CN114414108A - 设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法 - Google Patents
设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114414108A CN114414108A CN202210053265.2A CN202210053265A CN114414108A CN 114414108 A CN114414108 A CN 114414108A CN 202210053265 A CN202210053265 A CN 202210053265A CN 114414108 A CN114414108 A CN 114414108A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microstructure
- sensor
- sensor body
- pressure
- flexible pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 23
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 17
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 17
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims description 15
- -1 polydimethylsiloxane Polymers 0.000 claims description 12
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 claims description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 4
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 4
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229920005839 ecoflex® Polymers 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000010146 3D printing Methods 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000994 depressogenic effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000008393 encapsulating agent Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 238000009532 heart rate measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/18—Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/14—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators
- G01L1/142—Measuring force or stress, in general by measuring variations in capacitance or inductance of electrical elements, e.g. by measuring variations of frequency of electrical oscillators using capacitors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L1/00—Measuring force or stress, in general
- G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/02—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
- G01L9/06—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/08—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of piezoelectric devices, i.e. electric circuits therefor
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/12—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in capacitance, i.e. electric circuits therefor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本申请提供了设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法。设置有微结构的柔性压力传感器传感器本体(1)与微结构(2)，在传感器本体(1)所处的三维空间中，传感器本体(1)的受压方向垂直于传感器本体(1)的底面，传感器本体(1)与微结构(2)在传感器本体(1)的底面所在平面的正投影不重叠，且在受压方向上，微结构(2)的受压面的顶点高于或平齐于传感器本体(1)的受压面的顶点，使得传感器本体(1)受到压力时，微结构(2)能够分担压力。设置有微结构的柔性压力传感器的制造方法包括准备传感器，传感器为柔性压力传感器；准备微结构(2)；将传感器与微结构(2)连接为整体。
