CN113701939B - 压力传感器及其制造方法、压力感测装置 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种压力传感器，包括：呈阵列排布的多个感测单元；每个感测单元包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及在第一基板与第二基板之间的介质层。第一基板包括第一衬底和在第一衬底靠近介质层一侧的第一电极，第一电极包括至少一个第一开口，其将第一电极分割成多个第一子电极；第二基板包括第二衬底和在第二衬底靠近介质层一侧的第二电极；第二电极包括至少一个第二子电极，一个第二子电极在第一衬底上的正投影与两相邻的第一子电极在第一衬底上的正投影部分重叠，并限定出两个感测部；介质层上有多个第二开口，一个第二开口在第一衬底上的正投影至少覆盖一个感测部在第一衬底上的正投影；其中，多个第二开口中至少部分的尺寸不同。

Description

压力传感器及其制造方法、压力感测装置

技术领域

本公开涉及压力传感器领域，具体地，涉及一种压力传感器及其制造方法、压力感测装置。

背景技术

压力传感器(Pressure Transducer)是能感测压力信号，并能够将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件或装置。压力传感器是使用最为广泛的一种传感器。传统的压力传感器以机械结构型的器件为主，以弹性元件的形变指示压力，但这种结构尺寸大、质量重，不能提供电学输出。随着半导体技术的发展，半导体压力传感器也应运而生。其特点是体积小、质量轻、准确度高、温度特性好。特别是随着MEMS技术的发展，半导体传感器向着微型化发展，而且其功耗小、可靠性高。

但是，在压力传感器的具体应用中，由于其设置方式以及操作环境的限制，导致其会具有不同的技术缺陷。例如，在压力传感器应用为胎压监控设备时，胎压监控设备主要安装于车胎充气口位置，通过无线形式对监控到的胎压数值进行传递，因此，传感器需要配置相应的电源或者无线充电设备；并且大多数胎压监控设备暴露于外部环境中，容易因为碰撞/进水等原因失效。考虑到车辆胎压是车辆运行中的重要的安全数据之一，直接影响行车安全，并且需要对其进行实时监控，因此，亟需设计一种压力传感器以解决以上问题。

发明内容

至少为了解决现有技术中的所述问题，本公开提供一种压力传感器及其制造方法、压力感测装置。

在第一方面中，本公开的实施例提供一种压力传感器，其包括：呈阵列排布的多个感测单元；所述多个感测单元中的每个包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及设置在所述第一基板与所述第二基板之间的介质层；其中，所述第一基板包括第一衬底，设置在第一衬底靠近所述介质层一侧的第一电极，所述第一电极包括至少一个所述第一开口，其将所述第一电极分割成多个第一子电极；所述第二基板包括第二衬底，设置在所述第二衬底靠近所述介质层一侧的第二电极；所述第二电极包括至少一个第二子电极，一个所述第二子电极在所述第一衬底上的正投影与两相邻设置的第一子电极在第一衬底上的正投影部分重叠，并限定出两个感测部；所述介质层上设置有多个第二开口，一个所述第二开口在所述第一衬底上的正投影至少覆盖一个所述感测部在所述第一衬底上的正投影；其中，所述多个第二开口中至少部分的尺寸不同。

在本公开的一些实施例中，所述感测单元中的所述第一电极在所述第一衬底上的正投影呈开环结构，且所述多个感测单元中的所有所述第一电极在其周向上的所有第一个所述第一子电极或者所有最后一个所述第一子电极的长度大于剩余各第一子电极的长度之和；呈开环结构的所有所述第一电极具有相同朝向。

在本公开的一些实施例中，所述开环结构包括圆形开环结构或者矩形开环结构。

在本公开的一些实施例中，每个所述感测单元中的第一电极包括交叉设置的第一分支结构和第二分支结构；所述第一分支结构和所述第二分支结构上均形成有至少一个所述第一开口，且所述第一分支结构上的所述第一开口与所述第二分支结构上的所述第一开口在所述第一衬底上的正投影无重叠；每个所述感测单元中的第二电极包括多个所述第二子电极，所述第二电极与所述第一开口一一对应设置，且一个所述第二电极在所述第一衬底上的正投影覆盖一个第一开口在所述第一衬底上的正投影。

