一种高灵敏度柔性压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及传感器技术领域，尤其涉及一种高灵敏度柔性压力传感器及其制备方法。高灵敏度柔性压力传感器包括下基底层、电极层、粘合层、敏感层和上基底层，所述电极层设置于下基底层的上表面，所述敏感层设置于上基底层的下表面；所述粘合层设置于电极层和敏感层之间以及电极层的两端和敏感层的两端，所述电极层和敏感层分别采用第一导电织布和第二导电织布制成。相比于普通的薄膜压力传感器，本发明专利技术能够得到具有高灵敏度的薄膜柔性压力传感器，传感器低至10Pa的力下即可触发；相比于现有的制备高灵敏度的薄膜压力传感器，本发明专利技术的柔性压力传感器的结构简单，其制备方法工艺简单、成本较低，利于工业化生产。利于工业化生产。利于工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种高灵敏度柔性压力传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种高灵敏度柔性压力传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技的不断发展，万物智能化的趋势势不可挡。触觉是人类主动感知和响应外部世界及其他个体最直接、关键的感官渠道，近年已成为交互设计、万物智能化的热点主题。在检测产品使用过程中的触觉压力信号时，通常使用的压力传感器包括：硅传感器、MEMS、电阻应变片、压电薄膜、电阻压力传感器膜等不同类型。其中，硅传感器、MEMS传感器为刚性结构，存在着难以适应曲面、成本高等问题。而应变片、压电薄膜等传感器则存在结构复杂、采集电路成本高、无法采集静态信号等问题。柔性压力传感器具有轻薄柔、便携、集成度高、设计性强、采集电路简单等特点，能够贴附在人体皮肤或复杂曲面上实现响应，是最适合运用于触控交互、智能玩具等产品的一类压力传感器。
[0003]然而，现有的薄膜压力传感器灵敏度较低，往往需要较大力才能触发，因而极大地影响了用户体验。常见的制备高灵敏的柔性压力传感器的方案主要包括微结构型(如CN202010929587.X，CN202010417381.9)、多孔结构型(如CN202010832465.9，CN201910786420.X)、凝胶型结构(如CN202011423499.9)。这些类型的传感器往往制备工艺复杂，敏感材料多使用碳纳米管、石墨烯、银纳米线等材料，电极材料则采用银浆丝网印刷，FPC等工艺，因而导致其成本普遍较高。对于作为C端消费品的使用场景而言，其对于传感器的价格是非常敏感的。因此发展一种原料廉价、制备方法简单，且灵敏度极高的传感器，对于拓展柔性传感器的应用场景是非常重要的。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于针对现有压力传感器灵敏度较低，往往需要较大力才能触发的问题，提出了一种具有高灵敏度的柔性压力传感器。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供一种高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，其制备方法工艺简单，生产成本低，利于工业化生产，制备得到的柔性压力传感器灵敏度高，可应用于智能触控产品。
[0006]本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种高灵敏度柔性压力传感器，包括下基底层、电极层、粘合层、敏感层和上基底层，所述电极层设置于下基底层的上表面，所述敏感层设置于上基底层的下表面；所述粘合层设置于电极层和敏感层之间以及电极层的两端和敏感层的两端，所述电极层和敏感层分别采用第一导电织布和第二导电织布制成。所述电极层的两端和上表面以及敏感层的两端和下表面均与粘合层贴合。
[0007]本专利技术通过由下至上依次设置下基底层、电极层、粘合层、敏感层和上基底层，并采用导电织布制备电极层和敏感层，且采用粘合层将电极层和敏感层粘合并进行传感器的
整体封装，制得一种高灵敏度薄膜柔性压力传感器，传感器低至10Pa的压力下即可触发，其结构简单，可应用于智能触控产品，实用性强。
[0008]进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布、镀金导电布、镀炭导电布或铝箔纤维复合布中的至少一种。
[0009]进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布，所述镀铜镍导电布包括由内至外依次设置的织布基材层、第一镍层、铜层和第二镍层。
[0010]更进一步的，所述织布基材层的纹路为平纹或网纹。
[0011]进一步的，所述第一导电织布和第二导电织布的厚度为0.05
‑
0.3mm。
[0012]进一步的，所述织布基材层采用聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维或聚氨酯纤维中的至少一种编织而成。
[0013]进一步的，所述织布基材层采用聚酯纤维编织而成，所述聚酯纤维的纤度为30
