CN213748845U - 一种压电传感器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种压电传感器，该压电传感器包括：压电驻极体；信号阵列单元，设置于压电驻极体的一侧表面上；绝缘层，绝缘层设置于压电驻极体表面未被信号阵列单元覆盖的区域；信号导线，信号导线设置于绝缘层上，信号导线与信号阵列单元连接。本申请所提供的压电传感器不受传感单元数量以及尺寸的限制，能够容纳更高密度的信号阵列单元，其产生的传感信号具有更高的精度和准确性。

Description

一种压电传感器

技术领域

本申请涉及功能材料技术领域，尤其是涉及一种压电传感器。

背景技术

压电驻极体是一种具有较高压电系数且柔性良好的新型功能材料，其对动态力具有较高的检测灵敏性，因而在传感器等领域具有巨大的应用潜力。基于压电驻极体的传感器具有厚度薄、柔性良好等特点，可应用于机器人、人工皮肤等领域。

在实际运用中，压电驻极体传感器多用于触觉、振动以及摩擦力等力的检测。现有技术中，若需要同时检测多个位置的触觉、振动以及摩擦力等力的变化，或者提高动态力检测的精度和准确性，通常将压电驻极体传感器设计成阵列结构。例如，将多个分立的压电驻极体传感单元排布组合成传感器阵列。这种方法的制备流程虽然简单，但如果用于制备高密度阵列结构的传感器，但获得的传感器的尺寸以及检测精度均会受到分立传感单元尺寸的限制以及影响。

实用新型内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种压电传感器，能够在保持柔性的基础上容纳高密度的信号阵列单元。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是提供一种压电传感器，该压电传感器包括：压电驻极体；信号阵列单元，设置于压电驻极体的一侧表面上；绝缘层，绝缘层设置于压电驻极体表面未被信号阵列单元覆盖的区域；信号导线，信号导线设置于绝缘层上，信号导线与信号阵列单元连接。

其中，信号阵列单元为多个金属电极。

其中，金属电极相互间隔且呈规则式排布。

其中，同一行或同一列金属电极的信号导线设置于该行或该列金属电极的同一侧。

其中，信号导线与绝缘层的厚度之和不大于信号阵列单元的厚度。

其中，压电驻极体为具有微孔结构的聚合物薄膜。

其中，压电传感器还包括：地线层与地线导线，地线层与地线导线设置于压电驻极体远离信号阵列单元的一侧表面上。

其中，地线层的位置与信号阵列单元的位置相对应。

其中，地线层的面积不小于信号阵列单元的总面积。

其中，压电传感器的厚度为10μm～1000μm。

本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请所提供的压电传感器，压电驻极体为完整不分立的薄膜，能够确保传感器的柔性，且由于压电驻极体的完整性，传感器不会受到分离传感单元尺寸的限制，其结构也不会被破坏；同时，由于信号导线设置于压电驻极体的绝缘层上，不会影响压电传感器的安装。由于本申请所提供的压电传感器不受传感单元数量以及尺寸的限制，故能够容纳更高密度的信号阵列单元，其产生的传感信号也具有更高的精度和准确性。

附图说明

图1是本申请压电传感器一实施方式的剖面结构示意图；

图2是本申请压电传感器一实施方式的俯视图；

图3是本申请压电传感器一实施方式的仰视图。

图4是本申请压电传感器的制备方法一实施方式的流程示意图；

图5是图4中步骤S41一优选实施方式的子流程图；

图6是图4中步骤S42一优选实施方式的子流程图；

图7a和图7b是本申请信号阵列单元在各个制备阶段的结构示意图；

图8是图4中步骤S43一优选实施方式的子流程图；

图9a和图9b是本申请绝缘层在各个制备阶段的结构示意图；

图10是图4中步骤S44一优选实施方式的子流程图；

图11a和图11b是步骤S102中镀膜处理完成后的信号导线的结构示意图；

图12是图4中步骤S45一优选实施方式的子流程图；

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，均属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上文清楚地表示其他含义，“多种”一般包含至少两种，但是不排除包含至少一种的情况。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

应当理解，本文中使用的术语“包括”、“包含”或者其他任何变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