在本公开的一些实施例中，每个所述感测单元中，以所述第二分支结构为对称轴，所述第一分支结构上的第一开口的中心对称设置；以所述第一分支结构为对称轴，所述第二分支结构上的第一开口的中心对称设置。

在本公开的一些实施例中，每个所述感测单元中，所述第一分支结构上的第一开口数量与所述第二分支上的第一开口数量相等。

在本公开的一些实施例中，位于同一行的各个所述感测单元中的所述第一分支结构彼此连接；位于同一列的各个所述感测单元中的所述第二分支结构彼此连接。

在本公开的一些实施例中，所述第一衬底和所述第二衬底均采用柔性材质。

在本公开的一些实施例中，所述第一衬底和/或所述第二衬底由自支撑的柔性高分子材料制成。

在本公开的一些实施例中，第一衬底和/或所述第二衬底由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或COP制成。

在本公开的一些实施例中，所述介质层由PET、PI或COP、OC、SU8、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯制成。

在本公开的一些实施例中，第一电极和所述第二电极由Cu、Al、Ag、Au或Pt等金属或由这些金属中的任意几种构成的合金制成。

在本公开的一些实施例中，第一衬底的厚度在20μm至1mm的范围内；所述介质层的厚度在5μm至10μm的范围内；所述第二衬底的厚度在5μm至30μm的范围内；所述第一电极的厚度在100nm至1μm的范围内；所述第二电极的厚度在100nm至1μm的范围内。

在第二方面中，本公开的实施例提供一种压力感测装置，其包括本文所述或通过本文所述方法制造的压力传感器以及与压力传感器通信的信号收发装置。

在第三方面中，本公开的实施例提供一种制造压力传感器的方法，包括形成呈阵列排布的多个感测单元，其中，形成每个感测单元包括以下步骤：形成第一基板；在第一基板上形成介质层；其中，所述第一基板包括第一衬底，设置在所述第一衬底靠近所述介质层一侧的第一电极，所述第一电极包括至少一个所述第一开口，其将所述第一电极分割成多个第一子电极；形成第二基板；其中，所述第二基板包括第二衬底，设置在所述第二衬底上的第二电极；所述第二电极包括至少一个第二子电极，一个所述第二子电极在所述第一衬底上的正投影与两相邻设置的第一子电极在第一衬底上的正投影部分重叠，并限定出两个感测部，将形成有所述介质层的所述第一基板与所述第二基板对盒，其中，所述第二电极朝向所述第一电极，其中，所述介质层上设置有多个第二开口，一个所述第二开口在所述第一衬底上的正投影至少覆盖一个所述感测部在所述第一衬底上的正投影；其中，所述多个第二开口中至少部分的尺寸不同。

在本公开的一些实施例中，所述感测单元中的所述第一电极在所述第一衬底上的正投影呈开环结构，且所述多个感测单元中的所有所述第一电极在其周向上的所有第一个所述第一子电极或者所有最后一个所述第一子电极的长度大于剩余各第一子电极的长度之和；呈开环结构的所有开口具有相同朝向。

