CN116295978A - 一种电阻式压力传感器的制备方法及电阻式压力传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电阻式压力传感器的制备方法及电阻式压力传感器。该电阻式压力传感器的制备方法包括如下步骤：提供第一基底和第二基底；在所述第一基底上形成电极层；在所述第二基底上形成微结构压敏膜组，所述微结构压敏膜组由平面敏感膜层和至少一层图案化敏感膜层组成，所述微结构压敏膜组的最内层为平面敏感膜层，所述微结构压敏膜组的最外层为图案化敏感膜层，最外层的所述图案化敏感膜层与所述电极层之间具有间距，所述图案化敏感膜层是利用丝网印刷方法制备获得的。本发明解决了现有技术中电阻式压敏传感器制造设备昂贵，工艺复杂，成本高，难以广泛运用的问题。
Description
技术领域
本发明涉及电阻式压力传感器的制造领域，特别是涉及一种电阻式压力传感器的制备方法及电阻式压力传感器。
背景技术
薄膜式压阻式压力传感器作为一种柔性压力传感器被广泛地运用在家电，工业等领域，如家电的开关，工业中重量识别。然而，现在的压力传感器存在量程低，线性度一致性差，以及电阻变化率少，难以区分多个档位等问题，限制其在跟多领域的广泛使用，针对这些问题，目前，有研究人员通过设计微纳米结构的压敏层来提升压力传感器的灵敏度，但绝大多数微纳结构都通过模板法来制备，常规模板法有硅模板，硅模板法是通过激光或湿法刻蚀在硅片上制成有规则图案的结构，再将压敏浆料在硅模板上固化，再去除模板即可得到具有微纳结构的压敏膜，但此方法设备昂贵，工艺复杂，成本高，难以广泛运用。
发明内容
本发明的一个目的是要提供一种电阻式压力传感器的制备方法及电阻式压力传感器，以解决现有技术中电阻式压敏传感器制造设备昂贵，工艺复杂，成本高，难以广泛运用的问题。
本发明一个进一步的目的是要简化电阻式压力传感器的工艺流程，使其制造更加方便快捷。
本发明另一个目的是要构造一种新的电阻式压力传感器，能够提高其电阻变化率，从而使得传感器能够区分压力档位。
特别地，本发明提供了一种电阻式压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
提供第一基底和第二基底；
在所述第一基底上形成电极层；
在所述第二基底上形成微结构压敏膜组，所述微结构压敏膜组由平面敏感膜层和至少一层图案化敏感膜层组成，所述微结构压敏膜组的最内层为平面敏感膜层，所述微结构压敏膜组的最外层为图案化敏感膜层，最外层的所述图案化敏感膜层与所述电极层之间具有间距，所述图案化敏感膜层是利用丝网印刷方法制备获得的。
进一步地，所述平面敏感膜层是利用旋涂法制备获得的。
本发明还公开了一种电阻式压力传感器，包括：
第一基底和第二基底；
电极层，形成在所述第一基底上；
微结构压敏膜组，形成在所述第二基底上，所述微结构压敏膜组具有一个平面敏感膜层和至少一个图案化敏感膜层组成，所述微结构压敏膜组的最内层为所述平面敏感膜层，最外层为所述图案化敏感膜层，最外层的所述图案化敏感膜层与所述电极层之间具有间距，所述图案化敏感膜层是利用丝网印刷方法制备获得的。
进一步地，所述图案化敏感膜层具有图案化结构。
进一步地，所述图案化敏感膜层为多层时，多层具有不同图案化结构的图案化敏感膜层交替层叠。
进一步地，所述图案化敏感膜层在所述平面敏感膜层上阵列布置。
进一步地，所述图案化敏感膜层在所述图案化敏感膜层上螺旋布置。
进一步地，所述图案化敏感膜层的方阻大于所述平面敏感膜层的方阻。
进一步地，所述多层图案化敏感膜层中的每层所述的图案化敏感膜的方阻不同。
进一步地，还包括间隔胶层，设置在所述第一基底和所述第二基底之间。
本发明将传感器的微结构压敏膜组分为平面敏感膜层和图案化敏感膜层，其中，图案化敏感膜层通过丝网印刷法制备而成，该方法工艺简单，成本低，能够有效地解决现有技术中传感器压敏层只能通过硅模板法且造成的设备昂贵，工艺复杂，成本高，难以广泛运用的问题。
进一步地，本发明通过设置平面敏感膜层和图案化敏感膜层，使得微结构压敏膜组凹凸化结构，使用时，在外力作用下电极先接触图案化敏感膜层，需要再使用一部分力后才能接触平面敏感膜层，使电阻变化率变得更为平缓，检测的力的范围更大，且平面敏感膜层电阻比图案化敏感膜层电阻层低，从而提高了电阻变化范围，使得传感器更易区分不同压力档位。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的电阻式压力传感器的工艺流程图；
图2是根据本发明一个实施例的电阻式压力传感器的结构图；
图3是根据本发明一个实施例的电阻式压力传感器的微结构压敏膜组俯视图；
图4是根据本发明另一个实施例的电阻式压力传感器的微结构压敏膜组俯视图；
图5是根据本发明一个实施例的电阻式压力传感器的多层微结构压敏膜组视图；