压电驻极体是一种兼具压电特性和驻极体特性的新型功能材料。压电驻极体通常以聚合物为基体，表面镀有金属电极。这种材料的压电性源于聚合物材料内特殊的封闭孔洞结构和沉积在这些孔洞相对两壁上极性相反的空间电荷，结构上并不存在传统无机压电材料和有机压电聚合物材料中的固有电偶极子。

压电驻极体的工作原理是储存有电荷(偶极子)的微孔结构在外力的作用下产生形变，改变了电偶极矩，使得聚合物薄膜上所镀有的金属电极中的补偿电荷发生变化，从而对外表现出相应的电荷或电压信号，将压电效应传导给外部处理器。

这种基于聚合物材料的压电驻极体具有极高的压电系数，同时具有聚合物材料的一般特性，例如质量轻、厚度薄、韧性高、材料柔软易于弯折、适应各种环境、声阻抗与人体和水相匹配等等。因此，基于压电驻极体的诸多优势，其在高端声学、人工智能、生物传感以及安防医疗等领域的应用前景十分广阔。

一般的电阻、电容型传感器对静态力具有较好的检测灵敏性，而基于压电驻极体的传感器对动态力检测的信号特征具体为：在手指按压传感器的过程中，手指作用在传感器上的力逐渐增大，此时传感器输出尖波状的信号；当手指按压传感器的力稳定后，此时传感器输出信号为零；在手指松开传感器的过程中，手指作用在传感器上的力逐渐减小到最后为零，此时传感器输出与手指按压传感器输出的尖波方向相反的尖波。因此，与电阻型传感器、电容型传感器、以及基于压电陶瓷等传统压电材料的传感器相比，压电驻极体传感器不仅具有对动态力检测的高灵敏性，还具有较高压电系数以及柔性良好等特点。

在实际运用中，压电驻极体传感器多用于触觉、振动以及摩擦力等力的检测。现有技术中，若需要同时检测多个位置的触觉、振动以及摩擦力等力的变化，或者提高动态力检测的精度和准确性，通常将压电驻极体传感器设计成阵列结构。例如，将多个分立的压电驻极体传感单元组合成压电传感器阵列。

具体地，在压电驻极体薄膜上下两侧的对应位置镀上金属电极，就可获得压电驻极体传感单元，将多个分立的压电驻极体传感单元进行组合，可获得压电驻极体传感器阵列。这种制备阵列传感器的方法虽然简单，但如果用于制备高密度阵列结构的传感器，所获得的传感器的尺寸以及检测精度均会受到分立传感单元尺寸的限制以及影响。

例如，所需的压电传感器为高密度阵列结构，如果分立的传感单元的尺寸较大，则阵列中的传感单元数量较小，无法准确地检测各个位置的动态力；如果分立的传感单元的尺寸较小，就需要数量较多的传感器单元来组成阵列，阵列传感器中压电驻极体薄膜由多个碎片化的薄膜组成，会影响传感器阵列的柔性，相应地，其对动态力检测的精度和准确性也会降低。因此，在限制传感器阵列尺寸的情况下，传感器阵列中的分立传感单元的数量受到分立传感单元尺寸的限制，而这会进一步影响多位置动态力检测的精度和准确性。

同时，由于阵列传感器中的每个传感单元都需要连接信号输出导线，随着传感单元数量增多，阵列传感器的信号输出导线也随之增多，由于传感单元的尺寸较小，为了不影响检测，传感单元之间的距离也较小，在较小的空间内安装和连接多个导线是较为困难的操作，不利于阵列传感器的安装，也无法通过导线较好地将传感单元检测到的压电效应对外进行输出，对传感信号处理电路有比较大的影响。

基于上述情况，本申请提供一种压电传感器，能够在保持柔性的基础上容纳高密度的信号阵列单元。

本申请所提供的一种压电传感器包括：压电驻极体；信号阵列单元，设置于压电驻极体的一侧表面上；绝缘层，绝缘层设置于压电驻极体表面未被信号阵列单元覆盖的区域；信号导线，信号导线设置于绝缘层上，信号导线与信号阵列单元连接。

