压电传感装置和方法制造方法及图纸

提供传感器、传感装置和设备以及相关方法。根据一个示例实施例，一种基于阻抗的传感器，包括柔性介电材料并基于施加至该介电材料的压力所引起的压缩而生成输出。在特定实施例中，介电材料包括由间隙隔开的多个区域，并配置成响应于施加的压力而弹性地形变和恢复。

【技术实现步骤摘要】
本申请是国际申请日为2011年9月12日、中国国家阶段申请号为201180045357.6、题为“压电传感装置和方法”的专利技术专利申请的分案申请。相关文件本专利文件根据35U.S.C.§119要求序列号为61/381,664、标题为“FlexiblePressureSensingApparatusesandRelatedMethods”并于2010年9月10日递交的U.S临时专利申请的优先权；本专利文件和下面的临时申请中递交的附件，包括其中引用的参考文献，通过参考结合于此。
本公开涉及包括传感压力的方式的装置和方法。
技术介绍
为了大规模应用，对传感各种形式的压力的方法进行了重点研究。这些研究受到增长的压力响应电子设备市场的大力推动。存在多种不同的压力传感技术。相对于位置、刚性和适用性，这些设备很多在应用中是受限的。例如，很多压力传感器不是柔性的而不能实施在弯曲表面上。此外，很多传感器不能实施在特定的环境中，例如易受湿度影响的环境。而且，很多传感器难以制造和/或制造成本高昂，且不易实施在紧凑型装置中。这些和其它特性对大规模应用的传感器的实施提出了挑战，并表现出受限的灵敏度。
技术实现思路
本公开的各个方面主要涉及与上述应用相关的传感器设备和方法。根据一个实施例示例实施例，一种装置，包括介电结构和传感电路，传感电路包括至少一个基于阻抗的传感器。介电结构包括表现出介电常数的弹性材料，弹性材料响应于压力而压缩并由此表现出对应于其压缩状态的变化的介电常数。每一个基于阻抗的传感器包括一部分介电结构并通过提供施加至毗邻至少一个基于阻抗的传感器的介电结构的压力的指示而对介电常数的变化进行响应。例如，这一指示可包括对应于通过介电结构施加并由于变化的介电常数(例如，在压缩下相对于弹性材料的结构的变化)而改变的电容或基于电流的输出。根据另一个实施例示例实施例，一种传感器设备，包括传感器，该传感器具有带有柔性介电材料的基于阻抗的设备，而且该传感器基于施加至介电材料的压力生成输出。对应于施加的压力，该输出对应于介电材料的介电特性的变化。在一些实施方式中，多个这样的传感器一起被包括在一个传感器设备中，且互连电路分别耦合传感器以便为每一个传感器同时提供施加至介电材料的压力和施加的压力的位置(例如，相对于传感器的位置)的输出指示。介电性质的变化可例如被传感成施加的电容场的变化，或穿过施加该场的沟道的电流的变化。另一个示例实施例涉及一种电路，包括有机半导体衬底、衬底上不同位置的多个压力传感器、和从每一个传感器耦合检测传感器对施加至其的电响应的信号的互连导体。每一个传感器包括由位于衬底中的沟道区域耦合并毗邻栅介电的的源和漏电极和毗邻栅介电的栅极。该介电响应于压力弹性地形变并表现出响应于弹性形变而变化的介电特性。另一个示例实施例涉及一种制造传感设备的方法。形成多个传感器，每一个传感器分别包括具有柔性介电材料和电极的基于阻抗的设备。形成每一个传感器以基于施加至介电材料的压力在电极处生成输出，柔性介电材料具有多个由间隔隔开的介电材料区域。传感器和互连电路相耦合以便为每一个传感器同时提供施加至介电材料的压力和施加的压力的位置的输出指示。上述内容并不旨在描述本公开的每一个实施方式或每一种方案。随后的附图、详细说明和权利要求更具体地说明各个实施方式。附图说明结合附图，考虑到随后的本公开的各个实施方式的详细描述，可完全理解本公开的各个方面，其中：图1示出了根据本公开的一个示例实施例的一种薄膜传感器；图2示出了根据本公开的各个示例实施例的示例传感器的截面图和各自的弹性体形状；图3示出了根据本专利技术的各个示例实施例的传感器在制造的各个阶段的情况，该传感器具有微结构化的聚二甲基硅氧烷(PDMS)；图4示出了根据本公开的另一个示例实施例的一种压敏OFET设备；图5示出了根据本公开的另一个示例实施例的一种基于压力的传感器的阵列；图6示出了根据本公开的另一个示例实施例的一种电容设备；以及图7示出了根据另一个示例实施例的一种动脉内/静脉内压力传感设备。虽然本公开可修改成各种变形和替换形式，其具体细节通过附图中的实例被示出并将被详细描述。然而，应理解，并不旨在将本公开限制至所描述的特定实施例。相反，旨在覆盖落入包括权利要求中限定的方面的本公开的范围内的所有变形、等价形式和替换形式。具体实施方式本公开涉及压力传感器、压力传感设备和装置、制造压力传感器的方法以及使用压力传感器的方法。然而本公开并非必须限制至这样的设备和应用，通过使用这些和其它上下文的实例的讨论，将理解本公开的各个方面。根据一个实施例，本公开的一个方面涉及一种传感设备，包括多个传感器，每一个传感器包括具有可压缩的弹性介电材料和由介电材料隔开的电路节点的基于阻抗的设备。每一个传感器配置成生成响应于由于施加至该介电材料的压力的量而引起的阻抗变化的输出。互连电路分别配置成耦合传感器并在各个传感器处提供施加至弹性材料的压力的输出指示。例如，使用这一介电材料可制造有机场效应晶体管，晶体管的导电性(例如，在其ON状态中)与压力相关。因此，由压力的增大和减小中的一个或二者引起的压力的变化可容易地被传感。介电材料可实施或调整成适于不同应用。在一些实施例中，间隔或凹陷形成在介电材料中和/或形成在介电材料的独立的图案化区域之间。间隔/凹陷可使用流体、气体或表现出不同于介电材料的压缩特性并有利于响应于施加的压力的介电材料的弹性形变和恢复的其它材料进行填充。例如，间隔和/或气陷可制成增强介电材料在形变后恢复到原始形状的能力。在特定实施方式中，介电的截面形状可设置成有利于对形变进行响应/恢复，并设置形状对于所施加的压力的灵敏度。例如，修改介电材料的截面形状可允许更大的每单位力压缩距离，从而增加介电材料对压力的灵敏度。调整介电材料特性的另一种方法包括在传感器的不同部分中采用不同的材料和/或对单个传感器采用材料的组合。例如，如此处讨论的，聚二甲基硅氧烷(PDMS)、压电弹性材料、热电弹性聚合物和铁电弹性聚合物可单独或相互组合地图案化并使用。此外，针对间隔或气陷的材料、形状和/或形成，传感设备的各个部分可进行不同的调整。这些方法可用于形成具有不同传感能力的范围的传感器。这些传感能力可例如调整用于特定的应用或特定的用户。例如，通过使用间隔/间隙中的空气，替换量与弹性体/电介质(例如，～3.0的PDMS)相比具有较低的介电常数(＝1.0)。因此，构造的膜中电容的增加随着两个电极板之间距离的减小而出现，并进一步由介电常数的增加而得到增强。本公开的其它方面涉及一种类型的压力传感装置，包括具有有机半导体衬底和/或例如也为柔性的无机纳米线的其它半导体材料的电路。具有这一可变形材料的电路在一个或更多方向(例如在拉伸和/或弯曲方向上)上提供足够的材料位移用于压力的指示。该电路可包括配置成响应施加至其的压力的衬底上的弹性栅电介质，和衬底上不同位置的多个压力传感器。每一个这样的传感器包括具有源和漏电极以及栅极的类似FET的装置。例如，源和漏电极可由位于衬底中并毗邻栅电介质的沟道耦合，且栅极位于栅电介质上并配置成对沟道区域施加偏置。偏置的量响应于沟道区域中弹性栅电介质的形变。该电路进一步配置有互连导体，该互连导体被配置并排列本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：介电结构，包括由间隔区域相互隔开的多个弹性区域，所述弹性区域中的每一个被配置和排列成响应于施加的压力或低于1kPa的施加的压力的变化而压缩，并由此表现出对应于所述弹性体区域的压缩状态的改变的介电常数；以及传感电路，包括基于阻抗的传感器，所述基于阻抗的传感器包括所述介电结构的一部分并具有在所述压缩状态之前由所述介电结构的所述部分分开小于100um的距离的相对电极，并被配置和排列成通过提供施加至所述基于阻抗的传感器的相对电极之间的所述介电结构的所述部分的压力的指示而响应于所述改变的介电常数。

