一种柔性压力传感器的制作方法

1.本实用新型涉及传感器领域，特别是涉及一种柔性压力传感器。


背景技术：

2.柔性压力传感器通常由两层电极和中间的功能软材料构成，如电阻式柔性压力传感器由具有电极的衬底和薄膜构成，其薄膜为弹性材料和导电材料的混合体，与衬底间隔有一小段的距离，初始状态下，其薄膜与衬底上的电极间隔开，当薄膜被使用者按压时，凹陷变形与电极接触并导通，随着薄膜与电极接触面积的增加，电极之间的电流增加，从而改变器件的输出电阻。传统柔性压力传感器未设置排气孔，封装在两层电极之间的气体体积变化，导致内压不同，会存在一致性差的问题，为解决该种技术问题，目前柔性压力传感器倾向于设置排气孔，例如上述电阻式柔性压力传感器，通常在对应电极的位置形成有排气孔，使得内外气压一致，如此薄膜受压时可以产生相应的形变，压力撤销时薄膜可以快速地恢复形变，保证传感器的灵敏度。然而，排气孔的设置，也使得外界水汽可以进入传感器内腐蚀电极等，影响传感器内的电气安全及使用寿命。


技术实现要素：

3.本实用新型的一个目的是要提供一种能够避免外界水汽进入传感器腔体的柔性压力传感器。
4.本实用新型一个进一步的目的是要提高柔性压力传感器的响应一致性、电气安全性及使用寿命。
5.特别地，本实用新型提供了一种柔性压力传感器，包括：
6.第一感应面板；
7.第二感应面板，与所述第一感应面板之间具有间隔；
8.隔离层，设置于所述第一感应面板和所述第二感应面板之间；
9.封装层，包覆于所述第一感应面板和所述第二感应面板之外；
10.所述第一感应面板、所述第二感应面板和所述隔离层之间形成腔体；所述第一感应面板以及所述第一感应面板外的封装层和/或第二感应面板以及所述第二感应面板外的封装层和/或隔离层上设置有若干个通孔，腔体通过若干个所述通孔与外界相连通；所述通孔的孔壁设有至少一个用于阻挡气流的阻挡部。
11.进一步地，所述通孔的孔壁上设有至少两个阻挡部，所述至少两个阻挡部分别位于所述通孔的相对两侧从而通孔的孔壁呈曲折状。
12.进一步地，所述阻挡部的端部呈圆弧状。
13.进一步地，所述阻挡部具有尖端。
14.进一步地，所述尖端的断面角度为锐角。
15.进一步地，所述通孔一侧间隔设置有多个阻挡部，所述通孔另一侧间隔设置有多个阻挡部，位于所述通孔一侧的多个阻挡部和位于所述通孔另一侧的多个阻挡部之间交错
设置。
16.进一步地，所述通孔的孔壁上设有至少两个阻挡部，所述至少两个阻挡部均位于所述通孔的一侧。
17.进一步地，所述通孔的内端覆盖有防水透气膜。
18.进一步地，所述防水透气膜的边缘和所述通孔内端旁侧的所述隔离层之间设有胶粘层。
19.特别地，本实用新型还提供了一种柔性压力传感器，包括：
20.第一感应面板；
21.第二感应面板，与所述第一感应面板之间具有间隔；
22.隔离层，设置于所述第一感应面板和所述第二感应面板之间；
23.封装层，包覆于所述第一感应面板或所述第二感应面板之外；
24.所述第一感应面板、所述第二感应面板和所述隔离层之间形成腔体；所述第一感应面板和/或第二感应面板以及所述第二感应面板外的封装层和/或隔离层上设置有若干个通孔，腔体通过若干个所述通孔与外界相连通；所述通孔的孔壁设有至少一个用于阻挡气流的阻挡部。
25.本实用新型中，第一感应面板或第二感应面板或隔离层或封装层上设置有若干个通孔，或者第一感应面板和/或第二感应面板以及第二感应面板外的封装层和/或隔离层上设置有若干个通孔，若干个通孔与外界相连通；通孔的孔壁设有至少一个用于阻挡气流的阻挡部，本实用新型不仅通过设置通孔使得内外气压一致，还通过在通孔的孔壁设置阻挡部来延长水蒸气运动的距离，给水蒸气足够的时间冷凝成液滴，液滴会在阻挡部处受到粘滞阻力，导致液滴被卡在阻挡部，随着气流的排出和温度升高而逐渐蒸发至大气环境，避免外界水汽进入传感器腔体，提高柔性压力传感器的响应一致性、电气安全性及使用寿命。
26.进一步地，本实用新型中，通孔的孔壁上设有至少两个阻挡部，至少两个阻挡部分别位于通孔的相对两侧从而通孔的孔壁呈曲折状，高湿度环境下，阻挡部具有尖端，通孔可以延长水蒸气运动的距离，从而水蒸气有足够的时间冷凝，通孔的转弯处由于夹角小，液滴会在此受到一定的粘滞阻力，液滴易被卡在通孔的转角处，随着气流的排出和温度升高而逐渐蒸发至大气环境，可以有效避免液滴进入腔体。
27.进一步地，本实用新型中，通孔的内端覆盖有防水透气膜，在保证气体自由进出腔体的同时，防水透气膜能抵挡液滴进入传感器的腔体。