本申请所提供的压电传感器不受传感单元数量以及尺寸的限制，能够容纳更高密度的信号阵列单元，其产生的传感信号具有更高的精度和准确性。

下面结合附图和实施方式对本申请进行详细说明。

请参阅图1、图2以及图3，图1是本申请压电传感器一实施方式的剖面结构示意图；图2是本申请压电传感器一实施方式的俯视图；图3是本申请压电传感器一实施方式的仰视图。

本实施方式中，压电传感器10包括压电驻极体1、信号阵列单元31、绝缘层51以及信号导线32。

本实施方式中，信号阵列单元31设置于压电驻极体1的一侧表面上；绝缘层51设置于压电驻极体1表面未被信号阵列单元31覆盖的区域；信号导线32设置于绝缘层51上，信号导线32与信号阵列单元31连接。

请继续参阅图1，压电传感器10还包括地线层61以及地线导线62，地线层61与地线导线62设置于压电驻极体1远离信号阵列单元31的一侧表面上。

本实施方式中，压电驻极体1为完整不分立且具有微孔结构的聚合物薄膜。

其中，聚合物薄膜为具有优异介电性能的高分子聚合物。

具体地，聚合物材料包括聚丙烯(Polypropylene，PP)、氟化乙烯丙烯共聚物(Fluorinated Ethylene Propylene，FEP)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)中的至少一种。

在其他实施方式中，聚合物材料为其他具有优异介电性能的高分子聚合物，例如，聚三氟氯乙烯(Polychlorotrifluoroethylene，PCTFE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)以及聚乙烯(polyethylene，PE)等，本申请对此不作限制。

本实施方式中，信号阵列单元31位于完整不分立的压电驻极体1上，故压电驻极体1的完整性不会被破坏，压电传感器10的柔性不会受到影响，信号阵列单元31产生的传感信号具有较高的精度与准确性。

本实施方式中，信号阵列单元31为多个金属电极，金属电极相互间隔且呈规则式排布。

其中，金属电极的材料包括具有良好导电性能的金属，例如铝、金、银以及合金等，本申请对此不作限定。

本实施方式中，金属电极为方形结构。

在其他实施方式中，金属电极还可以为圆形结构，本申请对此不作限定。

本实施方式中，金属电极的数量、尺寸以及相邻金属电极之间的间距与压电驻极体1的尺寸有关。例如，当压电驻极体1的尺寸较小时，金属电极的尺寸可以为几毫米，相邻金属电极之间的间距为几毫米；当压电驻极体1的尺寸较大时，金属电极的尺寸可以为几十厘米，相邻金属电极之间的尺寸为几厘米。

本实施方式中，压电传感器10中的信号阵列单元31不会受到金属电极尺寸的限制，金属电极的尺寸及数量可根据压电驻极体1的尺寸变化，由于信号阵列单元31的密度不受分立传感单元尺寸的影响，故信号阵列单元31的检测精度也不会受影响。

本实施方式中，绝缘层51与信号阵列单元31中的金属电极相邻设置。

其中，绝缘层51的材料包括具有绝缘性的高分子聚合物。

本实施方式中，绝缘层51的材料为聚对二甲苯。

其中，聚对二甲苯对几乎所有腐蚀性介质和溶剂都具有极高的耐受性。如果聚对二甲苯层的厚度较低，其透水性也非常低。此外，聚对二甲苯的耐老化性非常高。聚对二甲苯作为绝缘层51的材料，可覆盖最细微的结构，其设置于压电驻极体1的表面上，能够确保压电效应只通过信号阵列单元31中的金属电极传导。

在其他实施方式中，绝缘层51的材料还可以为聚一氯对二甲苯和/或聚二氯对二甲苯等，本申请对此不作限定。

本实施方式中，同一行或同一列金属电极的信号导线32设置于该行或该列金属电极的同一侧。

具体地，信号阵列单元31中位于同一行的各金属电极的输出端口均为同一侧，信号导线32与各金属电极的输出端口连接，故位于同一行的金属电极连接的信号导线32均设置于该行金属电极的同一侧。

又或者，信号阵列单元31中位于同一列的各金属电极的输出端口均为同一侧，信号导线32与各金属电极的输出端口连接，故位于同一列的金属电极连接的信号导线32均设置于该列金属电极的同一侧，本申请对此不作限定。