【技术特征摘要】
2010.09.10 US 61/381,6641.一种装置，包括：介电结构，包括由间隔区域相互隔开的多个弹性区域，所述弹性区域中的每一个被配置和排列成响应于施加的压力或低于1kPa的施加的压力的变化而压缩，并由此表现出对应于所述弹性体区域的压缩状态的改变的介电常数；以及传感电路，包括基于阻抗的传感器，所述基于阻抗的传感器包括所述介电结构的一部分并具有在所述压缩状态之前由所述介电结构的所述部分分开小于100um的距离的相对电极，并被配置和排列成通过提供施加至所述基于阻抗的传感器的相对电极之间的所述介电结构的所述部分的压力的指示而响应于所述改变的介电常数。2.如权利要求1所述的装置，其中所述多个弹性区域中的一个或多个具有小于50微米的截面宽度。3.如权利要求1所述的装置，其中所述多个弹性区域以一维阵列排列。4.如权利要求1所述的装置，其中所述多个弹性区域以二维阵列排列。5.如权利要求1所述的装置，其中所述多个弹性区域中的一个或多个具有角锥形状。...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·包，S·曼斯菲德，J·洛克林，B·CK·蒂，
申请(专利权)人：小利兰·斯坦福大学托管委员会，
类型：发明
国别省市：美国;US