在本公开的一些实施例中，所述开环结构包括圆形开环结构或者矩形开环结构。

在本公开的一些实施例中，所述第一衬底和所述第二衬底均采用柔性材质。

附图说明

根据各种公开的实施例，以下附图仅是用于说明目的的示例，并且不旨在限制本发明的范围。

图1为本公开的实施例提供的压力传感器的平面示意图。

图2为本公开的实施例提供的压力传感器的一个感测单元的平面示意图。

图3为本公开的实施例提供的压力传感器的一个感测单元的截面图。

图4为本公开的另一实施例提供的压力传感器的平面示意图。

图5为本公开的另一实施例提供的压力传感器的一个感测单元的平面示意图。

图6为本公开的又一实施例提供的压力传感器的平面示意图。

图7为本公开的又一实施例提供的压力传感器的一个感测单元的平面示意图。

图8示意性的示出了第二衬底带着第二电极向下弯曲至与第一电极接触的情况。

图9a和图9b分别示出了在电压逐渐增大的情况下S11和S21与频率的关系。

图10示出了对于不同尺寸的第二开口，其变形所产生的位移与压力变化的关系。

图11a至图11d示出了在不同的气压下本公开的实施例提供的压力传感器对不同频率的电磁波进行反射和透射的原理图。

图12a至图12f示出了本公开的实施例提供的制造压力传感器的方法中形成每个感测单元的各步骤的结构示意图。

图13a示出了本公开的实施例提供的制造压力传感器的方法中形成每个感测单元各步骤的流程图。

图13b示出了本公开的实施例提供的制造压力传感器的方法中形成每个感测单元的各步骤的流程图。

图14是示出了根据本公开的实施例的压力感测装置应用于胎压监控的示意图。

具体实施方式

现在将参考以下实施例更具体地描述本公开。应当注意，本文中呈现的一些实施例的以下描述仅用于说明和描述的目的。其不是穷举的或限于所公开的精确形式。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1为本公开的实施例提供的压力传感器的平面示意图。图2为本公开的实施例提供的压力传感器的一个感测单元的平面示意图。图3为本公开的实施例提供的压力传感器的一个感测单元的截面图。图3是沿着一条虚拟线(图中未示出)的截面图，该虚拟线为与图2所示的圆环同心的圆弧的一部分，该部分经过感测单元1的两个感测部13(也即第二开口114的区域)。

在第一方面中，本公开的实施例提供一种压力传感器，包括呈阵列排布的多个感测单元1，如图1至图3所示；多个感测单元中的每个可以包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及设置在所述第一基板与所述第二基板之间的介质层112；其中，所述第一基板包括第一衬底111，设置在第一衬底111靠近所述介质层112一侧的第一电极11，所述第一电极11包括至少一个所述第一开口115，其将所述第一电极11分割成多个第一子电极；所述第二基板包括第二衬底113，设置在所述第二衬底113靠近所述介质层112一侧的第二电极12；所述第二电极12包括至少一个第二子电极，一个所述第二子电极在所述第一衬底111上的正投影与两相邻设置的第一子电极在第一衬底111上的正投影部分重叠，并限定出两个感测部(气压感测部)13；所述介质层112上设置有多个第二开口114，一个所述第二开口114在所述第一衬底111上的正投影至少覆盖一个所述感测部13在所述第一衬底111上的正投影；其中，所述多个第二开口114中至少部分的尺寸不同。

图1和图2中未示出第一膜层、第二膜层和第三膜层。

在本公开的实施例中，所述感测单元1中的所述第一电极11在所述第一衬底111上的正投影呈开环结构，且所述多个感测单元1中的所有所述第一电极11在其周向上的所有第一个所述第一子电极或者所有最后一个所述第一子电极的长度大于剩余各第一子电极的长度之和；开环结构的所有开口具有相同朝向。这是本领域技术人员通过仿真过程得到的结果。然而，本公开不限于此。在本公开的其他实施例中，对本领域技术人员明显的是，可以在整个环状结构(圆环状结构或矩形环状结构)上均匀的设置第一电极11、第二电极12和感测部13。

在本公开的实施例中，如图1和图2所示，所述多个感测单元1排布方式可以相同；其中，呈开环结构的所述多个第一电极11的开口可以具有相同朝向。

如图1和图2所示，所述感测单元1中的所述第一电极11在所述第一衬底111上的正投影可以呈开环结构。然而，本公开不限于此。在本公开的其他实施例中，所述感测单元1中的所述第一电极11在所述第一衬底111上的正投影可以具有其他形状。

在本公开的实施例中，所述开环结构可以包括圆形开环结构(如图1和图2所示)或者矩形开环结构。

图4为本公开的另一实施例提供的压力传感器的平面示意图。图5为本公开的另一实施例提供的压力传感器的一个感测单元的平面示意图。

图4和图5所示的实施例与图1和图2所示的实施例的区别在于，所述感测单元1中的所述第一电极11在所述第一衬底111上的正投影呈矩形开环结构。其他相同特征在这里不再赘述。图4和图5中未示出第一膜层、第二膜层和第三膜层。

在本公开的实施例中，所述开环结构为圆环状或矩形环状，且呈周期性排列，并且开环结构的所有开口具有相同朝向，使得本公开的压力传感器具有超表面特性，能够实现超表面的效果。

在本公开的实施例中，感测部13的数量取决于压力传感器的量程和精度。具体地，压力传感器的量程越大，感测部13的数量越多；压力传感器的精度越高，感测部13的数量越多。

在本公开的实施例中，呈阵列排布的多个感测单元1中的每个是无源的，多个感测单元1之间彼此不连接。在本公开的实施例中，通过设置周期性排布的多个感测单元1，并且每个感测单元1上设置有多个具有不同尺寸的感测部13，使得在不同的压力下，压力传感器对电磁波的透过率和反射率不同。

