一种电容式传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种电容式传感器及其制备方法，包括下基板、加热电极、上基板和至少一个正负电极对，加热电极设置在下基板的上方，上基板设置在加热电极的上方，正负电极对设置在上基板的上方，正负电极对覆有功能性材料层。设置加热电极可以提高电容式传感器的感应性能，实现连续感知。

A capacitive sensor and its preparation method

The invention discloses a capacitive sensor and a preparation method thereof, including a lower substrate, a heating electrode, an upper substrate and at least one pair of positive and negative electrodes, a heating electrode arranged above the lower substrate, an upper substrate arranged above the heating electrode, a positive and negative electrode pair arranged above the upper substrate, and a positive and negative electrode pair covered with a functional electrode pair. Material layer. Setting up heating electrodes can improve the sensing performance of capacitive sensors and realize continuous sensing.

【技术实现步骤摘要】
一种电容式传感器及其制备方法
本专利技术涉及传感器领域，尤其是一种电容式传感器及其制备方法。
技术介绍
传感器是国家现代化的一种体现，在国民经济中占有越来越重要的地位。随着时代的发展，传感器的应用领域也越来越广泛，诸如智能电视，智能手机、智能手表等可穿戴电子设备对可集成式的多功能传感器提出了更高的需求。电容式传感器就是以电容器作为基础传感元件，将电容的变化转化为我们所需要的物理量。例如，温度传感器可以实时对温度进行监控，湿度传感器可以感应到湿度的变化，有些危害性的气体用传感器实时监控就可以起到预警的作用，在企业及民生方面有着巨大的潜力。除了传统的感性外，选择性和稳定性，这些应用的要求其他功能如低消耗，低成本，高效率或便携性等。目前，很多传感器材料的感应性能很好，但是却没法连续的感知，材料在感应高浓度的气体后，再也无法感知低浓度的气体，影响传感器的感应性能。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种电容式传感器及其制备方法，用于提高电容式传感器的感应性能，实现连续感知。本专利技术所采用的技术方案是：一种电容式传感器，包括下基板、加热电极、上基板和至少一个正负电极对，所述加热电极设置在下基板的上方，所述上基板设置在加热电极的上方，所述正负电极对设置在上基板的上方，所述正负电极对覆有功能性材料层。进一步地，所述电容式传感器包括至少两个正负电极对，至少一个正负电极对覆有功能性材料层，至少一个正负电极对未覆有功能性材料层。进一步地，所述加热电极上设置有金属保护层，所述上基板设置在金属保护层的上方。进一步地，所述功能性材料层还覆有保护绝缘层。进一步地，所述正负电极对为指状交叉电极对。进一步地，所述功能性材料层为对湿度敏感的功能性材料层和/或对氨气敏感的功能性材料层和/或对二氧化氮敏感的功能性材料层。进一步地，所述下基板和/或下基板为柔性基板。进一步地，所述功能性材料层的厚度为300nm。本专利技术所采用的另一技术方案是：一种电容式传感器的制备方法，包括以下步骤：对下基板、上基板进行清洗并吹干；在所述上基板的下方制备加热电极；在所述上基板的上方制备至少一个正负电极对；在所述正负电极对上覆盖功能性材料层；在所述加热电极的下方安装所述下基板，完成所述电容式传感器的制备。进一步地，所述电容式传感器的制备方法还包括步骤：在所述功能性材料层上覆盖保护绝缘层。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种电容式传感器及其制备方法，包括下基板、加热电极、上基板和至少一个正负电极对，加热电极设置在下基板的上方，上基板设置在加热电极的上方，正负电极对设置在上基板的上方，正负电极对覆有功能性材料层。设置加热电极可以提高电容式传感器的感应性能，实现连续感知。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明：图1是本专利技术一种电容式传感器的一具体实施例示意图；图2是图1在J-J方向上的剖视图；图3是图1在K-K方向上的剖视图；图4是本专利技术一种电容式传感器的一具体实施例立体示意图；图5是本专利技术一种电容式传感器的正负电极对的一具体实施例示意图；图6是本专利技术一种电容式传感器的加热电极的一具体实施例示意图；图7是本专利技术一种电容式传感器的制备方法的一具体实施例流程图；其中，1-下基板；2-加热电极；3-上基板；4-第一正负电极对；5-第二正负电极对；6-第三正负电极对；7-第四正负电极对；8-第一功能性材料层；9-第二功能性材料层；10-第三功能性材料层。