CN110678724A - 具有凹凸部的压力传感器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

公开具有凹凸部的压力传感器及其制造方法。公开的压力传感器是感测垂直方向的压力的压力传感器，包括第一压力传感器部及第二压力传感器部，所述第一压力传感器部及所述第二压力传感器部层叠，所述第一压力传感器部的上面及所述第二压力传感器部的下面形成有凹凸部。

Description

具有凹凸部的压力传感器及其制造方法
技术领域
本发明的实施例涉及将形成有凹凸部的压力传感器部层叠成多层实现多种感测性能的压力传感器及其制造方法。
背景技术
压力传感器是感测垂直方向的压力的装置，按感测压力的原理存在多种类型，作为一例有压阻型压力传感器、压电型压力传感器、电容型压力传感器、织物压力传感器等。尤其，利用橡胶的压力传感器(以下称为“橡胶压力传感器”)通过监控随着橡胶中所含的导电粒子移动发生的电子信号的变化感测压力。
另外，橡胶压力传感器的压力敏感度通过压力弹性系数(模量)或橡胶中所含的导电粒子的量得到调节。即，压力弹性系数越小或导电粒子的量越多，则压力敏感度越高，压力弹性系数越大或导电粒子的量越少，则压力敏感度越低。其如图1所示。
在此，具有低压力弹性系数或导电粒子的量多的橡胶压力传感器(图1的(a))是压力敏感度高的传感器，最小感测压力及最大感测压力低。换而言之，具有高压力敏感度的橡胶压力传感器具有能够对低压力发生反应，但无法对高压力发生反应的特征。
并且，具有高压力弹性系数或导电粒子的量少的橡胶压力传感器(图1的(b))是敏感度低的传感器，最小感测压力及最大感测压力高。换而言之，具有低压力敏感度的橡胶压力传感器具有能够对高压力发生反应，但无法对低压力发生反应的特征。
即，以上说明的现有的单层的橡胶压力传感器由于最小感测压力及最大感测压力都低(图1的(a))或最小感测压力及最大感测压力都高(图1的(b))，因此具有感测压力的范围有限的问题。
发明内容
技术问题
为了解决如上所述的现有技术的问题，本发明提供一种将形成有凹凸部的压力传感器部层叠成多层以实现多种感测性能的压力传感器及其制造方法。
本领域技术人员可通过以下实施例导出本发明的其他目的。
技术方案
用于达成上述目的的本发明的优选的一个实施例，提供一种压力传感器，是感测垂直方向的压力的压力传感器，其特征在于包括第一压力传感器部及第二压力传感器部，所述第一压力传感器部及所述第二压力传感器部层叠，所述第一压力传感器部的上面及所述第二压力传感器部的下面形成有凹凸部。
并且，根据本发明的另一实施例，提供一种压力传感器，是感测垂直方向的压力的压力传感器，其特征在于包括层叠成N(3以上的整数)个以上的层的N个压力传感器部，所述N个压力传感器部中最下层的压力传感器部的上面、最上层的压力传感器部的下面及除所述最下层的压力传感器部及所述最上层的压力传感器部以外的其余压力传感器部的上面及下面形成有凹凸部。
并且，根据本发明的又一实施例，提供一种压力传感器的制造方法，是感测垂直方向的压力的压力传感器的制造方法，其特征在于包括：在多个压力传感器部的上面及下面中至少一个面形成凹凸部的步骤；以及层叠形成有所述凹凸部的多个压力传感器部的步骤，其中，所述凹凸部包括凸出区域及凹陷区域，所述多个压力传感器部中压力传感器部A及压力传感器部B邻接，所述压力传感器部A的凸出区域插入到对应的所述压力传感器部B的凹陷区域，所述压力传感器部B的凸出区域插入到对应的所述压力传感器部A的凹陷区域。
技术效果
本发明的压力传感器具有能够实现多种感测性能的优点。
并且，应理解本发明的效果不限于上述效果，而是包括能够从本发明的具体说明或专利权利要求范围记载的发明的构成推论的所有效果。
附图说明
图1是示出现有的橡胶压力传感器的概念的示意图；
图2是示出本发明的一个实施例的压力传感器的简要构成的示意图；
图3是用于说明本发明的一个实施例的压力传感器的工作概念的示意图；
图4及图5是示出本发明的另一实施例的压力传感器的简要构成的示意图；
图6是示出本发明的一个实施例的压力传感器的制造方法的流程图的示意图。
具体实施方式
在本说明书中使用的单数型表述在说明书中没有其他明确表示的情况下包括复数型表述。在本说明书中“构成”或“包括”等术语不应被解释为必须包括所有说明书上记载的多个构成要素或多个步骤，而是应该解释为可以不包括其中部分构成要素或部分步骤，或者还可以包括附加构成要素或步骤。并且，说明书中记载的“…部”、“模块”等术语表示处理至少一个功能、动作的单位，其可通过硬件或软件实现或通过硬件与软件的结合实现。
以下参见附图具体说明本发明的多种实施例。
图2是示出本发明的一个实施例的压力传感器的简要构成的示意图。
参见图2，本发明的一个实施例的压力传感器200是感测垂直方向的压力的传感器，可用于穿戴设备产品(鞋、服装、寝具类等)、生物传感器等，包括第一压力传感器部210及第二压力传感器部220。
第一压力传感器部210是单层的压力传感器，配置在压力传感器200的第一层。并且，第二压力传感器部220也是单层的压力传感器，配置在压力传感器200的第二层。即，本发明的一个实施例的压力传感器200具有不同的两个压力传感器部210、220层叠的结构。
在此，第一压力传感器部210及第二压力传感器部220可以是包括导电粒子的橡胶材质。另外，压力传感器部210、220的材质不限于此，可使用多种材质的压力传感器部210、220。以下为了便于说明而假设第一压力传感器部210及第二压力传感器部220为橡胶材质并进行说明。
另外，第一压力传感器部210及第二压力传感器部220具有特定大小的压力弹性系数(模量)。压力弹性系数低且悬垂性高的情况下压力敏感度增大，压力弹性系数高且悬垂性低的情况下压力敏感度低。