图6为本公开的又一实施例提供的压力传感器的平面示意图。图7为本公开的又一实施例提供的压力传感器的一个感测单元的平面示意图。

如图3、图6和图7所示，呈阵列排布的多个感测单元1构成十字形金属网状结构，其中，每个感测单元1为十字形状。具体地，每个所述感测单元1中的第一电极11包括交叉设置的第一分支结构和第二分支结构；所述第一分支结构和所述第二分支结构上均形成有至少一个所述第一开口115，且所述第一分支结构上的所述第一开口115与所述第二分支结构上的所述第一开口115在所述第一衬底111上的正投影无重叠；每个所述感测单元1中的第二电极12包括多个所述第二子电极，所述第二电极12与所述第一开口115一一对应设置，且一个所述第二电极在所述第一衬底111上的正投影覆盖一个第一开口在所述第一衬底111上的正投影。

在本公开的实施例中，在每个所述感测单元1中，以所述第二分支结构为对称轴，所述第一分支结构上的第一开口的中心对称设置；以所述第一分支结构为对称轴，所述第二分支结构上的第一开口的中心对称设置。即，如图6和图7所示，第一电极11为十字交叉形状。

在本公开的实施例中，如图6和图7所示，第一分支结构与第二分支结构的延伸方向彼此垂直。

在本公开的实施例中，每个所述感测单元1中，所述第一分支结构上的第一开口数量与所述第二分支上的第一开口数量可以相等。然而，本公开不限于此。在本公开的其他实施例中，对本领域技术人员明显的是，所述第一分支结构上的第一开口数量与所述第二分支上的第一开口数量可以不相等。例如，在本公开的其他实施例中，所述第一分支结构上的第一开口数量可以大于所述第二分支上的第一开口数量。替代地，在本公开的其他实施例中，所述第一分支结构上的第一开口数量可以小于所述第二分支上的第一开口数量。

在本公开的实施例中，位于同一行的各个所述感测单元1中的所述第一分支结构彼此连接；位于同一列的各个所述感测单元中的所述第二分支结构彼此连接。即，如图6和图7所示，呈阵列排布的多个感测单元1构成十字形金属网状结构。

图6和图7中未示出第一膜层、第二膜层和第三膜层。

在本公开的实施例中，所述多个感测单元1呈周期性排列，使得本公开的压力传感器具有超表面特性，能够实现超表面的效果。

在本公开的一些实施例中，第一衬底111、介质层112和第二衬底113可以采用柔性材质。在本公开的一些实施例中，每个感测部13为电容型感测部。

在本公开的一些实施例中，第一衬底111和第二衬底113可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚酰亚胺(polyimide，PI)或环烯烃共聚物(COP)等材料制成的可以自支撑的高分子膜。介质层112可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或环烯烃共聚物等材料制成。然而，本公开不限于此。在本公开的其他实施例中，介质层112可以由丙烯酸共聚物(OC)、环氧树脂(SU8)、聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)或聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)等可旋涂的高分子材料制成。其中，丙烯酸共聚物、环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯可以用作光敏材料；而聚二甲基硅氧烷、部分丙烯酸共聚物以及部分聚甲基丙烯酸甲酯可以用作非光敏材料。

在本公开的一些实施例中，第一电极11和第二电极12可以包括Cu、Al、Ag、Au或Pt等金属或由这些金属中的任意几种构成的合金。

在本公开的一些实施例中，第一衬底111的厚度可以在20μm至1mm的范围内。在本公开的一些实施例中，介质层112的厚度可以在5μm至10μm的范围内。在本公开的一些实施例中，第二衬底113的厚度可以在5μm至30μm的范围内。

在本公开的一些实施例中，第一电极11的厚度可以在100nm至1μm的范围内。在本公开的一些实施例中，第二电极12的厚度可以在100nm至1μm的范围内。

在本公开的实施例提供的压力传感器应用为胎压监控设备的情况下，压力传感器安装在汽车轮胎内。此时，如图3所示，由于胎压与至少一个第二开口114内的气压之间存在气压差(胎压大于每个第二开口114内的气压)，因此，在气压差作用下，第二衬底113会弯曲变形。具体地，第二衬底113会向第一衬底111一侧凹陷。图8示意性的示出了第二衬底带着第二电极向下弯曲至与第一电极接触的情况。随着压力差的增加，第二衬底113弯曲程度增大，会带着第二电极12向下弯曲，并与第一电极11接触，从而形成相应的电连接，如图8所示。