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。一种电容式传感器，参考图1至图4，图1是本专利技术一种电容式传感器的一具体实施例示意图；图2是图1在J-J方向上的剖视图；图3是图1在K-K方向上的剖视图；图4是本专利技术一种电容式传感器的一具体实施例立体示意图；包括下基板1、加热电极2、上基板3和至少一个正负电极对，正负电极对如图2中的第一正负电极对4和第二正负电极对5，加热电极2设置在下基板1的上方，上基板3设置在加热电极2的上方，正负电极对设置在上基板3的上方，正负电极对覆有功能性材料层，功能性材料层如图2中的第三功能性材料层10。其中，上基板对加热电极起保护作用。加热电极能够覆盖全部的正负电极对，对所有的正负电极对实现加热，加热电极不仅可以在传感器制作时进行加热以方便功能性材料沉积以制备功能性材料层；而且通过增加一个加热装置即加热电极，能够使功能性材料层在感知高浓度气体后，通过加热恢复到原先的状态，则可以继续感知其他浓度的气体，实现传感器测量的连续性，提高电容式传感器的感应性能。作为技术方案的进一步改进，电容式传感器包括至少两个正负电极对，至少一个正负电极对覆有功能性材料层，至少一个正负电极对未覆有功能性材料层。本实施例中，参考图4和图5，图5是本专利技术一种电容式传感器的正负电极对的一具体实施例示意图，本专利技术的电容式传感器包括四个正负电极对，分别为第一正负电极对4、第二正负电极对5、第三正负电极对6和第四正负电极对7，其中，第二正负电极对5、第三正负电极对6和第四正负电极对7分别覆盖不同的功能性材料层，第一正负电极对4不覆盖功能性材料层，以实现跟第二正负电极对5、第三正负电极对6和第四正负电极对7形成对比传感测量，从而消除基板、加热电极等材料的影响。同时，三个正负电极对覆盖不同种类的功能性材料层，对不同的气体敏感度不同，不仅使结果更精确，提高电容式传感器的精确度和灵敏度，而且可以检测更多的气体。具体地，第二正负电极对5上覆盖有第三功能性材料层10，第三正负电极对6上覆盖有第一功能性材料层8，第四正负电极对7上覆盖有第二功能性材料层9。作为技术方案的进一步改进，加热电极上设置有金属保护层，上基板设置在金属保护层的上方。金属保护层可以采用铬、镍等金属来实现，不仅可以增大加热电极的加热面积，而且能够起到保护作用，还能够实现更均匀地加热，实现功能性材料沉积，以及传感器对气体感应后，实现对功能性材料层的性能恢复的作用。进一步地，本专利技术中，功能性材料层还覆有保护绝缘层。保护绝缘层的材料可以是含氟聚合物的一种，例如聚四氟乙烯材料，厚度为1μm左右。另外，参考图6，图6是本专利技术一种电容式传感器的加热电极的一具体实施例示意图，加热电极2为环形电极，可以实现均匀加热，加热电极的厚度为10μm左右，环形电极的间距为40μm左右。作为技术方案的进一步改进，参考图5，正负电极对为指状交叉电极对。指状交叉电极对跟外界接触面积比较大，感知精度更高。指状交叉电极对的厚度为8μm左右，指状交叉正负电极对两个电极之间的距离为70μm左右。指状交叉电极对能够将功能性材料层充分与空气相接触，这样增大了与空气的接触面积，使得测试更加准确。另外，下基板和/或下基板为柔性基板。柔性基板的厚度为50μm左右，柔性材料可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亚胺(PI)等。柔性基板实现了传感器件的柔性化，具有轻便、应用范围广、成本低、新颖和机械灵活性等优点。进一步地，功能性材料层的厚度为300nm。功能性材料层也可以根据需要做成多层的结构，厚度可以根据实际需要进行调节。功能性材料层为对湿度敏感的功能性材料层和/或对氨气敏感的功能性材料层和/或对二氧化氮敏感的功能性材料层。利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容式传感器，其特征在于，包括下基板、加热电极、上基板和至少一个正负电极对，所述加热电极设置在下基板的上方，所述上基板设置在加热电极的上方，所述正负电极对设置在上基板的上方，所述正负电极对覆有功能性材料层。

【技术特征摘要】
1.一种电容式传感器，其特征在于，包括下基板、加热电极、上基板和至少一个正负电极对，所述加热电极设置在下基板的上方，所述上基板设置在加热电极的上方，所述正负电极对设置在上基板的上方，所述正负电极对覆有功能性材料层。2.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于，所述电容式传感器包括至少两个正负电极对，至少一个正负电极对覆有功能性材料层，至少一个正负电极对未覆有功能性材料层。3.根据权利要求1所述的电容式传感器，其特征在于，所述加热电极上设置有金属保护层，所述上基板设置在金属保护层的上方。4.根据权利要求1至3任一项所述的电容式传感器，其特征在于，所述功能性材料层还覆有保护绝缘层。5.根据权利要求1至3任一项所述的电容式传感器，其特征在于，所述正负电极对为指状交叉电极对。6.根据权利要求1至3任一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周蕤，吴康，李君，尼克·德·罗伊，周国富，
申请(专利权)人：华南师范大学，深圳市国华光电科技有限公司，深圳市国华光电研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44