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基于热传导机制的压力传感器制造技术

技术编号:39937321 阅读:11 留言:0更新日期:2024-01-08 22:17
本公开涉及一种压力传感器,其包括:载体;热感测膜,其位于所述载体上并且包括至少一个热探测器,所述热探测器被配置为响应于受到压力而产生温度变化,使得所述至少一个热探测器中的电流响应于所述温度变化而变化;处理器,连接至所述热感测膜的所述热探测器并且被配置为根据所述电流的变化来检测所述压力。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及传感器领域,更具体地,涉及一种压力传感器及其制造方法。


技术介绍

1、在开发的各种类型的传感器中,压力传感器可以赋予机器触觉感测能力,并且在电子器件中发挥重要作用。近年来,高性能压力传感器在触摸屏、可穿戴电子设备、人机界面、实时生理信号感知等领域中得到了广泛的应用,在可穿戴电子设备和智能电子皮肤领域中引起了广泛的研究关注。

2、然而,因为传感器的"功能"通常与"简单"的制造策略不相容,所以传感器几乎不能同时满足低成本目标和优良性能两个要求。迄今为止,已经进行了各个方面的大量工作来改进压力传感器的性能。根据测试原理,压力传感机制可以分成许多种类,例如压电传感器、电容式传感器、电阻式传感器、摩擦电传感器等。

3、本专利技术提出一种基于热传导感测机制的简易且低成本的热电阻压力传感器(trps)。该装置由热感测单元、载体和弹性体组成。压力值可以通过弹性体变形来转换,并通过热感测单元的热损失来监测。基于此,我们生产了具有优异性能的原型,其可以用于大规模生产,并且促进了压力传感器在可穿戴电子和人机界面中的应用。


技术实现思路

1、一方面,提供一种压力传感器,包括:载体;热感测膜,其位于所述载体上并且包括至少一个热探测器,所述热探测器被配置为响应于受到压力而产生温度变化,使得所述至少一个热探测器中的电流响应于所述温度变化而变化;处理器,连接至所述热感测膜的所述热探测器并且被配置为根据所述电流的变化来检测所述压力。

2、在一个实施例中,所述热感测膜具有包括中央区、圆形围绕所述中央区的感测区、以及围绕所述感测区的焊盘区,所述中央区中形成有保护层,所述至少一个热探测器包括等间隔均匀地分布在所述感测区中的多个热探测器,多个焊盘形成所述焊盘中并且分别与所述多个热探测器一一对应电连接。

3、在一个实施例中,所述压力传感器还包括弹性体,其位于所述热感测膜上方,其中所述弹性体受到压力而变形,使得所述弹性体按压所述多个热探测器中的至少一部分,响应于未受到压力,所述弹性体与所述多个热探测器不接触。

4、在一个实施例中,所述弹性体在所述热感测膜上的正投影与所述多个热探测器在所述热感测膜上的正投影重叠。

5、在一个实施例中,所述弹性体具有远离所述热感测膜的平面上表面和朝向所述热感测膜凸出的曲面,所述弹性体的平面上表面在所述热感测膜上的正投影是圆形。

6、在一个实施例中,所述弹性体包括硅胶,所述弹性体的厚度是5mm。

7、在一个实施例中,所述多个热探测器等间隔、圆周分布在所述中央区的外部。

8、在一个实施例中,所述多个热探测器中的每个热探测器具有导电线按照s形布线形成的扇环形平面线圈结构,所述多个热探测器距离所述中央区的中心点的距离相等,所述多个热探测器靠近中央区的各个边缘在同一条圆周上,所述多个热探测器远离中央区的各个边缘也在同一条圆周上。

9、在一个实施例中,所述多个热探测器按照多行多列排布成热探测器阵列。

10、在一个实施例中,所述多个热探测器中的每个热探测器具有导电线沿着顺时针或逆时针方向缠绕形成的同心圆平面线圈结构。

11、在一个实施例中,所述弹性体包括弹性体阵列,其位于所述热感测膜上方并且包括按照多行多列排布的多个弹性体,所述多个弹性体中的至少一部分弹性体受到压力而变形,使得所述一部分弹性体按压所述多个热探测器中的相应热探测器,响应于未受到压力,所述多个弹性体与所述多个热探测器不接触。