28.根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
29.后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。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：
30.图1是根据本实用新型一个实施例的柔性压力传感器的示意性爆炸示意图；
31.图2是根据图1所示的柔性压力传感器的示意性竖向截面示意图；
32.图3是根据本实用新型又一个实施例的柔性压力传感器的示意性爆炸示意图；
33.图4是根据图3所示的柔性压力传感器的示意性竖向截面示意图；
34.图5是根据本实用新型一个实施例的隔离层上设置的通孔的示意图；
35.图6是图5中a处的放大图；
36.图7是根据本实用新型又一个实施例的隔离层上设置的通孔的示意图；
37.图8是根据本实用新型又一个实施例的隔离层上设置的通孔的示意图；
38.图中：
39.1-第一感应面板；
40.2-第二感应面板；
41.3-隔离层；
42.4-第二封装层；
43.5-第一封装层；
44.6-通孔。
具体实施方式
45.柔性压力传感器一般地包括4种：1)电容型，2)电阻型，3)压电型，4)摩擦电型，这些传感器通常由两层柔性电极和中间的功能软材料构成。电容型压力传感器一般由电极和介电层组成；电阻型压力传感器一般由衬底和导电材料组成；压电型传感器一般由电极层和压电材料组成，摩擦电型压力传感器一般由上下两个电极和中间负责摩擦生电的不同材料构成，两层材料之间有一层薄薄的空气。
46.图1是根据本实用新型一个实施例的柔性压力传感器的示意性爆炸示意图。图2是根据图1所示的柔性压力传感器的示意性竖向截面示意图。如图1和图2所示，本实施例中的柔性压力传感器一般性地可包括第一感应面板1、第二感应面板2、隔离层3以及封装层，第一感应面板1和第二感应面板2之间具有间隔。隔离层3设置于第一感应面板1和第二感应面板2之间。封装层包覆于第一感应面板1和/或第二感应面板2之外。第一感应面板1、第二感应面板2和隔离层3之间形成有腔体，第一感应面板1以及第一感应面板1外的封装层和/或第二感应面板2以及第二感应面板外2的封装层和/或隔离层3上设置有若干个通孔6，若干个通孔6与外界相连通。通孔6的孔壁设有至少一个用于阻挡气流的阻挡部。本实施例中，第一感应面板1以及第一感应面板1外的封装层和/或第二感应面板2以及第二感应面板外2的封装层和/或隔离层3上设置有若干个通孔6，若干个通孔6与外界相连通；通孔6的孔壁设有至少一个用于阻挡气流的阻挡部，不仅通过设置通孔6使得内外气压一致，还通过在通孔6的孔壁设置阻挡部来延长水蒸气运动的距离，给水蒸气足够的时间冷凝成液滴，液滴会在此次受到粘滞阻力，导致液滴被卡在阻挡部，随着气流的排出和温度升高而逐渐蒸发至大气环境，提高柔性压力传感器的响应一致性、电气安全性及使用寿命。
47.根据如图1和图2所示的实施例，在电阻式柔性压力传感器中，具体包括依次堆叠设置的第一封装层5、弹性导电薄膜(相当于第一感应面板1)、隔离层3和衬底，其中隔离层3呈环状，弹性导电薄膜、隔离层3和衬底之间围成电阻式柔性压力传感器的腔体，其中衬底是由电极层和硬质基板构成，可以理解的是，电极层可以看作第二感应面板2，硬质基板可以看作第二封装层4。
48.根据本实用新型的一个实施例，通孔6设置在第一封装层5以及弹性导电薄膜，从
而通孔6在弹性导电薄膜一侧连通柔性压力传感器的内部腔体和外界环境，可以理解的是，在该侧设置通孔6，则衬底一侧可以紧密贴合于其他构件。在一些示例中，通孔6设置在衬底上，从而弹性导电膜一侧可以紧密贴合于其他构件。在一些示例中，通孔6设置于隔离层3，从而弹性导电膜一侧和/或衬底一侧可以紧密贴合于其他构件。
49.图3是根据本实用新型又一个实施例的柔性压力传感器的示意性爆炸示意图。图4是根据图3所示的柔性压力传感器的示意性竖向截面示意图。根据如图3和图4所示的实施例，在电阻式柔性压力传感器中，具体包括依次堆叠设置的弹性导电薄膜、隔离层3和衬底，弹性导电薄膜、隔离层3和衬底之间围成电阻式柔性压力传感器的腔体，其中衬底是由电极层和硬质基板构成。在一些示例中，通孔6设置在弹性导电薄膜，从而通孔6在弹性导电薄膜一侧连通柔性压力传感器的内部腔体和外界环境，可以理解的是，在该侧设置通孔6，则衬底一侧可以紧密贴合于其他构件。在一些示例中，通孔6设置在衬底上，从而弹性导电膜一侧可以紧密贴合于其他构件。在一些示例中，通孔6设置于隔离层3，从而弹性导电膜一侧和/或衬底一侧可以紧密贴合于其他构件。
