所述下金属层22之间夹设有塑料层23；

b)穿孔：在所述金属膜2上欲成型所述传感触片11的位置处进行穿孔111作业；

c)灌胶：在多个所述穿孔111内灌导电胶112，以使所述上金属层21与所述下金属层22通过所述导电胶112形成电连接；

d)全刻：在所述金属膜2上冲切或激光切割出所述传感触片11的结构。

表皮电极1为用于与人体皮肤接触并感知人体电势差的工具，通过将表皮电极1与芯片连接，可获取表皮电极1上检测的数据。其中，如图1所示，表皮电极1的传感触片11为测量人体电势的基础单元，该传感触片11的形状可根据实际需要任意选择，在本发明中，该传感触片11为由多个相连接的镂空风扇结构113组成，该镂空风扇结构113由大体呈“S”型的四条边首尾相连组成，每个镂空风扇结构113具有一个镂空孔114，采用该结构的传感触片11可具有更加优越的拉伸性能，可与人体皮肤贴合更加紧密，使得表皮电极1的测量数据更加可靠。通过将多个传感触片11间隔设置在人体皮肤上，并通过外部导线将多个传感触片11的测量数据传导至外部芯片，从而可实时获取人体的电势差。

本发明用于制作上述具有镂空风扇结构113的传感触片11的表皮电极1的具体步骤如下：

在步骤a)中，如图2所示，首先提供一金属膜2，该金属膜2大体呈长方体形，其为由上金属层21、塑料层23和下金属层22依次相互粘结而构成的薄膜结构。在本实施例中，上金属层21可由铂金、金或不锈钢材料制成，其厚度h1为50nm～200nm；下金属层22可由金、铝、不锈钢或铜等导电金属材料或合金材料制成，其厚度h2为50nm～200nm；塑料层23可为聚对苯二甲酸类塑料(Polyethylene terephthalate，PET)或聚酰亚胺(Polyimide，PI)材料，其厚度h3为0.5μm～25μm。

在步骤b)中，如图3所示，根据欲成型的传感触片11的形状结构，在金属膜2上需成型传感触片11的位置处进行穿孔作业，该穿孔111的孔径d为0.1mm～0.3mm。在本实施例中，该穿孔111贯穿金属膜2的上表面和金属膜2的下表面，该穿孔111例如可通过激光刻蚀形成，当然也可采用其他现有技术中的可行工具对金属膜2进行穿孔作业，在此不作限制。另外，传感触片11上的穿孔111数量及两两相邻穿孔111之间的距离也可根据实际需要选择设置，在此不作限制。在本发明中，请配合参阅图1所示，多个穿孔111的位置，例如可设置在相邻连接的两个镂空风扇结构113的共同“S”形边上，每个“S”形边具有三个等间隔设置的穿孔111。

进一步的，在完成步骤b)且进行步骤c)之前，需对金属膜2上的多个穿孔111进行超声波清洗作业。例如，将刻蚀有多个穿孔111的金属膜2放入超声波清洗仪内，启动超声波清洗仪，以对金属膜2上的多个穿孔111进行超声波清洗作业，用以清除穿孔111内的碎屑，便于后续灌入穿孔111内的导电胶可与穿孔111充分粘合。

完成超声波清洗作业后，进行步骤c)，如图4所示，向金属膜2的多个穿孔111内灌胶。在本发明中，穿孔111内用滴定的方式滴入导电胶112，该导电胶112可为环氧树脂混合银粉制成的导电胶，当导电胶112滴入穿孔111内后，导电胶112逐渐在穿孔111内凝固，因导电胶112自身材料的限定，使得滴入穿孔111内的导电胶112的两端会稍稍溢出金属膜2的上金属层21和下金属层22，这样可使导电胶112与上金属层21、下金属层22的接触面积相对增大，利于上金属层21和下金属层22的电路连通。

在本发明中，因传感触片11形成有多个镂空孔114，因此，步骤d)可分由如下两个步骤依次完成：

d1)内边全刻：在金属膜2上冲切或激光切割出传感触片11的多个镂空孔114；

d2)外边全刻：在完成步骤d1)后，于金属膜2上冲切或激光切割出传感触片11的外边缘115。

具体是，在进行步骤d)之前，需将该金属膜2粘附在一塑料底膜3上；也即，在进行步骤d1)之前，如图5所示，将金属膜2的下金属层22与塑料底膜3粘贴，该塑料底膜3可为单面带胶的PET或PI材料，其厚度h4为0.05mm～0.1mm。