由于本实施方式中的压电驻极体1为完整不分立的薄膜，且信号阵列单元31与信号导线32均直接设置于压电驻极体1上，故有利于信号导线32与外部柔性导线的连接，不会出现信号导线32布局混乱而影响电信号传输的问题。

本实施方式中，信号导线32与绝缘层51的厚度之和不大于信号阵列单元31的厚度，以使信号导线32能够很好地与信号阵列单元31连接。

本实施方式中，地线层61的位置与信号阵列单元31的位置相对应。

其中，地线层61的面积不小于信号阵列单元31的总面积，以使地线层61能够覆盖信号阵列单元31中的全部金属电极，从而提高信号阵列单元31检测的灵敏性以及准确性。

本实施方式中，地线层61的一侧设置有地线导线62，用于提供参考信号，使压电传感器10对外传输的电信号具有更高的精度与准确性。

本实施方式中，压电传感器10的厚度为10μm～1000μm。

具体地，压电传感器10的厚度与压电驻极体1、信号阵列单元31、信号导线32、绝缘层51以及地线层61的厚度有关。

在一个可选的实施方式中，当压电传感器10的厚度为10μm时，可应用于人造皮肤。

在另一个可选的实施方式中，当压电传感器10的厚度为800μm时，可应用于智能穿戴设备。

区别于现有技术，本申请所提供的压电传感器，由于压电驻极体为完整不分立的整体薄膜，故压电驻极体的完整性不会被破坏，也不会受到分离传感单元尺寸的限制，其结构也不会被破坏；且信号导线直接设置于压电驻极体表面的绝缘层上，故不会影响压电传感器的安装，同时由于信号导线均设置于同一列或同一行金属电极的一侧，有利于信号导线与外部柔性导线连接，不会出现信号导线布局混乱而影响电信号传输的问题。本申请所提供的压电传感器柔性良好，且不受传感单元数量以及尺寸的限制，能够容纳更高密度的信号阵列单元，对动态力的检测具有较高灵敏度，其产生的传感信号具有更高的精度和准确性。

本申请所提供的压电传感器可应用于假肢手、机器人、人造皮肤的触觉以及振动等信号检测，还能作为一种传感器应用于其他领域的力信号检测。

在一个具体的实施场景中，压电传感器包含高密度且尺寸较小的信号阵列单元，当压电传感器应用于振动检测时，高密度的信号阵列单元可以检测到更准确的振动位置。

在另一个具体的实施场景中，压电传感器包含高密度且尺寸较小的信号阵列单元，当压电传感器应用于人造皮肤时，高密度的信号阵列单元可以实时准确地感知外界环境中的应力变化，从而实现模拟、还原甚至取代机体皮肤的目的，可应用于烧伤病人的治疗。

对应地，本申请实施例提供了一种压电传感器的制备方法。

请参阅图4，图4是本申请压电传感器的制备方法一实施方式的流程示意图。如图4所示，在本实施方式中，该方法包括：

S41：提供压电驻极体。

本实施方式中，压电驻极体为完整不分立的整体薄膜。

S42：在压电驻极体的一侧表面上设置信号阵列单元。

S43：在压电驻极体表面未被信号阵列单元覆盖的区域设置绝缘层。

S44：在绝缘层上制作信号导线，并使信号导线与信号阵列单元连接。

本实施方式中，在绝缘层上制作信号导线，能够避免信号导线被压电驻极体影响，使信号导线只与信号阵列单元连接，将信号阵列单元检测到的压电效应对外传输。

S45：在压电驻极体远离信号阵列单元的一侧表面上设置地线层与地线导线，以获得压电传感器。

区别于现有技术，本实施方式中，在完整不分立的压电驻极体薄膜上制备阵列传感器，不会破坏压电驻极体的完整性，传感器阵列的柔性不会受到影响；同时，还可以根据压电驻极体薄膜的尺寸制备信号阵列单元，不会受到传感单元尺寸的限制，可以提高传感器中阵列单元的密度；且由于信号导线直接设置在绝缘层上，解决了多导线之间的安装及信号传输的问题，能够提高传感信号的精度和准确性。