图中：1-第一基底；2-第二基底；3-间隔胶层；4-微结构压敏膜组；40-平面敏感膜层；41-图案化敏感膜层；5-电极层。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的电阻式压力传感器的工艺流程图。图2是根据本发明一个实施例的电阻式压力传感器的结构图。在一个实施例中，如图1和图2所示，该用于电阻式压力传感器的制备方法包括以下步骤：
S1、获取第一基底和第二基底；
S2、在第一基底上设置形成电极层，在第二基底上涂抹平面敏感膜层；
S3、在第二基底上先旋涂敏感膜材料以形成平面敏感膜层；
S4、在平面敏感膜层上通过丝网印刷法制得图案化敏感膜层；
S5、在图案化敏感膜层上继续旋涂敏感膜材料以形成平面敏感膜层；
S6、将第一基底和第二基底封装成型；
具体来说，获取第一基底1和第二基底2后，在第一基底1上设置电极层5，在第二基底2上设置微结构压敏膜组4。而微结构压敏膜组4则包括平面敏感膜层40和图案化敏感膜层41。其中，平面敏感膜层40是旋涂在第二基底2上，而图案化敏感膜层41则是在平面敏感膜层40上在通过丝网印刷法制得形成的，且在第一层图案化敏感膜层41上还能继续叠加具有不同图案构造的第二层图案化敏感膜层，从而形成复合式微结构压敏膜组4。
当然了，平面敏感膜层40也可以通过涂布法、丝印法、流延法等方法设置在第二基底2上，在此并不做严格限定。
然后，将具有微结构压敏膜组4的第二基底2和具有第一基底1的封装组合以形成一个完整的电阻式压力传感器。当然了，在第一基底1和第二基底2之间具有胶层3，以使得第一基底1和第二基底2能够间隔开，从而使得最外层的图案化敏感膜层41与电极层5之间具有间距，从而使得微结构压敏膜组4在受力时能够与电极层5形成电气回路，且由于图案化敏感膜层41与平面敏感膜层40之间存在凹凸结构，从而会提高传感器的灵敏度，进而提升了传感器的梯度，从而实现了传感器的档位区分。
在本实施例中，通过将传感器的微结构压敏膜组4分为平面敏感膜层40和图案化敏感膜层41，其中，图案化敏感膜层41通过丝网印刷法制备而成，该方法工艺简单，成本低，能够有效地解决现有技术中传感器压敏层只能通过硅模板法且造成的设备昂贵，工艺复杂，成本高，难以广泛运用的问题。
此外，本发明通过设置平面敏感膜层40和图案化敏感膜层41，使得微结构压敏膜组4凹凸化结构，由于平面敏感膜层40的方阻低，图案化敏感膜层41的方阻高，因为高阻浆料中导电物少，导电物相互之间连接少，容易压敏层不均匀，用高低阻两层结构，电流通过高阻层在低阻层传输，低阻层电阻低，更加均匀，从而提升产品的一致性。
进一步地，使用图案化压敏膜层41，按压后，电阻先接触图案化压敏膜41层，需要再使用一部分力后才能接触平面敏感膜层40，使电阻变化率变得更为平缓，检测的力的范围更大，且平面敏感膜层41电阻比图案化敏感膜层40电阻层低，提高了电阻变化范围，传感器更易区分档位，从而会提高传感器的灵敏度，提升传感器的梯度，进而使得传感器能够具有更多的档位。
图3是根据本发明一个实施例的电阻式压力传感器的微结构压敏膜组俯视图。图4是根据本发明另一个实施例的电阻式压力传感器的微结构压敏膜组俯视图。图5是根据本发明一个实施例的电阻式压力传感器的多层微结构压敏膜组视图。在一个实施例中，如图3、图4和图5所示，该电阻式压力传感器包括第一基底1和第二基底2，在第一基底1上设置有电极层5，在第二基底2上设置有微结构压敏膜组4，且在第一基底1和第二基底2之间设置有胶层3，使得第一基底1和第二基底2在封装时能够形成间隔，从而使得电极层5与微结构压敏膜组4能够形成导通的电气回路。
此外，微结构压敏膜组4则包括平面敏感膜层40和图案化敏感膜层41，平面敏感膜层40通过旋涂法涂抹在第二基底2上，而图案化敏感膜层41则是在平面敏感膜层40上通过丝网印刷法制得，从而使得平面敏感膜层40和图案化敏感膜层41能够形成微结构压敏膜组4。
在本实施例中，通过设置平面敏感膜层40和图案化敏感膜层41，使得微结构压敏膜组4凹凸化结构，从而会提高传感器的灵敏度，提升传感器的梯度，进而使得传感器能够具有更多的档位。
进一步地，通过设置间隔胶层3一方面使得第一基底1和第二基底2能够有间隔的空间，从而使得第二基底2上的微结构压敏膜组4与第一基底1上的电极层5具有间隔；另一方面能够使得第一基底1和第二基底2之间具有缓冲空间，从而对第二基底2上得到微结构压敏膜组4起到保护左右；另外间隔胶层还可以起到对整个传感器密封封装作用，可以防水防尘。
在进一步的一个实施例中，如图3、图4和图5所示，微结构压敏膜组4可以具有多层结构，当微结构压敏膜组4具有多层结构时，其最内层为平面敏感膜层40，而第一层图案化敏感膜层41则构造在平面敏感膜层40上，第二层图案化敏感膜层41则构造在第一层图案化敏感膜层41上，第三层图案化敏感膜层41则构造在第二层图案化敏感膜层41上，依次类推，从而形成复合式微结构压敏膜组4。