之后，如图6所示，进行步骤d1)内边全刻：在金属膜2及该塑料底膜3上冲切或激光切割出该传感触片11的每个镂空孔114。在本发明中，可采用冲切或激光切割的方式进行全刻以获取该传感触片11的结构，上述两种方式都为现有成熟的加工工艺，冲切方式属于较为传统的加工方式，利用模具和刀具进行加工，该种方式成本较低、适用范围广；而激光切割的方式是利用激光光束对被加工材料进行切割，现有的激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术装置，可利用计算机辅助设计工具(如CAD)来接收切割数据，无需采用模具，通过预设的设计图形即可获取需加工材料的形状，激光切割设备成本较高，但速度快、效率高，并能够实现更精细化的切割。

在本发明中，例如，采用冲切方式时，将带有塑料底膜3的金属膜2放置在一水平膜板上，金属膜2朝上，塑料底膜3朝下；然后，提供第一刀具，将第一刀具放置在金属膜2的上方，向下移动第一刀具以冲切金属膜2及塑料底膜3。在本实施例中，该第一刀具具有与传感触片11的多个镂空孔114的轮廓形状相同的刻刀，通过调整第一刀具向下移动的距离，来调整冲切金属膜2和塑料底膜3的深度。在该步骤d1)中，通过第一刀具冲切金属膜2及该塑料底膜3，以使金属膜2和塑料底膜3上均形成多个镂空孔114。同样，该步骤d1)也可采用激光切割设备激光切割出多个镂空孔114。

完成上述步骤d1)之后，进行步骤d2)外边全刻：在金属膜2上冲切或激光切割出传感触片11的外边缘115。例如，采用冲切方式时，将上述第一刀具更换为第二刀具后，通过第二刀具向下冲切金属膜2。该第二刀具具有与传感触片11的外边缘115轮廓形状相同的刻刀，通过调整第二刀具向下移动的距离，来调整冲切金属膜2的深度。在该步骤d2)中，该第二刀具仅对金属膜2进行冲切作业，而不对塑料底膜3进行冲切作业。同样，该步骤d2)也可采用激光切割设备激光切割出该传感触片11的外边缘115。

待完成上述步骤d2)之后，请配合参阅图7所示，在塑料底膜3上形成有相互分离的传感触片11及废料金属膜12，将废料金属膜12自塑料底膜3上剥离，即获得粘附在塑料底膜3上的传感触片11。

最后，可通过将粘附在塑料底膜3上的传感触片11反向粘贴至一粘性大于塑料底膜3的塑料膜上，实现传感触片11与塑料底膜3的剥离，并最终制作完成一个完整的表皮电极1结构。

在本发明的另一实施例中，表皮电极1的结构并不限于上述具有多个镂空风扇结构113的传感触片11，该表皮电极1的传感触片11也可根据实际需要任意选择合适的形状，在此不作限制。

当表皮电极1选择其他形状结构时，在步骤d)中，可通过冲切刀具或激光切割设备对金属膜2进行一次冲切或激光切割作业，以成型该传感触片11的结构，其中，该冲切刀具的冲切刀的形状与传感触片11的轮廓形状相同，该激光切割设备所预设的切割形状也与传感触片11的轮廓形状相同。通过该种方式冲切或激光切割，可相对提高制作传感触片11的效率。

实施方式二

如图8和图9所示，根据本发明的一个实施方式，该表皮电极1包括采集触片13及多个间隔设置的传感触片11，每个传感触片11与采集触片13之间通过传感触条14相连。在本实施例中，仅需将表皮电极1与人体皮肤接触，并将外部芯片贴合至采集触片13上，即可实现对人体电势差的实时采集。在此，以表皮电极1具有三个传感触片11为例进行具体说明，该三个传感触片11等间隔设置，采集触片13位于表皮电极1的中下部，三个传感触片11分别通过三条传感触条14与采集触片13连接。

在实施方式二的表皮电极的制作方法中，在所提供的金属膜2上制作上述表皮电极1的具体步骤如下：

该实施方式二与实施方式一的不同点仅在于：在步骤b)与步骤c)之间还包括步骤b1)半刻下金属层22：冲切或激光切割下金属层22，以在下金属层22上形成半刻线221，该半刻线221位于传感触条14上。

进一步的，完成步骤b1)且进行步骤c)之前还需进行步骤b2)半刻上金属层21：冲切或激光切割上金属层21，以上金属层21对应采集触片13的位置处形成半刻区211，多个传感触条14通过该半刻区211彼此分离。