Description
技术领域
本申请涉及柔性压力传感器技术领域，尤其涉及一种设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法。
背景技术
柔性压力传感器因其良好的柔性、可变形能力及生物兼容性，在体内压力测量、体表脉搏测量、声音振动测量等领域有着广泛的应用。其中，柔性压力传感器可测量的压力范围称为量程。
受限于材料或尺寸的限制，柔性压力传感器的量程通常处在较低、较窄的范围内。在很多情况下，我们希望使柔性压力传感器的量程能够处在较高、较宽的范围内，例如，可以测量如人体的足底压力(大于10KPa)。因此，设计出量程较高、较宽的柔性压力传感器，提出使柔性压力传感器的量程提高(使可测量的上下限提高)和变宽(可测量的上下限相差变大)的调节方法，具有重要意义。
发明内容
为了解决或改善背景技术提出的问题，本申请提供了一种设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法。
该设置有微结构的柔性压力传感器包括传感器本体与微结构，所述传感器本体为柔性压力传感器，
在所述传感器本体所处的三维空间中，所述传感器本体的受压方向垂直于所述传感器本体的底面，所述传感器本体与所述微结构在所述传感器本体的底面所在平面的正投影不重叠，且在所述受压方向上，所述微结构的受压面的顶点高于或平齐于所述传感器本体的受压面的顶点，使得所述传感器本体受到压力时，所述微结构能够分担所述压力。
在至少一个实施方式中，设置有微结构的柔性压力传感器还包括将所述传感器本体、所述微结构连接成整体的封装部，所述传感器本体的底面和所述微结构的底面连接于所述封装部。
在至少一个实施方式中，所述传感器本体被设置在所述微结构和所述封装部形成的密封结构之中。
在至少一个实施方式中，所述微结构的底面形状为圆形、半圆形、扇形、三角形、矩形、菱形、梯形、圆环形中的一种，所述微结构的延伸方向与所述微结构的底面的夹角为90°或小于90°。
在至少一个实施方式中，所述微结构包括至少两个分体。
在至少一个实施方式中，所述传感器本体为压阻式、电容式、压电式、摩擦电式压力传感器中的一种。
本申请提供的设置有微结构的柔性压力传感器的制造方法包括：
准备传感器，所述传感器为柔性压力传感器；
准备微结构；
将所述传感器与所述微结构连接为整体，且使所述传感器与所述微结构满足：
在所述传感器所处的三维空间中，所述传感器的受压方向垂直于所述传感器的底面，所述传感器与所述微结构在所述传感器的底面所在平面的正投影不重叠，且在所述受压方向上，所述微结构的受压面的顶点高于或平齐于所述传感器的受压面的顶点，使得在所述传感器受到压力时，所述微结构能够分担所述压力。
在至少一个实施方式中，通过浇筑固化的方式得到所述微结构。
在至少一个实施方式中，所述微结构的材料包括聚二甲基硅氧烷和/或硅胶。
在至少一个实施方式中，制造方法包括：
准备两个衬底，所述衬底的材料包括聚二甲基硅氧烷和/或硅胶；
在所述两个衬底上分别设置金属层；
通过图案化所述金属层得到电极；
准备压阻层，所述压阻层包括具有压阻效应的导电聚合物；
将所述压阻层设置在所述两个衬底之间，并使所述电极朝向所述压阻层，通过聚二甲基硅氧烷和/或硅胶封装所述压阻层和所述两个衬底。
本申请中，在传感器本体外侧设置的微结构可以分担一些压力，使得本申请提出的设置有微结构的柔性压力传感器的量程相比于不设置微结构的柔性压力传感器提高和变宽。
通过本申请提供的制造方法，能够有效调节传感器(特别是柔性压力传感器)的量程。
附图说明
图1示出了根据本申请实施方式的传感器本体的结构示意图。
图2、3、4示出了根据本申请实施方式的设置有微结构的柔性压力传感器的结构示意图。
图5示出了图2中的设置有微结构的柔性压力传感器的俯视图。
图6示出了根据本申请实施方式的传感器本体受力的示意图。
图7A、7B、7C、7D、7E示出了根据本申请实施方式的设置有微结构的柔性压力传感器受力的示意图。
图8示出了根据本申请实施方式的传感器本体的制备流程图。
图9示出了根据本申请实施方式的设置有微结构的柔性压力传感器的制备流程图。
图10示出了根据本申请实施方式的微结构模具的结构示意图。
图11示出了根据本申请实施方式的封装模具的结构示意图。
附图标记说明
1传感器本体；11压阻层；12第一衬底；13第二衬底；14第一引线；15第二引线；2微结构；3封装部；4微结构模具；5封装模具。
具体实施方式
下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。
参见图2、3、4，本申请提出的设置有微结构的柔性压力传感器包括传感器本体1，传感器本体1周围的微结构2以及连接传感器本体1和微结构2的封装部3。
传感器本体1可以感知外界压力变化，并将压力信号转换为电信号进行输出。这里的传感器本体1可以是压阻式、电容式、压电式、摩擦电式等各种类型的压力传感器。
参见图1，以压阻式柔性压力传感器为例，传感器本体1可以包括压阻层11、设置在压阻层11两侧的第一衬底12和第二衬底13。
第一衬底12、第二衬底13可以选用柔性材料，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、Ecoflex系列硅胶、Dragon Skin系列硅胶等。第一衬底12和第二衬底13中可以分别设置电极(图中未示出)，第一引线14、第二引线15分别连接于第一衬底12和第二衬底13中设置的电极。
压阻层11可以包括具有压阻效应的导电聚合物，当压阻层11受力压缩时，压阻层11产生电阻变化，通过两端的第一引线14、第二引线15将相应的电信号输出，通过测量得到的电信号可以反演出传感器本体1受到的压力。
