CN208780369U - 两层式柔性压力传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种两层式柔性压力传感器，旨在解决常见柔性压力传感器多为三层结构、制作流程复杂、制作成本高的问题，其技术方案要点是，包括：第一薄膜层，第一薄膜层上印刷有第一导电层；第二薄膜层，第二薄膜层上印刷有的第二导电层，局部按压两层式柔性压力传感器时第二导电层与第一导电层相接触以实现信号输入功能，此时两层式柔性压力传感器处于工作状态下；以及设于第一薄膜层或者第二薄膜层上的、由多个绝缘凸点所组成的绝缘隔离层，两层式柔性压力传感器处于工作状态下时第一导电层和第二导电层被绝缘隔离层所隔开。达到该两层式柔性压力传感器的制作流程相对简单、制作成本相对较低的目的。

Description

两层式柔性压力传感器

技术领域

本实用新型涉及压力传感器的设计和制作技术领域，特别涉及一种两层式柔性压力传感器。

背景技术

柔性压力传感器是能感受压力信号，并能按照一定的规律将压力信号转换成可用的输出的电信号的器件。其广泛应用于各种电子产品，从车辆座椅到笔记本电脑，工业控制和医疗设备的占位感应、压力感知、人机交互、智能机器人、可穿戴设备、电子乐器等众多行业。

柔性压力传感器种类较多，根据分为点传感器，线性电位器，操纵杆和早期的触摸面板等。现有的点传感器绝大部分为三层薄膜结构，上下两层有电路图层，中间一层为隔离层，用于将两层的电路隔离。隔离层上分布均匀的小孔，上下膜之间压力变化时会有不同，上下层之间的电路会通过小孔连接，导致电流变化，以实现不同的信号输入。

但是这种三层式结构，需要专门定制相应规格的隔离层，而且隔离层上需要针对性开孔，从材料到模具设计，无形之中整个制作流程变得更加复杂，相应的制作成本很高，故而有待改进。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的是提供一种两层式柔性压力传感器，至少在一定程度上解决上述技术问题之一，具有制作流程相对简单、制作成本相对较低的优点。

本实用新型第一方面提供一种两层式柔性压力传感器，包括：

第一薄膜层，所述第一薄膜层上印刷有第一导电层；

第二薄膜层，所述第二薄膜层上印刷有的第二导电层，局部按压所述两层式柔性压力传感器时所述第二导电层与所述第一导电层相接触以实现信号输入功能，此时所述两层式柔性压力传感器处于工作状态下；

以及设于所述第一薄膜层或者所述第二薄膜层上的、由多个绝缘凸点所组成的绝缘隔离层，所述两层式柔性压力传感器处于工作状态下时所述第一导电层和所述第二导电层被所述绝缘隔离层所隔开。

实现上述方案的两层式柔性压力传感器，与常见的三层式柔性压力传感器相比，去除了常规的薄膜状的隔离层，而采用由多个绝缘凸点所组成的绝缘隔离层来将第一导电层和第二导电层隔离开，通过绝缘凸点的支撑作用以达到常态下第一导电层和第二导电层分离效果，在两层式柔性压力传感器受到局部按压时，因第一薄膜层和第二薄膜层会产生形变，又可以确保第一导电层和第二导电层局部接触以实现信号输入，十分方便；同时无需专门定制相应规格的隔离层，更无需针对性开孔，多个绝缘凸点制作工艺简单而且成本较低，从而从整体上简化了该两层式柔性压力传感器的制作流程，也降低了生产成本。

进一步地，所述第一导电层在所述第一薄膜层上形成的图案包括：第一感应区域和第一接线区域；

所述第二导电层在所述第一薄膜层上形成的图案包括：与所述第一感应区域部分重合或交叉的第二感应区域，以及与所述第一接线区域错位布置的第二接线区域。

实现上述方案的两层式柔性压力传感器，第一感应区域和第二感应区域交叉重合以实现信号输入功能，第一接线区域和第二接线区域错位布置有利于信号稳定输出，这种将第一导电层和第二导电层进行区分设计有利于提升该两层式柔性压力传感器的精准度。