进一步请参阅图5，图5是图4中步骤S41一优选实施方式的子流程图。如图5所示，在本实施方式中，该方法包括：

S51：准备聚合物薄膜，对聚合物薄膜进行处理，以使聚合物薄膜具有微孔结构。

本实施方式中，聚合物薄膜为具有优异介电性能的高分子聚合物。

其中，聚合物材料包括聚丙烯(Polypropylene，PP)、氟化乙烯丙烯共聚物(Fluorinated Ethylene Propylene，FEP)、聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)中的至少一种。

在其他实施方式中，聚合物材料为其他具有优异介电性能的高分子聚合物，例如，聚三氟氯乙烯(Polychlorotrifluoroethylene，PCTFE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate，PET)以及聚乙烯(polyethylene，PE)等，本申请对此不作限制。

本实施方式中，可通过膨化法、模板法以及刻蚀法使聚合物薄膜具有孔洞结构，本申请对此不作限定。

S52：对具有微孔结构的聚合物薄膜进行极化处理，以使微孔结构的相对两壁上具有极性相反的空间电荷。

本实施方式中，可通过电晕极化法和/或电子束辐照极化法对具有微孔结构的聚合物薄膜进行极化处理，以使微孔结构的相对两壁上具有极性相反的空间电荷，形成压电驻极体，本申请对具体的极化处理方法不作限定。

本实施方式中，选取经过了电荷急剧衰减期后的压电驻极体用于传感器的制作。

具体地，极化处理得到的压电驻极体，会有一个电荷急剧衰减期，在电荷急剧衰减期内，压电驻极体中的微孔结构所储存的电荷会急剧减少，在电荷急剧衰减期后，微孔结构表面的电荷衰减趋势逐渐变缓，电荷衰减量越来越小，压电驻极体表面的电荷值最后稳定在一定范围内。

进一步地，电荷急剧衰减期的时间长短与聚合物材料的性质、极化条件等有关，不同材料制作的压电驻极体的稳定范围存在差别，通过对压电驻极体的表面电位进行测量，可获取电荷处于稳定值的压电驻极体。

在一个可选的实施方式中，可通过静电感应法、电容探针法、动态电容法以及补偿法测量驻极体的表面电位，本申请对此不作限定。

请参阅图6，图6是图4中步骤S42一优选实施方式的子流程图。如图6所示，在本实施方式中，该方法包括：

S61：基于信号阵列单元的设定参数制备信号层掩膜板。

本实施方式中，信号阵列单元的设定参数包括压电传感器所需的信号传感单元的数量、尺寸以及相邻信号传感单元之间的间距。

其中，信号阵列单元的设定参数可根据实际应用场景确定。例如，当压电驻极体薄膜尺寸较小时，高密度阵列传感器中的信号传感单元的尺寸可以相应地设置为几毫米，相邻信号传感单元之间的间距也设置为几毫米；当压电驻极体薄膜尺寸较大时，高密度阵列传感器中的信号传感单元的尺寸可以相应地设置为几十厘米，相邻信号传感单元之间的间距可以设置为几厘米。

本实施方式中，首先根据压电传感器阵列所需的信号单元数量以及压电驻极体的尺寸设置信号阵列单元的设定参数，再基于信号阵列单元的设定参数制备信号层掩膜板。

S62：将信号层掩膜板置于压电驻极体的一侧表面上，控制金属颗粒沉积到压电驻极体表面，以形成信号阵列单元。

具体地，请参阅图7a和图7b，图7a和图7b是本申请信号阵列单元在各个制备阶段的结构示意图。其中，图7a是步骤S62中进行镀膜处理时的剖面图与俯视图，图7b是步骤S62中完成镀膜处理后的剖面图与俯视图。

如图7a以及图7b所示，在本实施方式中，在根据压电驻极体1的尺寸确定信号阵列单元31中所需的信号传感单元数量、尺寸以及相邻信号传感单元之间的间距等设定参数后，再基于信号阵列单元31的设定参数制备信号层掩膜板2，将信号层掩膜板2放置在压电驻极体1的一侧表面，控制金属颗粒30沉积到压电驻极体1表面，以在未被信号层掩膜板2覆盖的区域形成信号阵列单元31。