当然，传感器本体1还可以为市售的成品，本申请对传感器本体1的具体结构或类型不做限制。
微结构2起到调节量程的作用。通过调节微结构2的材料、几何尺寸可以实现传感器本体1的量程调节。封装部3可以用于连接传感器本体1及其周围的微结构2，使得传感器本体1与微结构2连成整体，增强稳定性；也可以用于封装传感器本体1的衬底和压阻层(后面介绍)；还可以用于构成外部保护结构。封装部3的材料可以与微结构2的材料相同。可以理解，设置有微结构的柔性压力传感器整体尺寸较小，例如为微米级。
微结构2和封装部3的材料选择范围广泛，例如各种柔性材料，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、Ecoflex系列硅胶、Dragon Skin系列硅胶等。根据材料弹性模量的不同，可调节的量程范围不同。弹性模量越高的材料能够分配承担的压力越多，使得设置有微结构的柔性压力传感器的测量范围越高。
本申请不限制传感器本体1、微结构2和封装部3的形状。
例如，参见图2，微结构2可以为圆筒形，圆柱形的传感器本体1设置在圆筒形的微结构2之中，封装部3将传感器本体1和微结构2连接成一个整体。
参见图3，微结构2可以为立方体，同样为立方体的传感器本体1设置在多个微结构2之中，封装部3将传感器本体1和微结构2连接成一个整体。
参见图4，形状为实心圆柱的传感器本体1设置在形状为空心圆柱的微结构2、封装部3之中。可以理解，图4示出了设置有微结构的柔性压力传感器的剖视图，示出了柔性压力传感器的一部分。
当然，上述实施方式中的圆柱形、圆筒形、立方体等可以组合变换；微结构2的底面形状可以为圆形、半圆形、扇形、三角形、矩形、菱形、梯形、圆环形等；微结构2的延伸方向与微结构2的底面的夹角为90°或小于90°；微结构2可以由一个连续的整体，或者至少两个不连续的分体构成；传感器本体1可以裸露或封闭于微结构2和封装部3形成的密封结构之中。
在如图4示出的传感器本体1封闭于微结构2和封装部3形成的密封结构之中的设计中，微结构2和封装部3在一定程度上对传感器本体1起到了保护作用，该实施方式的受力面积更大，微结构2和封装部3对量程的影响更明显。
微结构2设置在传感器本体1的周围，而不设置在传感器本体1的内部。为了更好地说明传感器本体1与微结构2的位置关系，可以想象在传感器本体1所处的三维空间中，传感器本体1的受压方向可以等效为垂直于传感器本体1的底面(例如，图2、3、4中的上下方向)。传感器本体1与微结构2在传感器本体1的底面所在平面的正投影不重叠。
参见图2、3、4，在受压方向上，微结构2的受压面的顶点可以高于或平齐于传感器本体1的受压面的顶点。使得在设置有微结构的柔性压力传感器受到压力时，微结构2和传感器本体1能够分担压力。
参见图5，可以理解，在实际的压力测量中，微结构2距离传感器本体1越近，对于受力点集中的力的测量结果越准。即，传感器本体1的外侧壁与微结构2的内侧壁之间的距离W越小越好。参见图7A，对于传感器本体1和微结构2而言，在竖直方向受到压缩时，传感器本体1和微结构2的水平方向上会有一定的尺寸增加。可以将传感器本体1和微结构2在竖直方向受压缩时，传感器本体1在水平方向的最大变形量和微结构2在水平方向上的最大变形量的和作为W的最小值，避免因挤压而影响测量结果。
参见图6，传感器本体1受到的压力是从零开始增长的，其量程处在一个较低、较窄的范围。例如，可以测量0～10N的压力。
参见图7A、7B、7C、7D、7E，压力作用在设置有微结构的柔性压力传感器时，以微结构2高于传感器本体1的实施方式为例，微结构2首先受到压缩，并压缩至传感器本体1所在平面。在后续压缩过程中，传感器本体1与微结构2一起承担受到的压力。使得设置有微结构的柔性压力传感器能够测量的压力范围更高、更宽。例如，可以测量20～35N的压力。可以理解，图7B-图7E示出了设置有微结构的柔性压力传感器的一半。
随着微结构2的高度和横截面积的增加，其能够分配承担的压力更多，由此，可以通过调节微结构2高出传感器本体1的高度大小和微结构2的横截面积的大小，调节设置有微结构的柔性压力传感器量程范围。
本申请提供了设置有微结构的柔性压力传感器的制造方法，其中的传感器可以为上述的传感器本体1或市售的柔性压力传感器，微结构可以为上述的微结构2。
示例性地，参见图8，传感器本体1的制备过程可以包括如下步骤。
(S101)准备衬底。衬底的材料可以为各种柔性材料，如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、Ecoflex系列硅胶、Dragon Skin系列硅胶等。衬底可以为市售产品。例如，准备材料为柔性材料的第一衬底12和第二衬底13。
(S102)在衬底上设置金属层。可以通过蒸发沉积的方式在第一衬底12和第二衬底13表面设置金属层，材料可以为金、铜等。
(S103)图案化金属层得到电极。示例性地，可以通过光刻刻蚀工艺加工第一衬底12和第二衬底13上的金属层，得到图案化的电极。可以设置第一引线14和第二引线15，分别连接于第一衬底12和第二衬底13上的电极。当然，本申请不限制电极的具体制备工艺，例如可以使用光刻法或光刻掩模抬离法等。
(S104)准备压阻层。例如，准备市售的压阻层11。压阻层包括具有压阻效应的导电聚合物。
(S105)封装衬底和压阻层。参见图1，可以将压阻层11设置在带有电极的第一衬底12和第二衬底13之间。可以通过聚二甲基硅氧烷等柔性材料封装压阻层11、第一衬底12和第二衬底13，得到传感器本体1。
当然，上述步骤只是示例，步骤之间没有严格的先后顺序，部分的步骤可以增删替换。
示例性地，参见图9，设置有微结构的柔性压力传感器的整体制备过程可以包括如下步骤。
(S201)准备传感器、微结构模具及封装模具。可以通过3D打印的方式制备微结构模具和封装模具。示例性地，图10示出了微结构模具4，其可以用于加工出图2所示的实施方式中的微结构2。通过浇筑该模具可以得到半个筒形微结构，可以浇筑两次，将微结构2拼接成完整的筒形。图11示出了封装用的封装模具5，其可以封装图2中的微结构2与传感器。
