CN110749386A - 柔性薄膜压力传感器封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性薄膜压力传感器封装结构，包括柔性薄膜压力传感器、力学传递件以及封装保护件，所述封装保护件封装在所述柔性薄膜压力传感器上，所述力学传递件的第一端与所述柔性薄膜压力传感器接触，所述力学传递件的第二端穿出所述封装保护件，以接收并传递压力至所述柔性薄膜压力传感器。本发明的柔性薄膜压力传感器封装结构可以有效提高压力传感器的灵敏度，并且，在测量过程中，借助封装保护件，可以有效保护柔性薄膜压力传感器，防止外力直接作用于柔性薄膜压力传感器上，可以有效提高柔性薄膜压力传感器的使用寿命，降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，具体涉及一种柔性薄膜压力传感器封装结构。
背景技术
随着技术的发展，柔性力学传感器在可穿戴等领域得到很好的应用。柔性力学传感器具有可弯曲、快速响应、低压具有强灵敏性等特点。
但是，目前的柔性力学传感器产品大多停留在裸膜片应用阶段，外力直接作用在膜片上，这会导致整张膜片平均压强偏低，信号强度以及灵敏度也会偏低。此外，直接对膜片加压也会导致膜片容易损坏，使用寿命降低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种柔性薄膜压力传感器封装结构。
本发明提供一种柔性薄膜压力传感器封装结构，包括柔性薄膜压力传感器、力学传递件以及封装保护件，所述封装保护件封装在所述柔性薄膜压力传感器上，所述力学传递件的第一端与所述柔性薄膜压力传感器接触，所述力学传递件的第二端穿出所述封装保护件，以接收并传递压力至所述柔性薄膜压力传感器。
可选地，所述柔性薄膜压力传感器包括基底以及设置在所述基底上的应变薄膜，所述封装保护件封装在所述应变薄膜背离所述基底的一侧，所述力学传递件的第一端与所述应变薄膜接触。
可选地，所述封装保护件上设置有贯穿其厚度的安装槽，所述安装槽与所述力学传递件相适配，所述力学传递件的第一端穿过所述安装槽至与所述应变薄膜接触，所述力学传递件的第二端穿出所述安装槽。
可选地，所述安装槽位于所述应变薄膜沿其长度方向的中部区域处。
可选地，所述封装保护件在所述应变薄膜上的正投影与所述应变薄膜重合。
可选地，所述封装保护件在所述应变薄膜上的正投影落在所述应变薄膜外侧。
可选地，所述力学传递件采用柔性材料制作形成。
可选地，所述应变薄膜采用柔性材料制作形成。
可选地，所述基底、所述应变薄膜、所述封装保护件以及所述力学传递件均呈曲面结构；其中，
所述基底为中心中空，四周与所述应变薄膜朝向所述基底的一侧贴合，所述封装保护件朝向所述应变薄膜的一侧与所述应变薄膜贴合，所述力学传递件的第一端与所述应变薄膜贴合。
可选地，所述基底的中心为凹槽，所述凹槽内用于填充空气或柔性介质，所述基底凸起的四周与所述应变薄膜四周贴合，以使得所述应变薄膜中心在所述基底一面呈现悬空或者与所述凹槽内的柔性介质接触。
本发明提供一种柔性薄膜压力传感器封装结构，包括柔性薄膜压力传感器、力学传递件以及封装保护件，所述封装保护件封装在所述柔性薄膜压力传感器上，所述力学传递件的第一端与所述柔性薄膜压力传感器接触，所述力学传递件的第二端穿出所述封装保护件，以接收并传递压力至所述柔性薄膜压力传感器。当有外力作用至柔性薄膜压力传感器封装结构上时，力学传递件的第二端受到外力的作用，该力学传递件将外力传递至柔性薄膜压力传感器的中心区域，形成传感器中空基底的四周对传感器表面进行拉扯，从而可以实现力学放大的作用，提高传感器的灵敏度。并且，在测量过程中，封装保护件封装在柔性薄膜压力传感器上，可以有效保护柔性薄膜压力传感器，防止外力直接作用于柔性薄膜压力传感器上，可以有效提高柔性薄膜压力传感器的使用寿命，降低成本。
附图说明
图1为本发明第一实施例中柔性薄膜压力传感器封装结构的立体图；
图2为本发明第二实施例中柔性薄膜压力传感器封装结构的爆炸分解图；
图3为本发明第三实施例中柔性薄膜压力传感器封装结构的受力分析示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