本实施方式中，信号阵列单元31为多个金属电极，即每一个金属电极为一个信号传感单元。

本实施方式中，金属电极相互间隔且呈规则式排布。

本实施方式中，金属颗粒30为具有良好导电性能的金属，例如铝、金、银以及合金等，本申请对此不作限定。

本实施方式中，可通过磁控溅射和/或化学气相沉积等镀膜方法控制金属颗粒30沉积到压电驻极体1上，本申请对此不作限定。

请参阅图8，图8是图4中步骤S43一优选实施方式的子流程图。如图8所示，在本实施方式中，该方法包括：

S81：基于信号阵列单元的设定参数制备信号层遮盖板。

本实施方式中，信号层遮盖板用于遮盖制备好的信号阵列单元。

S82：利用信号层遮盖板对信号阵列单元进行遮盖处理后，控制高分子聚合物颗粒沉积到压电驻极体表面，以形成绝缘层。

本实施方式中，在制备绝缘层前，在信号阵列单元上覆盖对应尺寸的信号层遮盖板，是为了避免高分子聚合物颗粒在形成绝缘层的过程中沉积到信号阵列单元表面，从而影响信号阵列单元的导电性能。

具体地，请参阅图9a和图9b，图9a和图9b是本申请绝缘层在各个制备阶段的结构示意图。其中，图9a是步骤S82中进行镀膜处理时的剖面图与俯视图，图9b是步骤S82中完成镀膜处理后的剖面图与俯视图。

如图9a以及图9b所示，在本实施方式中，在已形成信号阵列单元31的压电驻极体1表面覆盖信号层遮盖板4，使信号层遮盖板4正好覆盖在信号阵列单元31上。进一步地，控制高分子聚合物颗粒50沉积到压电驻极体1表面，以在未被信号层遮盖板4覆盖的区域形成绝缘层51。

本实施方式中，高分子聚合物颗粒50为聚对二甲苯。

其中，聚对二甲苯对几乎所有腐蚀性介质和溶剂都具有极高的耐受性。如果聚对二甲苯层的厚度较低，其透水性也非常低。此外，聚对二甲苯的耐老化性非常高。聚对二甲苯作为绝缘层51的材料，可覆盖最细微的结构，其设置于压电驻极体1的表面上，能够确保压电效应只通过信号阵列单元31中的金属电极传导。

在其他实施方式中，高分子聚合物颗粒50还可以为聚一氯对二甲苯和/或聚二氯对二甲苯等，本申请对此不作限定。

本实施方式中，可通过磁控溅射和/或化学气相沉积等镀膜方法控制高分子聚合物颗粒50沉积到压电驻极体1上。

请参阅图10，图10是图4中步骤S44一优选实施方式的子流程图。如图10所示，在本实施方式中，该方法包括：

S101：基于信号阵列单元制备与信号阵列单元连接的信号导线掩膜板。

本实施方式中，首先根据信号阵列单元预设与信号阵列单元中每个金属电极分别连接的信号导线的形状，再基于信号导线的形状以及信号导线与金属电极的连接方式制备信号导线掩膜板。

本实施方式中，将信号阵列单元中处于同一行或同一列金属电极的输出端口均设置在该行或该列金属电极的同一侧，而后续制备的信号导线通过输出端口与金属电极的输出端口连接，从而能够使信号导线均位于某一行或某一列金属电极的同一侧。

S102：将信号导线掩膜板置于信号阵列单元与绝缘层上，控制金属颗粒沉积到信号阵列单元与绝缘层的表面，以形成与信号阵列单元连接的信号导线。

本实施方式中，沉积到绝缘层上的金属颗粒用于形成信号导线，沉积到信号阵列单元上的金属颗粒用于与信号导线形成连接，以使信号导线将信号阵列单元检测到的压电效应传输至外部处理器。

本实施方式中，金属颗粒为具有良好导电性能的金属，例如铝、金、银以及合金等，本申请对此不作限定。

本实施方式中，可通过磁控溅射和/或化学气相沉积等镀膜方法控制金属颗粒沉积到压电驻极体上，本申请对此不作限定。

具体地，请参阅图11a和图11b，图11a和图11b是步骤S102中镀膜处理完成后的信号导线的结构示意图。其中，图11a是步骤S102中镀膜处理完成后的信号导线的俯视图，图11b是步骤S102中镀膜处理完成后的信号导线的剖面图。