图9a和图9b分别示出了在电压逐渐增大的情况下S11和S21随频率的变化规律。第一电极11与第二电极12未连接的情况与第一电极11与第二电极12连接在一起的情况对于电磁波的透过和反射能力有差异，这在图9a和图9b中示出。图9a和图9b分别示出了在不同情况下S11和S21随频率的变化规律。其中，S11表示输入反射率，也就是反射能量与输入能量的比值；S21为透过率，也就是输出能量与输入能量的比值。

如图9a和图9b所示，横坐标是频率，纵坐标是S11和S21的值。每条曲线代表着不同的连接状态对应的不同频率的透过率和反射率。

如图9a和图9b所示，按照每条线的峰值从左到右的顺序(曲线1至曲线5)，分别对应于压力(如，气压)上升的顺序，即，从曲线1至曲线5，压力逐渐增大，随着压力的增大，会使得第二衬底113变形的幅度增大，从而带着更多的第二电极12向下弯曲，与第一电极11接触而连接，这相当于增加了第一电极11长度。对于曲线1的峰值而言，其表示在该气压下，气压传感器对该频率的电磁波具有最大的反射率和透射率。

在本公开的实施例提供的压力传感器应用为胎压监控设备的情况下，随着胎压逐渐增大，在每个感测单元1中，会有更多对应于第二开口114位置处的第二电极12与第一电极11连接在一起，这相当于增加了第一电极11长度。进一步的，通过将多个感测单元1设置为呈周期性阵列排列的，可以实现具有不同第一电极11长度的感测单元1(即，实现超表面结构)，从而实现对不同频率的电磁波的透射和反射。以此方式，可以实现对胎压的测量与实时监控。

图10示出了对于不同尺寸的第二开口114，其变形所产生的位移与压力变化的关系。在每个介质层112中开设有多个第二开口114的情况下，此时，多个第二开口114的尺寸彼此不同，这使得第二衬底113变形以带着第二电极12向下弯曲至与第一电极11接触所需的压力差不同。如图10所示，图10示出了第二开口114的不同尺寸下，不同的压力差与第二衬底113的变形量的关系。

如图10所示，横坐标表示压力，纵坐标表示第二开口114变形所产生的位移，每条曲线表示不同尺寸的第二开口114对压力的响应。从图10中可以看出，对于一定尺寸的第二开口114，其变形所产生的位移与压力呈线性关系，具体地，随着压力增大，其变形所产生的位移呈直线上升。

图10中示出了四条直线，其分别对应于尺寸分别为40μm、80μm、120μm和160μm的第二开口114。可以看出，随着第二开口114尺寸越来越大，其变形所产生的位移对压力变化十分敏感。而当第二开口114尺寸小于等于40μm时，其对压力变化没有响应。

在本公开的一些实施例中，通过使第二衬底113变形以带着第二电极12向下弯曲至与第一电极11接触，来实现对压力的感测。然而，本公开不限于此。在本公开的其他实施例中，通过使第二衬底113变形以带着第二电极12向下弯曲至与第一电极11接触，和/或通过使第一衬底111变形以带着第一电极11向上弯曲至与第二电极12接触，来实现对压力的感测。

在本公开的一些实施例中，呈阵列排布的感测单元1能够产生对特定频段的电磁波的反射或者通过的效果。不同气压会导致所连接的第一电极11的有效长度变化，而电磁波的波长与该有效长度有关。通过对不同压力下对不同频率进行反射和透射，使得通过测量不同频率得到其所对应的压力值，从而实现压力的感测与监控。

在本公开的实施例提供的压力传感器应用为胎压监控设备的情况下，通常，汽车的胎压监控设备的精度为0.1个大气压，本公开的实施例提供的压力传感器可以很好的满足汽车的胎压监控设备的精度要求。

在本公开的一些实施例中，可以通过改变第二衬底113的厚度来控制压力传感器的灵敏度。然而，本公开不限于此。在本公开的其他实施例中，可以通过改变第一衬底111的厚度来控制压力传感器的灵敏度。