(S202)制备微结构。参见图10，可以在微结构模具4中浇筑聚二甲基硅氧烷(PDMS)等柔性材料，常温或加热固化后制备出微结构2。在一个实施方式中，可以在80℃温度下加热20分钟，然后脱模。可以重复此步骤，得到两个半筒形(或称半个筒形)的微结构2。可以在浇筑的柔性材料中加入不同含量的固化剂，以得到不同弹性模量的微结构2。
当然，本申请不限制微结构模具4和封装模具5的具体结构。在一些实施方式中，可以将自然界的植物材料(例如叶片，其上具有凹陷的微结构)，作为微结构2的天然模具。
(S203)连接传感器和微结构。参见图11，可以将传感器本体1和微结构2置入封装模具5，浇筑聚二甲基硅氧烷(PDMS)等柔性材料，得到设置有微结构的柔性压力传感器。可以理解，可以通过浇筑封装部3一起实现传感器本体1的封装过程和传感器本体1与微结构2的连接过程。
当然，上述步骤只是示例，步骤之间没有严格的先后顺序，其中部分的步骤可以增删替换。
当然，也可以设计更复杂的模具，通过一次性浇筑的方式，直接实现微结构2的成型及与传感器本体1的连接。
现有技术中存在利用微结构提高柔性压力传感器灵敏度的示例，但其微结构一般与传感器(特别是介质层)集成于一体。例如，通过在两电极之间的介质层(例如压阻层、介电层)制备微结构，使介质层的形状变化更剧烈，实现灵敏度的提高，但该方式无法实现量程的大范围调节。传感器检测下限为a，在介质层中设置微结构的传感器检测下限也在a附近，无法有效提高下限(上限同理)。
本申请中微结构2分布在传感器本体1外侧而不是传感器本体1的电极之间(不是夹在第一衬底12、第二衬底13之间)。在一个实施方式中，微结构2的高度不低于传感器本体1的高度，使设置有微结构的柔性压力传感器在受力时，首先由微结构2承担外力带来的变形，随着外力的增加，微结构2变形至与传感器本体1同一平面时，传感器本体1才产生响应开始变形；或者微结构2与传感器本体1一起受力变形。
本申请的微结构调节了传感器的量程范围。例如，无微结构的柔性压力传感器(传感器本体)测量范围为a～b，那么设置有微结构的柔性压力传感器的测量范围可为a+c～b+c+d。即可以通过在传感器本体的外侧封装微结构，调节传感器的量程。
以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本领域技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.一种设置有微结构的柔性压力传感器，其特征在于，包括传感器本体(1)与微结构(2)，所述传感器本体(1)为柔性压力传感器，
在所述传感器本体(1)所处的三维空间中，所述传感器本体(1)的受压方向垂直于所述传感器本体(1)的底面，所述传感器本体(1)与所述微结构(2)在所述传感器本体(1)的底面所在平面的正投影不重叠，且在所述受压方向上，所述微结构(2)的受压面的顶点高于或平齐于所述传感器本体(1)的受压面的顶点，使得所述传感器本体(1)受到压力时，所述微结构(2)能够分担所述压力。
2.根据权利要求1所述的设置有微结构的柔性压力传感器，其特征在于，还包括将所述传感器本体(1)、所述微结构(2)连接成整体的封装部(3)，所述传感器本体(1)的底面和所述微结构(2)的底面连接于所述封装部(3)。
3.根据权利要求2所述的设置有微结构的柔性压力传感器，其特征在于，所述传感器本体(1)被设置在所述微结构(2)和所述封装部(3)形成的密封结构之中。
4.根据权利要求1所述的设置有微结构的柔性压力传感器，其特征在于，所述微结构(2)的底面形状为圆形、半圆形、扇形、三角形、矩形、菱形、梯形、圆环形中的一种，所述微结构(2)的延伸方向与所述微结构(2)的底面的夹角为90°或小于90°。
5.根据权利要求1所述的设置有微结构的柔性压力传感器，其特征在于，所述微结构(2)包括至少两个分体。
6.根据权利要求1所述的设置有微结构的柔性压力传感器，其特征在于，所述传感器本体(1)为压阻式、电容式、压电式、摩擦电式压力传感器中的一种。
7.一种设置有微结构的柔性压力传感器的制造方法，其特征在于，包括：
准备传感器，所述传感器为柔性压力传感器；
准备微结构(2)；
将所述传感器与所述微结构(2)连接为整体，且使所述传感器与所述微结构(2)满足：
在所述传感器所处的三维空间中，所述传感器的受压方向垂直于所述传感器的底面，所述传感器与所述微结构(2)在所述传感器的底面所在平面的正投影不重叠，且在所述受压方向上，所述微结构(2)的受压面的顶点高于或平齐于所述传感器的受压面的顶点，使得在所述传感器受到压力时，所述微结构(2)能够分担所述压力。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，通过浇筑固化的方式得到所述微结构(2)。
9.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，所述微结构(2)的材料包括聚二甲基硅氧烷和/或硅胶。
10.根据权利要求7所述的制造方法，其特征在于，包括：
准备两个衬底，所述衬底的材料包括聚二甲基硅氧烷和/或硅胶；
在所述两个衬底上分别设置金属层；
图案化所述金属层得到电极；
准备压阻层，所述压阻层包括具有压阻效应的导电聚合物；
将所述压阻层设置在所述两个衬底之间，并使所述电极朝向所述压阻层，通过聚二甲基硅氧烷和/或硅胶封装所述压阻层和所述两个衬底。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210053265.2A CN114414108A (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法 |