进一步地，所述第一感应区域和所述第二感应区域均呈圆形状。

实现上述方案的两层式柔性压力传感器，圆形状的第一感应区域和第二感应区域可作为一种优化方案，相同面积下可以适当在第一感应区域和第二感应区域上设计更多的信号输入点，进一步提升该两层式柔性压力传感器的精准度。

进一步地，所述第一感应区域包括：第一导电外圈，多根横向均匀间隔布置于所述第一导电外圈内的横向导电线条，以及多根斜向交叉布置于所述第一导电外圈内的第一斜向导电线条；

所述第二感应区域包括：第二导电外圈，多根纵向均匀间隔布置于所述第二导电外圈内的纵向导电线条，以及多根斜向交叉布置于所述第二导电外圈内的第二斜向导电线条。

实现上述方案的两层式柔性压力传感器，上述设计进一步增加了第一感应区域和第二感应区域上的交叉接触点（即信号输入点），进一步提升该两层式柔性压力传感器的精准度。

进一步地，所述第一斜向导电线条至少设置有三根，且其交叉重合点位于所述第一导电外圈的圆心；

所述第二斜向导电线条至少设置有三根，且其交叉重合点位于所述第二导电外圈的圆心。

实现上述方案的两层式柔性压力传感器，上述设计进一步增加了第一感应区域和第二感应区域上的交叉接触点（即信号输入点），进一步提升该两层式柔性压力传感器的精准度。

进一步地，所述第一薄膜层和所述第一薄膜层由聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或者聚酯薄膜制成。

实现上述方案的两层式柔性压力传感器，聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或者聚酯薄膜均为市场上常见的薄膜材料，取材方便，且耐磨性好，耐燃自熄，电绝缘性好。

进一步地，所述第一导电层和所述第二导电层的印刷浆料选用片状颗粒导电银浆、圆形颗粒导电银浆、纳米导电银浆、透明导电银浆、石墨烯导电银浆、导电碳浆和石墨烯导电碳浆中的一种或多种。

实现上述方案的两层式柔性压力传感器，不同种类的印刷浆料具有不同的方阻，在同样的印刷条件下，可以印刷出不同阻值的调节段；纳米导电银浆的方阻较小，所在信号线路被触发时产生的电流较大，而非导电绝缘油墨具有很大的电阻，所在信号线路产生的电流较小，电流范围通过印刷浆料的选择，控制在较大的范围内，适用性广，加工时只需要更换印刷的印刷浆料即可；混合印刷浆料可以更大范围的调节方阻，精确控制射频回路内的电流，调节信号范围；石墨烯导电碳浆具有比导电碳浆小的电阻率，同时印刷后具有良好的固化状态与耐热性能，力学性能增强；石墨烯导电银浆中石墨烯与纳米银之间的距离小于石墨烯片层之间的距离以及纳米银之间的距离，进一步降低电阻率，导电性好；采用导电碳浆和导电银浆混合可以减少导电银浆的使用，大幅度降低成本；采用多种印刷浆料的情况下，在同样的粒径等级下，印刷浆料内颗粒间隙可以被相互填充，单位体积导电材料的占比增加，可以进一步降低电阻率。

进一步地，所述两层式柔性压力传感器还包括：用于将所述第一薄膜层和所述第一薄膜层固定连接的、和所述第一导电层和所述第二导电层电连接的端子接头。

实现上述方案的两层式柔性压力传感器，端子接头的设计既具有固定第一薄膜层和第一薄膜层的作用，又方便该两层式柔性压力传感器与其他电器配件相装配。

综上所述，本实用新型实施例具有以下有益效果：

其一，无需专门定制相应规格的隔离层，更无需针对性开孔，多个绝缘凸点制作工艺简单而且成本较低，从而从整体上简化了该两层式柔性压力传感器的制作流程，也降低了生产成本；

其二，第一感应区域和第二感应区域交叉重合以实现信号输入功能，第一接线区域和第二接线区域错位布置有利于信号稳定输出，这种将第一导电层和第二导电层进行区分设计有利于提升该两层式柔性压力传感器的精准度。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构示意图。