在本公开的一些实施例中，第一电极11用作基础电极并且被设置为具有相对长的长度，以保证基本的屏蔽效果。然而，本公开不限于此。在本公开的其他实施例中，第二电极12用作基础电极并且被设置为具有相对长的长度，以保证基本的屏蔽效果。

在本公开的一些实施例中，第二电极12在第一衬底111上的正投影与第一电极11在第一衬底111上的正投影不必完全重叠，只要保证在通过使第二衬底113变形以带着第二电极12向下弯曲至与第一电极11接触，和/或通过使第一衬底111变形以带着第一电极11向上弯曲至与第二电极12接触即可。

通过使多个第二开口114的尺寸彼此不同并相应的设置第二电极12与第一电极11的形状和尺寸，可以实现在不同的气压下器件对不同频率的电磁波进行反射和透射，并以此来进行气压感测。

图11a至图11d示出了在不同的气压下本公开的实施例提供的压力传感器对不同频率的电磁波进行反射和透射的原理图。

在本公开的实施例提供的压力传感器应用为胎压监控设备的情况下，如图11a至图11d所示，在胎压为P0时，第一衬底111和/或第二衬底113变形，使相应数量的第二电极12与第一电极11连接在一起，可以使频率为f0的电磁波通过，而频率为f1的电磁波无法通过而被反射回来；在胎压为P1时，第一衬底111和/或第二衬底113变形，使相应数量的第二电极12与第一电极11连接在一起，可以使频率为f1的电磁波通过，而频率为f0的电磁波无法通过而被反射回来。即，不同的透射频率可以对应不同的胎压。在不同的胎压下，用作胎压监控设备的本公开的实施例提供的压力传感器可以使相应频率的电磁波通过，而不使其他频率的电磁波通过并将其反射，从而实现对压力的感测与监控功能。

图13a示出了本公开的实施例提供的制造压力传感器的方法中形成每个感测单元各步骤的流程图。在第二方面中，如图13a所示，本公开的实施例提供一种制造压力传感器的方法，包括：形成呈阵列排布的多个感测单元；形成每个感测单元包括以下步骤：形成第一基板；在第一基板上形成介质层；形成第二基板；将形成有所述介质层的所述第一基板与所述第二基板对盒，其中，所述第二电极朝向所述第一电极。其中，所述第一基板包括第一衬底，设置在所述第一衬底靠近所述介质层一侧的第一电极，所述第一电极包括至少一个所述第一开口，其将所述第一电极分割成多个第一子电极。其中，所述第二基板包括第二衬底，设置在所述第二衬底上的第二电极；所述第二电极包括至少一个第二子电极，一个所述第二子电极在所述第一衬底上的正投影与两相邻设置的第一子电极在第一衬底上的正投影部分重叠，并限定出两个感测部；其中，所述介质层上设置有多个第二开口，一个所述第二开口在所述第一衬底上的正投影至少覆盖一个所述感测部在所述第一衬底上的正投影；其中，所述多个第二开口中至少部分的尺寸不同。

图12a至图12f示出了本公开的实施例提供的制造压力传感器的方法中形成每个感测单元的各步骤的结构示意图。图13b示出了本公开的实施例提供的制造压力传感器的方法中形成每个感测单元各步骤的流程图。如图12a至图12f和图13b所示，该制造压力传感器的方法包括以下步骤：

S11、形成第一衬底111，如图12a所示；

S12、在第一衬底111上形成第一电极11，所述第一电极包括至少一个所述第一开口，其将所述第一电极分割成多个第一子电极；

在步骤S12中，在第一衬底111上沉积金属材料，并对其进行图案化以形成第一电极11，如图12b所示。

S13、在第一衬底111上形成介质层112，第一电极11与介质层112位于同一层中，介质层112包覆第一电极11，如图12c所示；

在步骤S13中，在第一衬底111上通过旋涂/刮涂/注塑/纳米压印/3D打印等方式形成介质层112。在步骤S13中，通过纳米压印/注塑/3D打印，可在第一衬底111上直接形成图案化的介质层112。在本公开的一些实施例中，介质层112的材料可以包括非光敏材料。然而，本公开不限于此。在本公开的其他实施例中，介质层112的材料可以包括光敏材料。