根据本发明的一个实施例，第一压力传感器部210的压力弹性系数和第二压力传感器部220的压力弹性系数可不同。具有能够以此扩大压力传感器200的感测压力的范围的优点。
更具体来讲，第一压力传感器部210是具有第一大小的压力弹性系数的单层的压力传感器，第二压力传感器部220可以是具有小于第一大小的第二大小的压力弹性系数的单层的压力传感器。即，第一压力传感器部210的压力弹性系数可大于第二压力传感器部220的压力弹性系数。
换而言之，参见图3，将具有低压力弹性系数的压力传感器层叠在上部且将具有高压力弹性系数的压力传感器层叠在下部构成多层的压力传感器200的情况下(图3的(a))，压力传感器200受到最小的压力的情况下低压力弹性系数的压力传感器(即，第二压力传感器部220)感测压力变化，传感器对最小压力也发生反应(图3的(b))，压力传感器200受到最大的压力的情况下低压力弹性系数的压力传感器(即，第二压力传感器部220)及高压力弹性系数的压力传感器(即，第一压力传感器部210)均感测压力变化(图3的(c))。因此，无论是最小压力还是最大压力，压力传感器200都能够感测到(多传感器)，具有感测压力的范围比单层的压力传感器大的优点。
即，层叠具有不同的压力敏感度的单层的压力传感器制造一个压力传感器的情况下，能够制造出不仅在受到最小的压力时电阻发生变化，受到最大的压力时电阻也发生变化的高效率的传感器。并且，可根据用户所需的性能范围层叠单层的压力传感器制造客制化的压力传感器。
并且，根据本发明的一个实施例，第一压力传感器部210的上面及第二压力传感器部220的下面可形成有凹凸部。其如图2及图3所示。
更具体来讲，形成于第一压力传感器部210的上面的凹凸部包括至少一个第一凸出区域211及至少一个第一凹陷区域212，形成于第二压力传感器部220的下面的凹凸部包括至少一个第二凸出区域221及至少一个第二凹陷区域222。在此，至少一个第一凸出区域211分别插入到对应的至少一个第二凹陷区域222，至少一个第二凸出区域221分别插入到对应的至少一个第一凹陷区域212。
另外，至少一个第一凸出区域211中各第一凸出区域的尺寸(即，长度、宽度、高度)及与其对应的至少一个第二凹陷区域222中各第二凹陷区域的尺寸可以相同，但也可以不同。同样，至少一个第二凸出区域221中各第二凸出区域的尺寸及与其对应的至少一个第一凹陷区域212中各第一凹陷区域的尺寸可以相同，但也可以不相同。其如图4所示。
通过如上层叠相接的面形成有相同或不同的凹凸部的压力传感器部210、220，本发明的一个实施例的压力传感器200具有能够调节传感器的性能的优点。
即，向压力传感器200施加压力时，形成于第一压力传感器部210的凹凸部和形成于第二压力传感器部220的凹凸部的大小为一定大小的情况下，还可以具有与没有凹凸部的两个压力传感器部层叠而成的压力传感器相同的性能。而形成于第一压力传感器部210及第二压力传感器部220的凹凸部具有不同形状的情况下，能够测定出不同于不存在凹凸部的两个压力传感器部层叠而成的压力传感器的范围的压力。作为一例，形成于第一压力传感器部210的凹凸部长或薄的情况下比具有预定尺寸的凹凸部更容易发生变形，凹凸部宽且粗的情况下不容易发生变形，因此可根据凹凸部的形状测定不同的压力范围。因此能够通过调节凹凸部的形状，根据需求者所需的性能范围制造所需性能的压力传感器200(客制化的压力传感器)。
并且，以上说明的内容还可以适用于三个以上的单层的压力传感器层叠的压力传感器的情况。
图5示出包括层叠成N个(N为3以上的整数)层的N个压力传感器部的压力传感器。
参见图5，N个压力传感器部中各压力传感器部的压力弹性系数可互异。该情况下，可以以压力弹性系数的大小为基准确定N个压力传感器部的层叠顺序。作为一例，图5示出多个压力传感器部从多个压力传感器部的压力弹性系数大的顺序层叠的一例。即，N个压力传感器部中最高层的压力传感器部具有最高的压力弹性系数，多个压力传感器部中最低层的压力传感器部具有最低的压力弹性系数，以最高层的压力传感器部为基准，可以以压力弹性系数的降序层叠多个压力传感器部。
并且，N个压力传感器部中最下层的压力传感器部的上面、最上层的压力传感器部的下面及除最下层的压力传感器部和最上层的压力传感器部以外的其余压力传感器部的上面及下面可形成有凹凸部。
图6是示出本发明的一个实施例的压力传感器的制造方法的流程图的附图。以下按各步骤说明执行的过程。
首先在步骤610，在多个压力传感器部的上面及下面中至少一个面形成凹凸部。
作为一例，压力传感器部有两个的情况下，可在下侧的压力传感器部的上面及上侧的压力传感器部的下面形成凹凸部。在此，凹凸部的尺寸可互异。
作为另一例，压力传感器部有三个的情况下，可在下侧的压力传感器部的上面、上侧的压力传感器部的下面及中间的压力传感器部的上面及下面形成凹凸部。在此，各凹凸部的尺寸可互异。
之后在步骤620，层叠形成有凹凸部的多个压力传感器部。
根据本发明的一个实施例，分别形成于多个压力传感器部的凹凸部可包括凸出区域及凹陷区域。并且多个压力传感器部中压力传感器部A及压力传感器部B邻接，压力传感器部A的凸出区域插入到对应的压力传感器部B的凹陷区域，压力传感器部B的凸出区域可插入到对应的压力传感器部A的凹陷区域。
以上说明了本发明的压力传感器的制造方法的实施例，以上在图2至图5中说明的关于压力传感器200的构成还可以原原本本地适用于本实施例。因此省略对其进一步具体说明。
如上所述，本发明通过具体构成要素等特定事项、限定的实施例及附图进行了说明，但这些是为了帮助全面理解本发明而提供的，本发明不限于以上所述的实施例，本发明所属技术领域的普通技术人员可在这些记载的基础上进行多种修正及变形。因此本发明的思想不应局限于所说明的实施例，应理解下述权利要求范围及与其等同或有等价变形的所有一切均属于本发明的思想范畴。