请参考图1，一种柔性薄膜压力传感器封装结构100，该柔性薄膜压力传感器封装结构100包括柔性薄膜压力传感器110、力学传递件120以及封装保护件130。封装保护件130封装在柔性薄膜压力传感器110上，力学传递件120的第一端与柔性薄膜压力传感器110接触，力学传递件120的第二端穿出封装保护件130，以接收并传递压力至柔性薄膜压力传感器110。
具体地，继续参考图1，当有外力F作用至柔性薄膜压力传感器封装结构100上时，力学传递件120的第二端(如图1中力学传递件120的顶端)受到外力F的作用，该力学传递件120将外力F传递至柔性薄膜压力传感器110上，从而可以实现测量外力F的大小，并且，在测量过程中，封装保护件130封装在柔性薄膜压力传感器110上，可以有效保护柔性薄膜压力传感器110，防止外力F直接作用于柔性薄膜压力传感器110上，可以有效提高柔性薄膜压力传感器110的使用寿命，降低成本。
请一并参考图1、图2和图3，柔性薄膜压力传感器110包括基底111以及设置在基底111上的应变薄膜112，封装保护件130封装在应变薄膜112背离基底111的一侧，力学传递件120的第一端与应变薄膜112接触。
具体地，继续参考图2和图3，当外力F作用至力学传递件120上时，该外力F经由力学传递件120传递至应变薄膜112上，应变薄膜112向朝向基底111的一侧挤压，表面形成凹面，与垂直外力F呈现θ夹角，而在应变薄膜112表面的分力为F/(2cosθ)。因此，力学方向由垂直于表面的方向转换为平行表面拉力，由于应变薄膜112的横截面面积远远小于应变薄膜112表面的面积，因此极大地增加了应变薄膜112所受到的压强，从而可以有效增强信号强度以及有效提高柔性薄膜压力传感器110的灵敏度。
需要说明的是，对于基底111的材料以及尺寸并没有作出限定，该基底111可以选用固体材料，也可以选用柔性材料，具体可以根据实际需要确定。基底111的尺寸以及外形均可以根据实际需要确定。
继续参考图1和图2，为了便于安装力学传递件120，封装保护件130上设置有贯穿其厚度的安装槽131，安装槽131与力学传递件120相适配，例如，安装槽131的长度尺寸和宽度尺寸可以分别与力学传递件120的长度尺寸和宽度尺寸一致，或者，安装槽131的长度尺寸和宽度尺寸可以分别略大于力学传递件120的长度尺寸和宽度尺寸，具体可以根据实际需要确定。力学传递件120的第一端穿过安装槽131至与应变薄膜112接触，力学传递件120的第二端穿出安装槽131。
需要说明的是，对于力学传递件120的外形并没有作出限定，例如，力学传递件120的截面可以如图1和图2所示的那样呈矩形，相应的，安装槽131的截面也应当呈矩形。当然，除此以外，本领域技术人员还可以根据实际需要，设计安装槽131与力学传递件120的其他一些相匹配的形状。
为了进一步增强信号强度以及提高信号灵敏度，请继续参考图1和图2，安装槽131位于应变薄膜112沿其长度方向的中部区域处，这样，在力学传递件120安装在安装槽131内时，可以确保力学传递件120处于应变薄膜112沿其长度方向的中部区域处，当外力F作用至该位置处的力学传递件120上时，可以有效将外力F传递至应变薄膜112上。
为了进一步有效保护应变薄膜112，请继续参考图1，封装保护件130在应变薄膜112上的正投影落在应变薄膜112外侧。也就是说，如图1所示，封装保护件130完全覆盖住应变薄膜112，这样，可以极大程度地保护应变薄膜112，防止外力F直接作用于应变薄膜112上，从而可以极大提高应变薄膜112的使用寿命。
需要说明的是，对于封装保护件130超出应变薄膜112外侧的尺寸并没有作出限定，本领域技术人员可以根据实际需要进行设计。
此外，除了可以采用如图1所示的封装保护件130在应变薄膜112上的正投影落在应变薄膜112外侧以外，还可以采用其他一些结构，例如，封装保护件130在应变薄膜112上的正投影也可以与应变薄膜112重合，也就是说，在该实施方式中，封装保护件130的尺寸恰好与应变薄膜112一致，同样能够达到实现保护应变薄膜112的目的。