S14、对介质层112进行图案化，以在其中形成多个第二开口114，如图12d所示；

在步骤S14中，在介质层112的材料可以包括非光敏材料的情况下，通过光刻法和干刻法对介质层112进行图案化，以在其中形成多个第二开口114。在介质层112的材料可以包括光敏材料的情况下，通过直接光刻对介质层112进行图案化，以在其中形成多个第二开口114。

S15、在第二衬底113形成第二电极12，如图12e所示；

S16、将形成有所述介质层的所述第一基板与所述第二基板对盒，如图12f所示，其中，第一电极11与第二电极12彼此相对。

在第三方面中，本公开的实施例提供一种压力感测装置，其包括本文所述或通过本文所述方法制造的压力传感器，以及与压力传感器通信的信号收发装置。在本公开的实施例中，信号收发装置生成电磁波信号并与压力传感器之间收发电磁波信号。在本公开的实施例中，信号收发装置可以包括信号生成器、信号处理器以及数据处理器等。

图14是示出了根据本公开的实施例的压力感测装置应用于胎压监控的示意图。在本公开的实施例提供的压力感测装置应用于胎压监控的情况下，如图14所示，压力传感器置于轮胎内部，且信号收发装置置于汽车翼子板处。

在本公开中，在每个感测单元1的介质层112中开设具有不同尺寸的至少一个第二开口114，且在每个第二开口114位置处构成的每个感测部13在相同压力下产生不同的形变量影响每个感测单元1的实际长度和形状。不同长度和形状的每个感测单元1可以对不同频率的电磁波产生透射。在本公开的实施例提供的压力感测装置应用于胎压监控的情况下，压力感测装置的置于汽车翼子板处的信号收发装置向置于轮胎内部的压力传感器发射不同频率的电磁波并记录反射情况，从而可以读取胎内气压。该方案在轮胎内的部分(压力传感器)为柔性薄膜且为无源器件，相比现有技术而言，本公开所提供的压力传感器具有体积小，不影响车辆外观，受干扰小等优点。

为了说明和描述的目的，已经给出了本发明的实施例的上述描述。其不是穷举的，也不是要将本发明限制为所公开的精确形式或示例性实施例。因此，前面的描述应当被认为是说明性的而不是限制性的。显然，许多修改和变化对于本领域技术人员将是显而易见的。选择和描述实施例是为了解释本发明的原理及其最佳模式实际应用，从而使得本领域技术人员能够理解本发明的各种实施例以及适合于所考虑的特定使用或实现的各种修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价物来限定，其中除非另有说明，否则所有术语都意味着其最广泛的合理意义。因此，术语“本发明(the invention、the presentinvention)”等不一定将权利要求范围限制为特定实施例，并且对本发明的示例性实施例的引用不意味着对本发明的限制，并且不应推断出这样的限制。本发明仅由所附权利要求的精神和范围来限定。此外，这些权利要求可能涉及使用“第一”、“第二”等，随后是名词或元素。这些术语应当被理解为命名法，并且不应当被解释为对由这些命名法所修改的元件的数量进行限制，除非已经给出了特定的数量。所描述的任何优点和益处可能不适用于本发明的所有实施例。应当理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以对所描述的实施例进行改变。此外，本公开中的元件和组件都不是要贡献给公众，无论该元件或组件是否在所附权利要求中明确叙述。

Claims (18)

1.一种压力传感器，其包括：呈阵列排布的多个感测单元；所述多个感测单元中的每个包括：相对设置的第一基板和第二基板，以及设置在所述第一基板与所述第二基板之间的介质层；其中，

所述第一基板包括第一衬底，设置在第一衬底靠近所述介质层一侧的第一电极，所述第一电极包括至少一个第一开口，其将所述第一电极分割成多个第一子电极；

所述第二基板包括第二衬底，设置在所述第二衬底靠近所述介质层一侧的第二电极；所述第二电极包括至少一个第二子电极，一个所述第二子电极在所述第一衬底上的正投影与两相邻设置的第一子电极在第一衬底上的正投影部分重叠，并限定出两个感测部；

所述介质层上设置有多个第二开口，一个所述第二开口在所述第一衬底上的正投影至少覆盖一个所述感测部在所述第一衬底上的正投影；其中，所述多个第二开口中至少部分的尺寸不同。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中，所述感测单元中的所述第一电极在所述第一衬底上的正投影呈开环结构，且所述多个感测单元中的所有所述第一电极在其周向上的所有第一个所述第一子电极或者所有最后一个所述第一子电极的长度大于剩余各第一子电极的长度之和；