12、在一个实施例中,每个弹性体在所述热感测膜上的正投影与相应热探测器在所述热感测膜上的正投影重叠。

13、在一个实施例中,每个弹性体具有远离所述热感测膜的平面上表面和朝向所述热感测膜凸出的曲面,每个弹性体的平面上表面在所述热感测膜上的正投影是圆形。

14、在一个实施例中,所述导电线包括由钛钨和铂制成的金属线、碳基导体、氧化铟锡中的一种。

15、在一个实施例中,所述载体包括柔性材料。

16、另一方面,提供一种盲文识别装置,包括上述压力传感器。

17、又一方面,提供一种制作压力传感器的方法,包括:提供载体;在所述载体上形成包括至少一个热探测器的热感测膜,其中,所述热探测器被配置为响应于受到压力而产生温度变化,使得所述至少一个热探测器中的电流响应于所述温度变化而变化;提供处理器,其连接至所述热感测膜的所述热探测器并且被配置为根据所述电流的变化来检测所述压力。

18、在一个实施例中,在所述载体上形成包括至少一个热探测器的热感测膜,包括:使用化学气相沉积工艺在衬底沉积保护层;在所述保护层上溅射形成钛钨层;在所述钛钨层上溅射形成铂层,以在感测区形成多个热探测器并且在焊盘区形成多个焊盘;在所述多个热探测器和所述多个焊盘上形成保护层,使得所述保护层覆盖所述多个热探测器和所述多个焊盘;刻蚀焊盘区中的保护层,直到所述多个焊盘被暴露为止,同时保留中央区和感测区中的保护层;从图案化的保护层上剥离所述衬底,从而形成所述热感测膜;将所述热感测膜附接至所述载体。

19、在一个实施例中,所述方法还包括:利用模具形成由硅胶构成的弹性体;将所述弹性体、所述热感测膜、所述载体封装。

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【技术保护点】

1.一种压力传感器,包括:

2.根据权利要求1所述的压力传感器,其中

3.根据权利要求2所述的压力传感器,还包括弹性体,其位于所述热感测膜上方,其中

4.根据权利要求3所述的压力传感器,其中

5.根据权利要求3或4所述的压力传感器,其中

6.根据权利要求5所述的压力传感器,其中

7.根据权利要求5所述的压力传感器,其中

8.根据权利要求7所述的压力传感器,其中

9.根据权利要求5所述的压力传感器,其中

10.根据权利要求9所述的压力传感器,其中

11.根据权利要求9或10所述的压力传感器,其中所述弹性体包括弹性体阵列,其位于所述热感测膜上方并且包括按照多行多列排布的多个弹性体,其中

12.根据权利要求11所述的压力传感器,其中

13.根据权利要求11或12所述的压力传感器,其中

14.根据权利要求8所述的压力传感器,其中

15.根据权利要求1所述的压力传感器,其中

16.一种盲文识别装置,包括权利要求9-13中任一项所述的压力传感器。

17.一种制作压力传感器的方法,包括:

18.根据权利要求16所述的方法,在所述载体上形成包括至少一个热探测器的热感测膜,包括:

19.根据权利要求17所述的方法,还包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种压力传感器,包括:

2.根据权利要求1所述的压力传感器,其中

3.根据权利要求2所述的压力传感器,还包括弹性体,其位于所述热感测膜上方,其中

4.根据权利要求3所述的压力传感器,其中

5.根据权利要求3或4所述的压力传感器,其中

6.根据权利要求5所述的压力传感器,其中

7.根据权利要求5所述的压力传感器,其中

8.根据权利要求7所述的压力传感器,其中

9.根据权利要求5所述的压力传感器,其中

10.根据权利要求9所述的压力传感器,其中

11.根据权利要求9或10所述的压力传感器,其中...

【专利技术属性】
技术研发人员:于宏宇王晓毅邓洋
申请(专利权)人:香港科技大学
类型:发明
国别省市:

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