为了进一步提高柔性薄膜压力传感器110的灵敏度，力学传递件120优选地采用柔性材料制作形成，应变薄膜112优选地采用柔性材料制作形成，对于柔性材料的具体种类并没有作出限定，例如，柔性材料可以为柔性金属材料，诸如金银铜等，柔性材料也可以为无机半导体材料，诸如ZnO和ZnS等，柔性材料也可以为有机材料，诸如聚二甲基硅氧烷等等。在本实施方式中，采用柔性材料制作形成的应变薄膜112和力学传递件120，当外力F作用至力学传递件120上时，其可以将外力F有效传递至应变薄膜112上，柔性的应变薄膜112对外力F更加敏感，可以极大进一步提高柔性薄膜压力传感器110的信号强度和灵敏度。
为了进一步提高柔性薄膜压力传感器110的信号强度和灵敏度，请继续参考图1和图2，基底111、应变薄膜112、封装保护件130以及力学传递件120可以均呈曲面结构。其中，基底111为中心中空，其四周与应变薄膜112朝向基底111的一侧贴合，封装保护件130朝向应变薄膜112的一侧与应变薄膜112贴合，力学传递件120的第一端与应变薄膜112贴合。
为了进一步提高柔性薄膜压力传感器110的信号强度和灵敏度，请继续参考图2，基底111的中心为凹槽111a，该凹槽111a内用于填充空气或者其他柔性介质。基底111的凸起四周111b与应变薄膜112四周贴合，这样，可以使得应变薄膜112中心在基底111一面呈现悬空或者与凹槽111a内的柔性介质接触。
具体地，如图1、图2和图3所示，外力F作用于力学传递件120，力学传递件120将该外力F传递至应变薄膜112的中心区域，应变薄膜112向第二安装槽111c内挤压，表面形成凹面，与垂直外力F呈现θ夹角，而在应变薄膜112表面的分力为F/(2cosθ)。因此，力学方向由垂直于表面的方向转换为平行表面拉力，由于应变薄膜112的横截面面积远远小于应变薄膜112表面的面积，因此极大地增加了应变薄膜112所受到的压强，从而可以有效增强信号强度以及有效提高柔性薄膜压力传感器110的灵敏度。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种柔性薄膜压力传感器封装结构，其特征在于，包括柔性薄膜压力传感器、力学传递件以及封装保护件，所述封装保护件封装在所述柔性薄膜压力传感器上，所述力学传递件的第一端与所述柔性薄膜压力传感器接触，所述力学传递件的第二端穿出所述封装保护件，以接收并传递压力至所述柔性薄膜压力传感器。
2.根据权利要求1所述的柔性薄膜压力传感器封装结构，其特征在于，所述柔性薄膜压力传感器包括基底以及设置在所述基底上的应变薄膜，所述封装保护件封装在所述应变薄膜背离所述基底的一侧，所述力学传递件的第一端与所述应变薄膜接触。
3.根据权利要求2所述的柔性薄膜压力传感器封装结构，其特征在于，所述封装保护件上设置有贯穿其厚度的安装槽，所述安装槽与所述力学传递件相适配，所述力学传递件的第一端穿过所述安装槽至与所述应变薄膜接触，所述力学传递件的第二端穿出所述安装槽。
4.根据权利要求3所述的柔性薄膜压力传感器封装结构，其特征在于，所述安装槽位于所述应变薄膜沿其长度方向的中部区域处。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的柔性薄膜压力传感器封装结构，其特征在于，所述封装保护件在所述应变薄膜上的正投影与所述应变薄膜重合。
6.根据权利要求2至4中任意一项所述的柔性薄膜压力传感器封装结构，其特征在于，所述封装保护件在所述应变薄膜上的正投影落在所述应变薄膜外侧。
7.根据权利要求2至4中任意一项所述的柔性薄膜压力传感器封装结构，其特征在于，所述力学传递件采用柔性材料制作形成。
8.根据权利要求2至4中任意一项所述的柔性薄膜压力传感器封装结构，其特征在于，所述应变薄膜采用柔性材料制作形成。
9.根据权利要求2至4中任意一项所述的柔性薄膜压力传感器封装结构，其特征在于，所述基底、所述应变薄膜、所述封装保护件以及所述力学传递件均呈曲面结构；其中，
所述基底为中心中空，四周与所述应变薄膜朝向所述基底的一侧贴合，所述封装保护件朝向所述应变薄膜的一侧与所述应变薄膜贴合，所述力学传递件的第一端与所述应变薄膜贴合。
10.根据权利要求2至4中任意一项所述的柔性薄膜压力传感器封装结构，其特征在于，所述基底的中心为凹槽，所述凹槽内用于填充空气或柔性介质，所述基底凸起的四周与所述应变薄膜四周贴合，以使得所述应变薄膜中心在所述基底一面呈现悬空或者与所述凹槽内的柔性介质接触。
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