呈开环结构的所有开口具有相同朝向。

3.根据权利要求2所述的压力传感器，其中，所述开环结构包括圆形开环结构或者矩形开环结构。

4.根据权利要求1所述的压力传感器，其中，每个所述感测单元中的第一电极包括交叉设置的第一分支结构和第二分支结构；所述第一分支结构和所述第二分支结构上均形成有至少一个所述第一开口，且所述第一分支结构上的所述第一开口与所述第二分支结构上的所述第一开口在所述第一衬底上的正投影无重叠；

每个所述感测单元中的第二电极包括多个所述第二子电极，所述第二电极与所述第一开口一一对应设置，且一个所述第二电极在所述第一衬底上的正投影覆盖一个第一开口在所述第一衬底上的正投影。

5.根据权利要求4所述的压力传感器，其中，每个所述感测单元中，以所述第二分支结构为对称轴，所述第一分支结构上的第一开口的中心对称设置；以所述第一分支结构为对称轴，所述第二分支结构上的第一开口的中心对称设置。

6.根据权利要求5所述的压力传感器，其中，每个所述感测单元中，所述第一分支结构上的第一开口数量与所述第二分支上的第一开口数量相等。

7.根据权利要求4-6中任一项所述的压力传感器，其中，位于同一行的各个所述感测单元中的所述第一分支结构彼此连接；位于同一列的各个所述感测单元中的所述第二分支结构彼此连接。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的压力传感器，其中，所述第一衬底和所述第二衬底均采用柔性材质。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的压力传感器，其中，所述第一衬底和/或所述第二衬底由自支撑的柔性高分子材料制成。

10.根据权利要求5所述的压力传感器，其中，所述第一衬底和/或所述第二衬底由聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺或COP制成。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的压力传感器，其中，所述介质层由PET、PI或COP、OC、SU8、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯制成。

12.根据权利要求1至4中任一项所述的压力传感器，其中，所述第一电极和所述第二电极由Cu、Al、Ag、Au或Pt金属或由这些金属中的任意几种构成的合金制成。

13.根据权利要求1至4中任一项所述的压力传感器，其中，所述第一衬底的厚度在20μm至1mm的范围内；所述介质层的厚度在5μm至10μm的范围内；所述第二衬底的厚度在5μm至30μm的范围内；

所述第一电极的厚度在100nm至1μm的范围内；所述第二电极的厚度在100nm至1μm的范围内。

14.一种压力感测装置，其包括权利要求1-13中任一项所述的压力传感器以及与压力传感器通信的信号收发装置。

15.一种制造压力传感器的方法，包括形成呈阵列排布的多个感测单元，

其中，形成每个感测单元包括以下步骤：

形成第一基板；

在第一基板上形成介质层；

其中，所述第一基板包括第一衬底，设置在所述第一衬底靠近所述介质层一侧的第一电极，所述第一电极包括至少一个第一开口，其将所述第一电极分割成多个第一子电极；

形成第二基板；其中，所述第二基板包括第二衬底，设置在所述第二衬底上的第二电极；所述第二电极包括至少一个第二子电极，一个所述第二子电极在所述第一衬底上的正投影与两相邻设置的第一子电极在第一衬底上的正投影部分重叠，并限定出两个感测部，

将形成有所述介质层的所述第一基板与所述第二基板对盒，其中，所述第二电极朝向所述第一电极，

其中，所述介质层上设置有多个第二开口，一个所述第二开口在所述第一衬底上的正投影至少覆盖一个所述感测部在所述第一衬底上的正投影；其中，所述多个第二开口中至少部分的尺寸不同。

16.根据权利要求15所述的制造压力传感器的方法，其中，所述感测单元中的所述第一电极在所述第一衬底上的正投影呈开环结构，且所述多个感测单元中的所有所述第一电极在其周向上的所有第一个所述第一子电极或者所有最后一个所述第一子电极的长度大于剩余各第一子电极的长度之和；

呈开环结构的所有开口具有相同朝向。

17.根据权利要求16所述的制造压力传感器的方法，其中，所述开环结构包括圆形开环结构或者矩形开环结构。

18.根据权利要求15-17中任一项所述的制造压力传感器的方法，其中，所述第一衬底和所述第二衬底均采用柔性材质。