如图11a和图11b所示，沉积到绝缘层51上的金属颗粒30用于形成信号导线32，沉积到信号阵列单元31上的金属颗粒30用于与信号导线32形成连接，由于信号导线32形成于绝缘层51上，且与信号阵列单元31中的各金属电极连接，可确保信号导线32只用于传输信号阵列单元31产生的电信号。

进一步地，由于信号阵列单元31中处于同一行或同一列金属电极的输出端口均设置该行或该列金属电极的同一侧，而信号导线32通过输出端口与金属电极的输出端口连接，故信号导线32均位于某一行或某一列金属电极的同一侧，这样设置有利于信号导线32与外部柔性导线连接，不会出现信号导线32布局混乱而影响电信号传输的问题。

请参阅图12，图12是图4中步骤S45一优选实施方式的子流程图。如图12所示，在本实施方式中，该方法包括：

S121：控制金属颗粒沉积到压电驻极体远离信号阵列单元的一侧表面，以形成地线层。

其中，由于信号阵列单元的接地端可共地，故压电驻极体远离信号阵列单元的一侧表面可通过镀膜形成地线层。

本实施方式中，地线层的位置与信号阵列单元的位置相对应，以使地线层能够覆盖全部金属电极，从而提高信号阵列单元检测的灵敏性以及准确性。

本实施方式中，金属颗粒为具有良好导电性能的金属，例如铝、金、银以及合金等，本申请对此不作限定。

本实施方式中，可通过磁控溅射和/或化学气相沉积等镀膜方法控制金属颗粒沉积到压电驻极体远离信号阵列单元的一侧表面上，本申请对此不作限定。

S122：基于地线导线与地线层的连接方式制备地线导线掩膜板。

S123：将地线导线掩膜板置于地线层所在的压电驻极体表面上，控制金属颗粒沉积到压电驻极体表面形成与地线层连接的地线导线，以获得压电传感器。

本实施方式中，通过控制压电驻极体1、信号阵列单元31、信号导线32、绝缘层51以及地线层61的厚度，能够将压电传感器60的厚度控制在10μm～1000μm。

区别于现有技术，本申请所提供的压电传感器的制备方法，不会破坏压电驻极体的完整性，压电驻极体为完整不分立的整体薄膜，不会受到分离传感单元尺寸的限制，其结构也不会被破坏；且信号导线设置在压电驻极体的绝缘层上，不会影响压电传感器的安装，同时信号导线均设置在处于同一列或同一行的金属电极的同一侧，有利于信号导线与外部柔性导线连接，不会出现信号导线布局混乱而影响电信号传输的问题。通过上述方式，本申请能够降低传感单元数量以及尺寸对压电传感器的尺寸的限制，以及减小传感单元数量以及尺寸对检测精度的影响，通过提高传感器中阵列单元的密度，以及精巧设置信号导线的连接方式，进一步提高传感信号的精度和准确性。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种压电传感器，其特征在于，包括：

压电驻极体；

信号阵列单元，设置于所述压电驻极体的一侧表面上；

绝缘层，所述绝缘层设置于所述压电驻极体表面未被所述信号阵列单元覆盖的区域；

信号导线，所述信号导线设置于所述绝缘层上，所述信号导线与所述信号阵列单元连接。

2.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述信号阵列单元为多个金属电极。

3.根据权利要求2所述的压电传感器，其特征在于，所述金属电极相互间隔且呈规则式排布。

4.根据权利要求2所述的压电传感器，其特征在于，同一行或同一列所述金属电极的所述信号导线设置于该行或该列所述金属电极的同一侧。

5.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述信号导线与所述绝缘层的厚度之和不大于所述信号阵列单元的厚度。

6.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述压电驻极体为具有微孔结构的聚合物薄膜。

7.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述压电传感器还包括：地线层与地线导线，所述地线层与所述地线导线设置于所述压电驻极体远离所述信号阵列单元的一侧表面上。

8.根据权利要求7所述的压电传感器，其特征在于，所述地线层的位置与所述信号阵列单元的位置相对应。

9.根据权利要求8所述的压电传感器，其特征在于，所述地线层的面积不小于所述信号阵列单元的总面积。

10.根据权利要求1所述的压电传感器，其特征在于，所述压电传感器的厚度为10μm～1000μm。

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