‑
200D，每根长纤维中含有10
‑
50根单丝。
[0014]进一步的，所述电极层的电阻为1
‑
100欧姆/方。
[0015]进一步的，所述敏感层中的铜层的电阻为100
‑
1000欧姆/方，所述敏感层中的第二镍层的电阻为1000
‑
1000000欧姆/方。
[0016]进一步的，所述下基底层和上基底层均为PET、PC、PC、PP、PMMA、PI、PU或硅胶膜层中的至少一种。所述下基底层和上基底层的厚度为0.05
‑
0.3mm。本专利技术通过采用下基底层和上基底层，可分别起到支撑电极层与敏感层的作用。
[0017]进一步的，所述下基底层通过双面胶层与电极层连接，上基底层通过双面胶层与敏感层连接。所述双面胶层的厚度为0.025
‑
0.05mm。更进一步的，所述双面胶层采用丙烯酸酯型双面胶层。
[0018]进一步的，所述粘合层采用双面胶或者由液态胶水或热熔胶制成。所述双面胶主要以压敏胶为主，需要保证对织布基材层有良好的粘合力。液态胶水为以硅胶为主要成分的慢干胶，固化后为弹性体。热熔胶为EVA、TPU或PO等热熔胶膜。
[0019]进一步的，所述粘合层的厚度为0.03
‑
0.1mm。
[0020]本专利技术的另一目的通过下述技术方案实现：上述高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，包括如下步骤：
[0021](1)取下基底层材料，对下基底层进行等离子体处理，然后将双面胶层贴附于下基底层的上表面，再将第一导电织布贴附于双面胶层；然后对下基底层和第一导电织布进行压合，得到包括下基底层和电极层的第一复合层；
[0022](2)取上基底层材料，对上基底层进行等离子体处理，然后将双面胶层贴附于上基底层的下表面，再将第二导电织布贴附于双面胶层；然后对上基底层和第二导电织布进行压合，得到包括上基底层和敏感层的第二复合层；
[0023](3)对第一复合层中的电极层进行蚀刻图案，制备导电通路；
[0024](4)在第一复合层和第二复合层之间以及第一复合层的两端和第二复合层的两端设置粘合层，然后压合，对第一复合层和第二复合层进行整体封装，得到整版传感器初品；
[0025](5)采用激光切割对整版传感器初品进行整版切割，得到单个的高灵敏度柔性压力传感器；
[0026]其中，所述步骤(1)和步骤(2)可同时进行或调换前后顺序。
[0027]本专利技术通过在下基底层设置电极层，在上基底设置敏感层，并采用导电织布制备电极层和敏感层，采用粘合层将电极层和敏感层粘合并进行传感器的整体封装，制得一种高灵敏度柔性压力传感器；采用相比于普通的薄膜压力传感器，本专利技术的技术方案能够得到具有高灵敏度的薄膜压力传感器；相比于现有的制备高灵敏度的薄膜压力传感器，本专利技术的传感器具有结构简单、其制备方法具有工艺简单、成本较低等优点，利于工业化生产，制备得到的柔性压力传感器灵敏度高，可应用于智能触控产品。
[0028]进一步的，所述步骤(1)和(2)中，等离子体处理采用的气体为空气、氧气、氮气或二氧化碳中的至少一种，等离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏度柔性压力传感器，其特征在于：包括下基底层、电极层、粘合层、敏感层和上基底层，所述电极层设置于下基底层的上表面，所述敏感层设置于上基底层的下表面；所述粘合层设置于电极层和敏感层之间以及电极层的两端和敏感层的两端，所述电极层和敏感层分别采用第一导电织布和第二导电织布制成。2.根据权利要求1所述的高灵敏度柔性压力传感器，其特征在于：所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布、镀金导电布、镀炭导电布或铝箔纤维复合布中的至少一种。3.根据权利要求1所述的高灵敏度柔性压力传感器，其特征在于：所述第一导电织布和第二导电织布均为镀铜镍导电布，所述镀铜镍导电布包括由内至外依次设置的织布基材层、第一镍层、铜层和第二镍层。4.根据权利要求3所述的高灵敏度柔性压力传感器，其特征在于：所述织布基材层采用聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维或聚氨酯纤维中的至少一种编织而成。5.根据权利要求3所述的高灵敏度柔性压力传感器，其特征在于：所述织布基材层采用聚酯纤维编织而成，所述聚酯纤维的纤度为30
‑
200D，每根长纤维中含有10
‑
50根单丝。6.根据权利要求1所述的高灵敏度柔性压力传感器，其特征在于：所述电极层的电阻为1
‑
100欧姆/方。7.根据权利要求3所述的高灵敏度柔性压力传感器，其特征在于：所述敏感层中的铜层的电阻为100
‑
1000欧姆/方，所述敏感层中的第二镍层的电阻为1000
‑
1000000欧姆/方。8.一种如权利要求1
‑
7任意一项所述的高灵敏度柔性压力传感器的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗裕林，
申请(专利权)人：东莞市情创电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：