| PCT/CN2022/132326 WO2023138195A1 (zh) | 2022-01-18 | 2022-11-16 | 设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210053265.2A CN114414108A (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114414108A true CN114414108A (zh) | 2022-04-29 |
Family
ID=81273964
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210053265.2A Pending CN114414108A (zh) | 2022-01-18 | 2022-01-18 | 设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114414108A (zh) |
| WO (1) | WO2023138195A1 (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023138195A1 (zh) * | 2022-01-18 | 2023-07-27 | 清华大学 | 设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109387348A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-26 | 华中科技大学 | 一种柔性多量程电容式压力传感器及其制备方法和应用 |
| US20190145842A1 (en) * | 2016-06-14 | 2019-05-16 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | A dual-cavity pressure sensor die and the method of making same |
| CN109813470A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-28 | 重庆大学 | 一种高灵敏度与宽量程压力传感器 |
| CN111533081A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-14 | 吉林大学 | 一种基于仿生微结构的复合式柔性压力传感器及其制备方法 |
| CN111780897A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-16 | 吉林大学 | 一种仿生多层电容式柔性压力传感器及其制备方法 |
| CN112067190A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-12-11 | 华中科技大学 | 一种风压测量柔性智能蒙皮及其制造方法与应用 |
| US20210301675A1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Multi-channel multi-range transducer |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016181038A1 (en) * | 2015-05-08 | 2016-11-17 | Teknologian Tutkimuskeskus Vtt Oy | Artificial skin cell structure and production method thereof |
| KR101708113B1 (ko) * | 2015-05-28 | 2017-02-17 | 고려대학교 산학협력단 | 고감도 압력 센서 |
| AU2018102177A4 (en) * | 2018-05-24 | 2020-09-10 | Shenzhen Institutes Of Advanced Technology | Flexible pressure sensor based on hemispheric microstructure and fabrication method therefor |
| EP3726191A1 (en) * | 2019-04-17 | 2020-10-21 | Nederlandse Organisatie voor toegepast- natuurwetenschappelijk Onderzoek TNO | Pressure sensor |
| CN110118624A (zh) * | 2019-04-29 | 2019-08-13 | 深圳先进技术研究院 | 一种压力传感器及其制备方法 |
| CN111060238A (zh) * | 2019-12-26 | 2020-04-24 | 浙江清华柔性电子技术研究院 | 电阻式柔性压力传感器及其制备方法 |
| CN113218539A (zh) * | 2021-04-22 | 2021-08-06 | 清华大学深圳国际研究生院 | 一种微结构、柔性压力传感器及其制备方法 |
| CN114414108A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-29 | 清华大学 | 设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法 |
-
2022
- 2022-01-18 CN CN202210053265.2A patent/CN114414108A/zh active Pending