50.根据本实用新型的一个实施例，无论通孔6设置在何处，通孔6均由孔壁围成，通孔6的孔壁具有用于辅助水汽凝结成液滴的若干个阻挡部。在一些示例中，阻挡部的数量为两个。在一些示例中，阻挡部的数量为三个、四个或更多个。可以理解的是，阻挡部在孔壁上的排列分布可以是有规律的，如成排成列地排布或者呈螺旋状排布，也可以是无规律的。
51.图5是根据本实用新型一个实施例的隔离层3上设置的通孔6的示意图。图6是图5中a处的放大图。根据如图5和图6所示的实施例，通孔6呈z型，也即通孔6的两个相对的孔壁上分别设有竖向截面呈三角形的阻挡部，从而将通孔6的形状塑造为z型。在本实施例中，高湿度环境下，通孔6可以延长水蒸气运动的距离，从而水蒸气有足够的时间冷凝，通孔6的转弯处由于夹角小，液滴会在此受到一定的粘滞阻力，液滴易被卡在通孔6的转角处，随着气流的排出和温度升高而逐渐蒸发至大气环境，本实施例通过将通孔6的形状塑造为z型，可以有效避免液滴进入腔体。
52.根据本实用新型的一个实施例，阻挡部的竖向截面呈三角形，也即阻挡部至少由两个壁面以及孔壁围成，该两个相邻的壁面之间形成夹角部，夹角部的角度为锐角，也即阻挡部具有尖端且尖端的断面角度为锐角。本实施例中的通孔6的孔径是均等的。在一些实施例中，该夹角部的角度为30
°
，当该种夹角分别布置在两侧孔壁且错位布置时，两侧孔壁的夹角部之间形成z型通孔6，可以理解的是，本实施例中，每个阻挡部的尖端均能够聚集液滴。
53.图7是根据本实用新型又一个实施例的隔离层3上设置的通孔6的示意图。根据图7所示的实施例，通孔6一侧间隔设有多个阻挡部，通孔6另一侧为平直的壁面，在该种设置下，位于通孔6一侧的多个阻挡部能增大水蒸气与壁面的接触面积，增强水蒸气的散热效率，加速水蒸气凝结，凝结后的水蒸气可以悬于阻挡部，随着气流的排出和温度升高而逐渐蒸发至大气环境。
54.图8是根据本实用新型又一个实施例的隔离层3上设置的通孔6的示意图。根据图8所示的实施例，通孔6呈s型，也即通孔6的两个相对的孔壁上分别设有呈圆弧状的阻挡部，从而将通孔6的形状塑造为s型。在本实施例中，s型的通孔6扩大了通孔6的表面积，延长了水汽在通孔6内的行程，给水蒸气足够的时间冷凝成液滴，液滴会在此次受到粘滞阻力，导
致液滴被卡在阻挡部，随着气流的排出和温度升高而逐渐蒸发至大气环境。可以看出，位于通孔6两侧的阻挡部交错设置，从而形成s型或z型通孔。本实施例中，通孔6的孔壁上总共设有至少两个阻挡部，每个阻挡部为具有单个凸起的结构。在一些示例中，在通孔6的孔壁上设置三个、四个或者更多的阻挡部，当水汽进入时，多个阻挡部能够增加孔壁的表面积，从而增强散热，使得水汽更易凝结成液滴，防止水汽侵入传感器内部。
55.根据本实用新型的一个实施例，在通孔6的内端处设置防水透气膜，在保证气体自由进出腔体的同时，防水透气膜能抵挡液滴进入传感器的腔体。为了使得防水透气膜和通孔6内端之间可靠连接以及方便制造，本实施例中的防水透气膜的边缘和通孔6内端旁侧的隔离层3之间设有胶粘层，从而防水透气膜和通孔6内端旁侧的隔离层3之间粘接。
56.图3是根据本实用新型另一个实施例的柔性压力传感器的示意性透视图。柔性压力传感器一般性地可包括第一感应面板1、第二感应面板2、隔离层3，第一感应面板1和第二感应面板2之间具有间隔。隔离层3设置于第一感应面板1和第二感应面板2之间。封装层包覆于第一感应面板1和/或第二感应面板2之外。第一感应面板1、第二感应面板2和隔离层3之间形成有腔体，第一感应面板1或第二感应面板2或隔离层3或封装层上设置有若干个通孔6，若干个通孔6与外界相连通；通孔6的孔壁设有至少一个用于阻挡气流的阻挡部。本实施例中，第一感应面板1或第二感应面板2或隔离层3或封装层上设置有若干个通孔6，若干个通孔6与外界相连通；通孔6的孔壁设有至少一个用于阻挡气流的阻挡部，不仅通过设置通孔6使得内外气压一致，还通过在通孔6的孔壁设置阻挡部来延长水蒸气运动的距离，给水蒸气足够的时间冷凝成液滴，液滴会在此次受到粘滞阻力，导致液滴被卡在阻挡部，随着气流的排出和温度升高而逐渐蒸发至大气环境。
57.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实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型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。

技术特征：
1.一种柔性压力传感器，其特征在于，包括：第一感应面板；第二感应面板，与所述第一感应面板之间具有间隔；隔离层，设置于所述第一感应面板和所述第二感应面板之间；封装层，包覆于所述第一感应面板和所述第二感应面板之外；所述第一感应面板、所述第二感应面板和所述隔离层之间形成腔体；所述第一感应面板以及所述第一感应面板外的封装层和/或第二感应面板以及所述第二感应面板外的封装层和/或隔离层上设置有若干个通孔，腔体通过若干个所述通孔与外界相连通；所述通孔的孔壁设有至少一个用于阻挡气流的阻挡部。2.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述通孔的孔壁上设有至少两个阻挡部，所述至少两个阻挡部分别位于所述通孔的相对两侧从而通孔的孔壁呈曲折状。3.根据权利要求2所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述阻挡部的端部呈圆弧状。4.根据权利要求2所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述阻挡部具有尖端。5.根据权利要求4所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述尖端的断面角度为锐角。6.根据权利要求1～5任意一项所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述通孔一侧间隔设置有多个阻挡部，所述通孔另一侧间隔设置有多个阻挡部，位于所述通孔一侧的多个阻挡部和位于所述通孔另一侧的多个阻挡部之间交错设置。7.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述通孔的孔壁上设有至少两个阻挡部，所述至少两个阻挡部均位于所述通孔的一侧。8.根据权利要求1所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述通孔的内端覆盖有防水透气膜。9.根据权利要求8所述的柔性压力传感器，其特征在于，所述防水透气膜的边缘和所述通孔内端旁侧的所述隔离层之间设有胶粘层。10.一种柔性压力传感器，其特征在于，包括：第一感应面板；第二感应面板，与所述第一感应面板之间具有间隔；隔离层，设置于所述第一感应面板和所述第二感应面板之间；封装层，包覆于所述第一感应面板或所述第二感应面板之外；所述第一感应面板、所述第二感应面板和所述隔离层之间形成腔体；所述第一感应面板和/或第二感应面板以及所述第二感应面板外的封装层和/或隔离层上设置有若干个通孔，腔体通过若干个所述通孔与外界相连通；所述通孔的孔壁设有至少一个用于阻挡气流的阻挡部。

技术总结
本实用新型公开了一种柔性压力传感器，包括：第一感应面板；第二感应面板，与所述第一感应面板之间具有间隔；隔离层，设置于所述第一感应面板和所述第二感应面板之间；封装层，包覆于所述第一感应面板和所述第二感应面板之外；所述第一感应面板、所述第二感应面板和所述隔离层之间形成腔体；所述第一感应面板以及所述第一感应面板外的封装层和/或第二感应面板以及所述第二感应面板外的封装层和/或隔离层上设置有若干个通孔，腔体通过若干个所述通孔与外界相连通；所述通孔的孔壁设有至少一个用于阻挡气流的阻挡部。本实用新型不仅通过设置通孔使得内外气压一致，还通过在通孔的孔壁设置阻挡部来延长水蒸气运动的距离，避免外界水汽进入传感器腔体。水汽进入传感器腔体。水汽进入传感器腔体。


技术研发人员：雷浩 崔震林 王秋 冯长海 吴庆乐 孙旭辉
受保护的技术使用者：湖州慧闻传感科技有限公司
技术研发日：2023.04.14
技术公布日：2023/8/8