具体是，在该实施方式二的步骤b)中，从金属膜2的俯视图看，于金属膜2上进行穿孔作业后形成的多个穿孔111的位置如图10所示。

待上述步骤b)完成后，进行步骤b1)半刻下金属层22：请配合参阅图8所示，在对应传感触条14与传感触片11相连接的位置处进行半刻作业，也即，通过激光切割，在穿孔后的金属膜2的下金属层22上进行刻蚀，如图11所示，于下金属层22上形成三条半刻线221。

之后，进行步骤b2)半刻上金属层21：请配合参阅图9所示，在采集触片13的位置处，分别预留出与对应传感触条14相连接的触点131，该些触点131用于与外部芯片电连接，对该三个触点131以外的采集触片13的区域(也即，半刻区211)进行刻蚀，如图12所示，从而使得上金属层21位置处的传感触条14之间通过半刻区211彼此分离。

然后，依次依照实施方式一的步骤进行，直至进行至步骤d)时，除了需按照实施方式一来刻蚀传感触片11外，还需在金属膜上2冲切或激光切割出采集触片13的结构以及冲切或激光切割出多个传感触条14的结构，以制作出完整的表皮电极1结构。

本发明的表皮电极的制作方法，通过该方法可制作更加轻薄的表皮电极，该表皮电极的制作方法简单、制作效率高。

以上所述仅为本发明的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本发明实施例进行各种改动或变型而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (11)

1.一种表皮电极的制作方法，其特征在于，所述表皮电极具有传感触片，所述表皮电极的制作方法包括如下步骤：

a)提供一金属膜：所述金属膜包括上金属层和下金属层，所述上金属层和所述下金属层之间夹设有塑料层；

b)穿孔：在所述金属膜上欲成型所述传感触片的位置处进行穿孔作业；

c)灌胶：在多个所述穿孔内灌导电胶，以使所述上金属层与所述下金属层通过所述导电胶形成电连接；

d)全刻：在所述金属膜上冲切或激光切割出所述传感触片的结构。

2.如权利要求1所述的表皮电极的制作方法，其特征在于，在所述步骤a)中，所述上金属层的厚度和所述下金属层的厚度均为50nm～200nm，所述塑料层的厚度为0.5μm～25μm。

3.如权利要求1所述的表皮电极的制作方法，其特征在于，在所述步骤b)中，所述穿孔的孔径为0.1mm～0.3mm。

4.如权利要求1所述的表皮电极的制作方法，其特征在于，在进行所述步骤c)之前，需对所述金属膜上的多个所述穿孔进行超声波清洗作业。

5.如权利要求1所述的表皮电极的制作方法，其特征在于，所述传感触片具有多个镂空孔，所述步骤d)包括如下步骤：

d1)内边全刻：在所述金属膜上冲切或激光切割出所述传感触片的多个所述镂空孔；

d2)外边全刻：在完成所述步骤d1)后，于所述金属膜上冲切或激光切割出所述传感触片的外边缘。

6.如权利要求5所述的表皮电极的制作方法，其特征在于，在进行所述步骤d)之前，需将所述金属膜粘附在一塑料底膜上，在所述步骤d1)中，在所述金属膜及所述塑料底膜上冲切或激光切割所述传感触片的每个所述镂空孔。

7.如权利要求6所述的表皮电极的制作方法，其特征在于，在完成所述步骤d2)之后，在所述塑料底膜上形成有相互分离的所述传感触片及废料金属膜，将所述废料金属膜自所述塑料底膜上剥离，所述传感触片粘附在所述塑料底膜上。

8.如权利要求1所述的表皮电极的制作方法，其特征在于，在所述步骤d)中，所述冲切方式是通过冲切刀具对所述金属膜进行一次冲切作业，以成型所述传感触片，其中，所述冲切刀具的冲切刀的形状与所述传感触片的轮廓形状相同。

9.如权利要求1～8中任一项所述的表皮电极的制作方法，其特征在于，所述表皮电极包括采集触片及多个间隔设置的所述传感触片，所述传感触片与所述采集触片之间通过传感触条相连，在所述步骤b)与所述步骤c)之间还包括步骤b1)半刻下金属层：冲切或激光切割所述下金属层，以在所述下金属层上形成半刻线，所述半刻线位于所述传感触条上。

10.如权利要求9所述的表皮电极的制作方法，其特征在于，在所述步骤b1)与所述步骤c)之间还包括步骤b2)半刻上金属层：冲切或激光切割所述上金属层，以在所述上金属层对应所述采集触片的位置处形成半刻区，多个所述传感触条通过所述半刻区彼此分离。

11.如权利要求10所述的表皮电极的制作方法，其特征在于，所述步骤d)还包括如下步骤：在所述金属膜上冲切或激光切割出所述采集触片的结构以及冲切或激光切割出多个所述传感触条的结构。