附图标记：1、第一薄膜层；2、第一导电层；21、第一感应区域；211、第一导电外圈；212、横向导电线条；213、第一斜向导电线条；22、第一接线区域；3、第二薄膜层；4、第二导电层；41、第二感应区域；411、第二导电外圈；412、纵向导电线条；413、第二斜向导电线条；42、第二接线区域；5、绝缘凸点；6、端子接头。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种两层式柔性压力传感器，结合图1所示，包括：第一薄膜层1、第一导电层2、第二薄膜层3、第二导电层4、绝缘隔离层以及端子接头6。第一导电层2印刷在第一薄膜层1上，第二导电层4印刷在第二薄膜层3上。

端子接头6具体为金属铁片制成且用于将第一薄膜层1和第一薄膜层1固定连接，同时端子接头6与第一导电层2、第二导电层4电连接。端子接头6的设计既具有固定第一薄膜层1和第一薄膜层1的作用，又方便该两层式柔性压力传感器与其他电器配件相装配。

第一薄膜层1和第一薄膜层1由聚乙烯薄膜制成，在其他实施例中一薄膜层和第一薄膜层1的制作材料还可以为聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或者聚酯薄膜。聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或者聚酯薄膜均为市场上常见的薄膜材料，取材方便，且耐磨性好，耐燃自熄，电绝缘性好。

第一导电层2和第二导电层4的印刷浆料选用石墨烯导电银浆，在其他实施例中印刷浆料还可以选用片状颗粒导电银浆、圆形颗粒导电银浆、纳米导电银浆、透明导电银浆、导电碳浆和石墨烯导电碳浆中的一种或多种。不同种类的印刷浆料具有不同的方阻，在同样的印刷条件下，可以印刷出不同阻值的调节段；纳米导电银浆的方阻较小，所在信号线路被触发时产生的电流较大，而非导电绝缘油墨具有很大的电阻，所在信号线路产生的电流较小，电流范围通过印刷浆料的选择，控制在较大的范围内，适用性广，加工时只需要更换印刷的印刷浆料即可；混合印刷浆料可以更大范围的调节方阻，精确控制射频回路内的电流，调节信号范围；石墨烯导电碳浆具有比导电碳浆小的电阻率，同时印刷后具有良好的固化状态与耐热性能，力学性能增强；石墨烯导电银浆中石墨烯与纳米银之间的距离小于石墨烯片层之间的距离以及纳米银之间的距离，进一步降低电阻率，导电性好；采用导电碳浆和导电银浆混合可以减少导电银浆的使用，大幅度降低成本；采用多种印刷浆料的情况下，在同样的粒径等级下，印刷浆料内颗粒间隙可以被相互填充，单位体积导电材料的占比增加，可以进一步降低电阻率。

局部按压两层式柔性压力传感器时第二导电层4与第一导电层2相接触以实现信号输入功能，此时两层式柔性压力传感器处于工作状态下；绝缘隔离层设于第一薄膜层1上，在其他实施例中绝缘隔离层还可以设置在第二薄膜层3上，绝缘隔离层由多个绝缘凸点5所组成，两层式柔性压力传感器处于工作状态下时第一导电层2和第二导电层4被绝缘隔离层所隔开。

与常见的三层式柔性压力传感器相比，去除了常规的薄膜状的隔离层，而采用由多个绝缘凸点5所组成的绝缘隔离层来将第一导电层2和第二导电层4隔离开，通过绝缘凸点5的支撑作用以达到常态下第一导电层2和第二导电层4分离效果，在两层式柔性压力传感器受到局部按压时，因第一薄膜层1和第二薄膜层3会产生形变，又可以确保第一导电层2和第二导电层4局部接触以实现信号输入，十分方便；同时无需专门定制相应规格的隔离层，更无需针对性开孔，多个绝缘凸点5制作工艺简单而且成本较低，从而从整体上简化了该两层式柔性压力传感器的制作流程，也降低了生产成本。

第一导电层2在第一薄膜层1上形成的图案包括：第一感应区域21和第一接线区域22；第二导电层4在第一薄膜层1上形成的图案包括：与第一感应区域21部分重合或交叉的第二感应区域41，以及与第一接线区域22错位布置的第二接线区域42。第一感应区域21和第二感应区域41交叉重合以实现信号输入功能，第一接线区域22和第二接线区域42错位布置有利于信号稳定输出，这种将第一导电层2和第二导电层4进行区分设计有利于提升该两层式柔性压力传感器的精准度。