Claims (10)

1.一种压力传感器，是感测垂直方向的压力的压力传感器，其特征在于：
包括第一压力传感器部及第二压力传感器部，
所述第一压力传感器部及所述第二压力传感器部层叠，所述第一压力传感器部的上面及所述第二压力传感器部的下面形成有凹凸部。
2.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：
所述第一压力传感器部及所述第二压力传感器部的压力弹性系数及每单位面积内导电粒子的量中的至少一个互异。
3.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于：
形成于所述第一压力传感器部的上面的凹凸部包括至少一个第一凸出区域及至少一个第一凹陷区域，形成于所述第二压力传感器部的下面的凹凸部包括至少一个第二凸出区域及至少一个第二凹陷区域。
4.根据权利要求3所述的压力传感器，其特征在于：
所述至少一个第一凸出区域分别插入到对应的所述至少一个第二凹陷区域，所述至少一个第二凸出区域分别插入到对应的所述至少一个第一凹陷区域。
5.根据权利要求4所述的压力传感器，其特征在于：
所述至少一个第一凸出区域及所述至少一个第二凸出区域分别具有不同的尺寸。
6.根据权利要求2所述的压力传感器，其特征在于：
所述第二压力传感器部的压力弹性系数小于所述第一压力传感器部的压力弹性系数，所述第二压力传感器部的所述每单位面积内导电粒子的量大于所述第一压力传感器部的所述每单位面积内导电粒子的量。
7.根据权利要求1所述的压力传感器，其特征在于：
所述第一压力传感器部及所述第二压力传感器部分别为导电橡胶材质。
8.一种压力传感器，是感测垂直方向的压力的压力传感器，其特征在于：
包括层叠成N(3以上的整数)个以上的层的N个压力传感器部，
所述N个压力传感器部中最下层的压力传感器部的上面、最上层的压力传感器部的下面及除所述最下层的压力传感器部及所述最上层的压力传感器部以外的其余压力传感器部的上面及下面形成有凹凸部。
9.根据权利要求8所述的压力传感器，其特征在于：
所述N个压力传感器部中各压力传感器部的压力弹性系数互异，层叠顺序以压力弹性系数的大小为基准确定，所述多个压力传感器部从所述N个压力传感器部的压力弹性系数大的顺序层叠。
10.一种压力传感器的制造方法，是感测垂直方向的压力的压力传感器的制造方法，其特征在于，包括：
在多个压力传感器部的上面及下面中至少一个面形成凹凸部的步骤；以及
层叠形成有所述凹凸部的多个压力传感器部的步骤，
其中，所述凹凸部包括凸出区域及凹陷区域，所述多个压力传感器部中压力传感器部A及压力传感器部B邻接，所述压力传感器部A的凸出区域插入到对应的所述压力传感器部B的凹陷区域，所述压力传感器部B的凸出区域插入到对应的所述压力传感器部A的凹陷区域。
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