- 2022-11-16 WO PCT/CN2022/132326 patent/WO2023138195A1/zh unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190145842A1 (en) * | 2016-06-14 | 2019-05-16 | Institute Of Geology And Geophysics, Chinese Academy Of Sciences | A dual-cavity pressure sensor die and the method of making same |
| CN109387348A (zh) * | 2018-11-22 | 2019-02-26 | 华中科技大学 | 一种柔性多量程电容式压力传感器及其制备方法和应用 |
| CN109813470A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-05-28 | 重庆大学 | 一种高灵敏度与宽量程压力传感器 |
| US20210301675A1 (en) * | 2020-03-24 | 2021-09-30 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Multi-channel multi-range transducer |
| CN111533081A (zh) * | 2020-05-18 | 2020-08-14 | 吉林大学 | 一种基于仿生微结构的复合式柔性压力传感器及其制备方法 |
| CN111780897A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-16 | 吉林大学 | 一种仿生多层电容式柔性压力传感器及其制备方法 |
| CN112067190A (zh) * | 2020-08-12 | 2020-12-11 | 华中科技大学 | 一种风压测量柔性智能蒙皮及其制造方法与应用 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023138195A1 (zh) * | 2022-01-18 | 2023-07-27 | 清华大学 | 设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023138195A1 (zh) | 2023-07-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107084806B (zh) | 包封在弹性材料中的压力传感器与包括压力传感器的系统 | |
| FI125958B (en) | Improved safe measuring box | |
| KR101226852B1 (ko) | 압력 센서 | |
| Tsouti et al. | Modeling and development of a flexible carbon black-based capacitive strain sensor | |
| US7284444B2 (en) | Hermetically sealed displacement sensor apparatus | |
| CN102692295B (zh) | 压力传感器 | |
| JP2001272294A (ja) | 選択封止付き超小型電気機械式システム・センサおよびそのための方法 | |
| CN114414108A (zh) | 设置有微结构的柔性压力传感器及其制造方法 | |
| KR19980032489A (ko) | 반도체 압력 센서 | |
| KR20170120040A (ko) | 압력 센서 제조 방법 | |
| FI125960B (en) | Improved pressure gauge box | |
| JPH0264430A (ja) | 半導体圧力変換装置 | |
| US4974596A (en) | Transducer with conductive polymer bridge | |
| WO2016185813A1 (ja) | 多軸触覚センサ及び多軸触覚センサの製造法 | |
| CN111473904A (zh) | 一体式柔性三维力触觉传感器及其制作方法 | |
| Schomburg et al. | The design of metal strain gauges on diaphragms | |
| CN108896235B (zh) | 一种mems柔性锰铜-康铜复合式超高压力传感器及制造方法 | |
| KR101570409B1 (ko) | 돔 구조의 스트레인 게이지 압력센서 및 그 제조방법 | |
| CN113218542B (zh) | 一种高灵敏度的柔性三维力触觉传感器及制备方法 | |
| Martin et al. | Strain gauge pressure and volume-flow transducers made by thermoplastic molding and membrane transfer | |
| US9663352B2 (en) | Microelectromechanical device and a method of manufacturing | |
| CN114184309B (zh) | 一种压阻式mems传感器及其制备方法 | |
| JP5665197B2 (ja) | 圧力センサ | |
| CN210571150U (zh) | 涂层胶均匀粘合的防水气压计 | |
| CN114754904B (zh) | Mems电容传感器及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220429 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |