一种柔性传感器的制作方法

1.本实用新型属于压力传感器技术领域，特别涉及一种柔性传感器。


背景技术：

2.随着时代的发展，压力传感器已经被应用于人们工作和生活的方方面面，人们对压力的监测要求越来越高，不在局限于对规整刚性表面的压力监测，形式也多种多样，普通的刚性传感器已无法达到人们的实际需求。柔性传感器是一种利用柔性材料制备的具有超强环境适应性的电子器件，可应用于人体健康监测、人体运动监测、人机交互以及软机器人技术等各个领域。但是现有的柔性传感器测量精度低，一般仅用于测量传感器上施加的压力是否有变化，而无法准确测量施加的压力的大小。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种测量精度高的柔性传感器。
4.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
5.一种柔性传感器，包括相对设置的第一柔性薄膜片和第二柔性薄膜片，所述第二柔性薄膜片的一侧设置有与第二柔性薄膜片一体成型的引线部，所述引线部的上端面上设有第一引线和第二引线；所述第一柔性薄膜片的下端面上设有第一电极，所述第一电极与第一引线电连接；所述第二柔性薄膜片的上端面上设有第二电极，所述第二电极与第二引线电连接；在所述第一柔性薄膜片和第二柔性薄膜片之间设有压电块，所述压电块采用离子导电水凝胶制成；所述压电块的上端面与第一电极紧密贴合，下端面与第二电极紧密贴合，通过第一电极和第一引线、以及第二电极和第二引线向外反馈压电块的电阻值。
6.进一步的，所述第一电极和第二电极均为单层石墨烯或石墨。采用单层石墨烯或石墨做电极，能够避免离子导电水凝胶中的离子与电极发生反应，影响测量精度。
7.进一步的，所述第一柔性薄膜片和第二柔性薄膜片的硬度和所述压电块的硬度一致。从而在柔性传感器受到挤压时，使柔性薄膜片和压电块同步变形，能够提高测量精度。
8.进一步的，所述引线部的一端设置有两个导电插片；所述第一引线和第二引线的一端分别与一导电插片电连接。
9.进一步的，所述第一柔性薄膜片的一侧设置有与第一柔性薄膜片一体成型的连接部，所述连接部的下端面上设有第一连接线，所述第一电极通过第一连接线与所述第一引线连接。
10.进一步的，所述连接部位于引线部的正上方，所述连接部的一端与引线部粘接固定；所述连接线对应连接部与引线部粘接的位置处第一小焊盘，设置有第一小焊盘，所述第一引线的一端对应第一小焊盘正下方的位置处设有第二小焊盘，所述第一小焊盘和第二小焊盘通过焊接或导电胶粘接固定；
11.在所述第一柔性薄膜片和连接部上设有第一绝缘层，所述第一绝缘层覆盖在第一连接线上，且露出第一小焊盘和第一电极；在所述第二柔性薄膜片和引接部上设有第二绝
缘层，所述第二绝缘层覆盖在第一引线和第二引线上，且露出第二小焊盘和第二电极。
12.进一步的，所述连接部的一端采用一体成型的方式与第二柔性薄膜片固定连接，且所述连接部向上弯折180
°
使所述第一柔性薄膜片位于第二柔性薄膜片的正上方；所述第二柔性薄膜片沿一侧的边缘设有第二连接线，所述第二连接线的一端与第一连接线连接，另一端与第一引线连接；
13.在所述第一柔性薄膜片、连接部、第二柔性薄膜片和引接部上覆盖有第三绝缘层，所述第三绝缘层覆盖在第一连接线、第二连接线、第一引线和第二引线上，且露出第一电极和第二电极。
14.进一步的，还包括上盖和下盖，所述上盖和下盖滑动卡接，所述第一电极、压电块和第二电极均位于上盖和下盖卡接后形成的空腔中；所述上盖在压力作用下能够向所述下盖方向移动，以施加压力至所述第一电极、压电块以及第二电极，从而能够通过第一引线和第二引线向外反馈压电块的电阻值。
15.进一步的，所述下盖包括底板以及环形均布于所述底板一侧的多个支爪，所述支爪的内侧面竖向设置有导向凸块，所述上盖的外侧面上对应每一导向凸块的位置处分别开设有竖直通槽，所述竖直通槽的下端沿上盖的底部延伸形成开口；每一所述支爪的根部与底板之间分别设置有垫板，每一所述垫板的内侧面所围合而成的形状与所述第一电极的外围形状相匹配，以将所述第一电极卡持于其中。
16.进一步的，相邻两个所述支爪之间形成有缺口，所述引线部自其中一缺口穿越出下盖；所述支爪向内延伸形成有凸起部，所述上盖对应于所述凸起部的位置处向外延伸形成有与所述凸起部限位配合的凸缘；所述凸缘的内侧面为呈向内且渐向上倾斜的倾斜面。
17.本实用新型中，采用离子导电水凝胶制作压电块，对压力的检测更为敏感，灵敏度高，能够准确测量出施加在传感器上的压力值的大小；柔性薄膜片的硬度和所述压电块的硬度一致，从而在柔性传感器受到挤压时，使柔性薄膜片和压电块同步变形，能够提高测量精度；采用单层石墨烯或石墨做电极，能够避免离子导电水凝胶中的离子与电极发生反应，影响测量精度。实用性强，应用广泛。
附图说明
18.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
19.图1为本实用新型一种柔性传感器的一个优选实施例的结构示意图。
20.图2为图1的爆炸图。
21.图3为本实用新型一种柔性传感器的另一优选实施例的结构示意图。
22.图4为图3的爆炸图。
23.图5为本实用新型一种柔性传感器的又一优选实施例的结构示意图。
24.图6为上盖的结构示意图；
25.图7为下盖的结构示意图。
26.图中：1.第一柔性薄膜片，2.第二柔性薄膜片，3.引线部，4.第一引线，5.第二引线，6.第一电极，7.第二电极，8.连接部，9.导电插片，10.压电块，11.第一小焊盘，12.第二小焊盘，13.第一连接线，14.第一绝缘层，15.第二绝缘层，16.第二连接线，17.第三绝缘层，
20.上盖，21.竖直通槽，22.环形凸缘，30.下盖，31.底板，32.支爪，33.凸起部，34.导向凸块，35.缺口，36.垫板，37.倾斜面。
具体实施方式
27.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
28.实施例1
29.如图1和图2所示，本实用新型一种柔性传感器的一个优选实施例包括相对设置的第一柔性薄膜片1和第二柔性薄膜片2，所述第一柔性薄膜片1和第二柔性薄膜片2优选为圆形，当然也可以采用其他形状。所述第二柔性薄膜片2的一侧设置有与第二柔性薄膜片2一体成型的引线部3，所述引线部3的上端面上设有第一引线4和第二引线5；为便于将柔性传感器接入电路，还可在所述引线部3的一端设置两个导电插片9；所述第一引线4和第二引线5的一端分别与一导电插片9电连接。将引线部3的对应端引入电路板的插座后，即可通过两个导电插片9将柔性传感器接入电路。
30.如图2所示(图2中未展示导电插片9)，所述第一柔性薄膜片1的下端面上设有第一电极6，所述第一柔性薄膜片1的一侧设置有与第一柔性薄膜片1一体成型的连接部8，所述连接部8位于引线部3的正上方，所述连接部8的下端面上设有第一连接线13，所述第一电极6通过第一连接线13与所述第一引线4电连接。所述连接部8的一端与引线部3粘接固定；所述连接线对应连接部8与引线部3粘接的位置处第一小焊盘11，设置有第一小焊盘11，所述第一引线4的一端对应第一小焊盘11正下方的位置处设有第二小焊盘12，所述第一小焊盘11和第二小焊盘12通过焊接或导电胶粘接固定，使第一连接线13与所述第一引线4电连接。
31.所述第二柔性薄膜片2的上端面上设有第二电极7，所述第二电极7与第二引线5电连接；在所述第一柔性薄膜片1和第二柔性薄膜片2之间设有压电块10，所述压电块10采用离子导电水凝胶制成，优选为柱形结构，以便于柱形结构的两个端面分别与第一电极6和第二电极7贴合；离子导电水凝胶为具有收缩弹性且电阻值与形状变化相对应的软体导电材质，在压力作用下产生形变后其电阻值相应变化；且离子导电水凝胶的形变与其电阻值的变化关联性更强，与便于准确测量柔性传感器所受到的压力值大小。
32.所述压电块10的上端面与第一电极6紧密贴合，下端面与第二电极7紧密贴合；并通过第一电极6和第一引线4、以及第二电极7和第二引线5向外反馈压电块10的电阻值；优选为压电块10的端面分别采用导电胶分别与第一电极6和第二电极7粘接固定。所述第一电极6和第二电极7优选为采用单层石墨烯，当然，也可以采用石墨；以避免离子导电水凝胶中的离子与电极发生反应，影响测量精度。所述第一柔性薄膜片1和第二柔性薄膜片2的硬度和所述压电块10的硬度一致，从而在柔性传感器受到挤压时，使柔性薄膜片和压电块10同步变形，以提高测量精度。
33.为保护第一连接线13、第一引线4和第二引线5等导电连接线，优选为在所述第一柔性薄膜片1和连接部8上设有第一绝缘层14，所述第一绝缘层14覆盖在第一连接线13上，且露出第一小焊盘11和第一电极6；在所述第二柔性薄膜片2和引接部上设有第二绝缘层15，所述第二绝缘层15覆盖在第一引线4和第二引线5上，且露出第二小焊盘12和第二电极
7。
34.本实施例中，采用离子导电水凝胶制作压电块10，对压力的检测更为敏感，测量的灵敏度高；柔性薄膜片的硬度和所述压电块10的硬度一致，从而在柔性传感器受到挤压时，使柔性薄膜片和压电块10同步变形，能够提高测量精度；采用单层石墨烯或石墨做电极，能够避免离子导电水凝胶中的离子与电极发生反应，影响测量精度。
35.实施例2
36.如图3和图4所示，本实用新型一种柔性传感器的一个优选实施例包括相对设置的第一柔性薄膜片1和第二柔性薄膜片2，所述第二柔性薄膜片2的一侧设置有与第二柔性薄膜片2一体成型的引线部3，所述引线部3的上端面上设有第一引线4和第二引线5；为便于将柔性传感器接入电路，还可在所述引线部3的一端设置两个导电插片9；所述第一引线4和第二引线5的一端分别与一导电插片9电连接。将引线部3的对应端引入插座后，即可通过两个导电插片9将柔性传感器接入电路。
37.所述第一柔性薄膜片1的下端面上设有第一电极6，所述第一柔性薄膜片1的一侧设置有与第一柔性薄膜片1一体成型的连接部8，所述连接部8的一端采用一体成型的方式与第二柔性薄膜片2固定连接，且所述连接部8向上弯折180
°
使所述第一柔性薄膜片1位于第二柔性薄膜片2的正上方；所述连接部8的下端面上设有第一连接线13，所述第一电极6与第一连接线13连接。所述第二柔性薄膜片2沿一侧的边缘设有第二连接线16，所述第二连接线16的一端与第一连接线13连接，另一端与第一引线4连接。
38.所述第二柔性薄膜片2的上端面上设有第二电极7，所述第二电极7与第二引线5电连接；在所述第一柔性薄膜片1和第二柔性薄膜片2之间设有压电块10，所述压电块10采用离子导电水凝胶制成。所述压电块10的上端面与第一电极6紧密贴合，下端面与第二电极7紧密贴合。
39.为保护第一连接线13、第二连接线16、第一引线4和第二引线5等导电连接线，优选为在所述第一柔性薄膜片1、连接部8、第二柔性薄膜片2和引接部上覆盖有第三绝缘层17，所述第三绝缘层17覆盖在第一连接线13、第一引线4和第二引线5上，且露出第一电极6和第二电极7。
40.本实施例中，通过弯折的方式将两个电极制作在同一柔性薄膜片上，能够避免两个电极分别制作在两个柔性薄膜片上时，上部的柔性薄膜片在传感器承压时会向下移动，与下部的柔性薄膜片发生位置变化，从而容易使连接部8与引线部3脱落的问题，便于实现第一电极6与第一引线4的电连接。
41.实施例3
42.如图5所示，本实施例在实施例1和实施例2的基础上增加了上盖20和下盖30，所述上盖20和下盖30滑动卡接，所述第一电极6、压电块10和第二电极7均位于上盖20和下盖30卡接后形成的空腔中；所述上盖20在压力作用下能够向所述下盖30方向移动，以施加压力至所述第一电极6、压电块10以及第二电极7，从而能够通过第一引线4和第二引线5向外反馈压电块10的电阻值，以便于根据压电块10的电阻值判定作用在上盖20的压力值。本实施例中，上盖20和下盖30均为圆形结构，结构简单、成本低、灵敏度高；当然，所述上盖20和下盖30也可采用椭圆形、矩形、星形等其他形状或根据实现需要采用不规则的形状，并不会影响使用效果。上盖20和下盖30可采用硬质塑料，质量轻盈，减轻负担。
43.如图6和图7所示，所述下盖30包括底板31以及环形均布于所述底板31一侧的多个支爪32，相邻两个所述支爪32之间形成有缺口35，便于引出第一连接段113和第二连接段123，以及在上盖20向下移动时快速排出空气，避免空气阻力对测量的影响。所述引线部3和所述第二条形薄膜片19自其中一缺口35穿越出下盖30，且所述第二条形薄膜片19的宽度与缺口35的宽度相适配，以避免第二条形薄膜片19发生蹿动。所述支爪32向内延伸形成有凸起部33，所述上盖20对应于所述凸起部33的位置处向外延伸形成有与所述凸起部33限位配合的凸缘22。所述支爪32通过所述凸起部33与所述凸缘22限位，以避免使用过程中上盖20与下盖30脱离。所述凸缘22的内侧面优选为呈向内且渐向上倾斜的倾斜面37，以便于在安装时将所述上盖20卡入下盖30中。所述支爪32的内侧面竖向设置有导向凸块34，所述上盖20的外侧面上对应每一导向凸块34的位置处分别开设有竖直通槽21。本实施例中，竖直通槽21的长度比导向凸块34更长，从而使得竖直通槽21可与导向凸块34滑动配合；同时，设置竖直通槽21可在上盖20和下盖30之间在滑动配合时，使空气可以即时通过竖直通槽21和缺口35排出，避免空气的压缩阻力对测量结果的影响。
44.在所述竖直通槽21的下端沿上盖20的底部延伸形成开口，方便将上盖20和下盖30之间进行连接配合，安装和拆卸更为方便。每一所述支爪32的根部与底板31之间分别设置有垫板36，所述垫板36的厚度大于第二柔性薄膜片2的厚度，通过设置垫板36，在对上盖20进行挤压时，通过垫板36的隔离能够避免上盖20的端部直接与电路薄膜进行接触，可以有效地保护电路薄膜。每一所述垫板36的内侧面所围合而成的形状与所述第二柔性薄膜片2的外围形状相匹配，以将所述第二柔性薄膜片2卡持于其中，便于固定第二柔性薄膜片2。
45.本实施例通过在原有柔性传感器的基础上增加上盖20和下盖30，能够将压力均匀传递至压电块10，从而可采用柔性传感器代替传统的金属材质的压力传感器，降低制作成本，提高测量精度。
46.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。