第一感应区域21和第二感应区域41均呈圆形状。圆形状的第一感应区域21和第二感应区域41可作为一种优化方案，相同面积下可以适当在第一感应区域21和第二感应区域41上设计更多的信号输入点，进一步提升该两层式柔性压力传感器的精准度。

第一感应区域21包括：第一导电外圈211，多根横向均匀间隔布置于第一导电外圈211内的横向导电线条212，以及多根斜向交叉布置于第一导电外圈211内的第一斜向导电线条213，第一斜向导电线条213设置有三根，且其交叉重合点位于第一导电外圈211的圆心，当然第一斜向导电线条213的根数在其他实施例中可以更多；第二感应区域41包括：第二导电外圈411，多根纵向均匀间隔布置于第二导电外圈411内的纵向导电线条412，以及多根斜向交叉布置于第二导电外圈411内的第二斜向导电线条413，第二斜向导电线条413设置有三根，且其交叉重合点位于第二导电外圈411的圆心，当然第二斜向导电线条413的根数在其他实施例中可以更多。上述设计进一步增加了第一感应区域21和第二感应区域41上的交叉接触点（即信号输入点），进一步提升该两层式柔性压力传感器的精准度。

以上所述的实施方式，并不构成对该技术方案保护范围的限定。任何在上述实施方式的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在该技术方案的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种两层式柔性压力传感器，其特征在于，包括：

第一薄膜层(1)，所述第一薄膜层(1)上印刷有第一导电层(2)；

第二薄膜层(3)，所述第二薄膜层(3)上印刷有的第二导电层(4)，局部按压所述两层式柔性压力传感器时所述第二导电层(4)与所述第一导电层(2)相接触以实现信号输入功能，此时所述两层式柔性压力传感器处于工作状态下；

以及设于所述第一薄膜层(1)或者所述第二薄膜层(3)上的、由多个绝缘凸点(5)所组成的绝缘隔离层，所述两层式柔性压力传感器处于工作状态下时所述第一导电层(2)和所述第二导电层(4)被所述绝缘隔离层所隔开。

2.根据权利要求1所述的两层式柔性压力传感器，其特征在于，

所述第一导电层(2)在所述第一薄膜层(1)上形成的图案包括：第一感应区域(21)和第一接线区域(22)；

所述第二导电层(4)在所述第一薄膜层(1)上形成的图案包括：与所述第一感应区域(21)部分重合或交叉的第二感应区域(41)，以及与所述第一接线区域(22)错位布置的第二接线区域(42)。

3.根据权利要求2所述的两层式柔性压力传感器，其特征在于，所述第一感应区域(21)和所述第二感应区域(41)均呈圆形状。

4.根据权利要求3所述的两层式柔性压力传感器，其特征在于，

所述第一感应区域(21)包括：第一导电外圈(211)，多根横向均匀间隔布置于所述第一导电外圈(211)内的横向导电线条(212)，以及多根斜向交叉布置于所述第一导电外圈(211)内的第一斜向导电线条(213)；

所述第二感应区域(41)包括：第二导电外圈(411)，多根纵向均匀间隔布置于所述第二导电外圈(411)内的纵向导电线条(412)，以及多根斜向交叉布置于所述第二导电外圈(411)内的第二斜向导电线条(413)。

5.根据权利要求4所述的两层式柔性压力传感器，其特征在于，

所述第一斜向导电线条(213)至少设置有三根，且其交叉重合点位于所述第一导电外圈(211)的圆心；

所述第二斜向导电线条(413)至少设置有三根，且其交叉重合点位于所述第二导电外圈(411)的圆心。

6.根据权利要求1所述的两层式柔性压力传感器，其特征在于，所述第一薄膜层(1)和所述第一薄膜层(1)由聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚氯乙烯薄膜或者聚酯薄膜制成。

7.根据权利要求1所述的两层式柔性压力传感器，其特征在于，所述第一导电层(2)和所述第二导电层(4)的印刷浆料选用片状颗粒导电银浆、圆形颗粒导电银浆、纳米导电银浆、透明导电银浆、石墨烯导电银浆、导电碳浆和石墨烯导电碳浆中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的两层式柔性压力传感器，其特征在于，所述两层式柔性压力传感器还包括：用于将所述第一薄膜层(1)和所述第一薄膜层(1)固定连接的、和所述第一导电层(2)和所述第二导电层(4)电连接的端子接头(6)。