此外，如图3、图4和图5所示，图案化敏感膜层41具有图案化结构，该图案化结构可为阵列布置，也可以为螺旋布置，只要使得图案化敏感膜层41与平面敏感膜层40具有凹凸化结构即可，这样使得微结构压敏膜组4在变化时，其与电极层5的接触面积就会发生改变，从而使得传感器能够实现导通。
具体来说，如图3、图4和图5所示，图案化敏感膜层41的结构可为阵列式布置结构，使图案化敏感膜层41与平面敏感膜层40能够产生凹凸化结构，即使得图案化敏感膜层41与平面敏感膜层40有高度差即可，这样，当微结构压敏膜组4发生形变时，微结构压敏膜组4与电极层5的接触面积发生改变，且微结构压敏膜组4中的平面敏感膜层40和图案化敏感膜层41与电极层5的接触面积不相同，从而使得传感器形成了多个连通档位。
当然了，图案化敏感膜层41也可以为螺旋状结构，使得图案化敏感膜层41与平面敏感膜层40具有凹凸的高度差即可，使微结构压敏膜组4能够在受力变形时与电极层5的接触面能够产生不同的电阻值即可。
此外，图案化敏感膜层41的方阻与平面敏感膜层40的方阻不同，优选地，图案化敏感膜层41的方阻阻值大于平面敏感膜层40的方阻阻值，且在图案化敏感膜层41具有多层结构时，每一层的图案化敏感膜层41的方阻均不一样，从而使得该微结构压敏膜组4更加灵敏。
在本实施例中，通过将微结构压敏膜组4设置成平面敏感膜层40和图案化敏感膜层41，使得微结构压敏膜组4具有凹凸化结构，从而使得传感器能够具有更多的档位，从而会提高传感器的灵敏度，提升传感器的梯度。
此外，通过设置不同方阻阻值的平面敏感膜层40和图案化敏感膜层41，使得微结构压敏膜组4在与电极层5接触时，其档位变化更加灵敏，从而提升了传感器的精度。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种电阻式压力传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
提供第一基底和第二基底；
在所述第一基底上形成电极层；
在所述第二基底上形成微结构压敏膜组，所述微结构压敏膜组由平面敏感膜层和至少一层图案化敏感膜层组成，所述微结构压敏膜组的最内层为平面敏感膜层，所述微结构压敏膜组的最外层为图案化敏感膜层，最外层的所述图案化敏感膜层与所述电极层之间具有间距，所述图案化敏感膜层是利用丝网印刷方法制备获得的。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述平面敏感膜层是利用旋涂法制备获得的。
3.一种电阻式压力传感器，其特征在于，包括：
第一基底和第二基底；
电极层，形成在所述第一基底上；
微结构压敏膜组，形成在所述第二基底上，所述微结构压敏膜组具有一个平面敏感膜层和至少一个图案化敏感膜层组成，所述微结构压敏膜组的最内层为所述平面敏感膜层，最外层为所述图案化敏感膜层，最外层的所述图案化敏感膜层与所述电极层之间具有间距，所述图案化敏感膜层是利用丝网印刷方法制备获得的。
4.根据权利要求3所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述图案化敏感膜层具有图案化结构。
5.根据权利要求4所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述图案化敏感膜层为多层时，多层具有不同图案化结构的图案化敏感膜层交替层叠。
6.根据权利要求4所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述图案化敏感膜层在所述平面敏感膜层上阵列布置。
7.根据权利要求4所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述图案化敏感膜层在所述图案化敏感膜层上螺旋布置。
8.根据权利要求6或7所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述图案化敏感膜层的方阻大于所述平面敏感膜层的方阻。
9.根据权利要求5所述的电阻式压力传感器，其特征在于，所述多层图案化敏感膜层中的每层所述的图案化敏感膜的方阻不同。
10.根据权利要求3所述的电阻式压力传感器，其特征在于，还包括间隔胶层，设置在所述第一基底和所述第二基底之间。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20230623 |
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| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |