用于检测压力的电子装置制造方法及图纸

一种用于检测压力的电子装置，包括：用于传导电流的电流通道，其中该电流通道被设置在压力敏感结构附近或与所述压力敏感结构邻接。当所述压力敏感结构受到外部压力变化时，该压力敏感结构用于操纵所述电流通道的第一电特性，将外部压力信号实时的转化为电信号。

Electronic device for detecting pressure

An electronic device for detecting pressure includes a current channel for conducting current, where the current channel is located near the pressure sensitive structure or adjacent to the pressure sensitive structure. When the pressure sensitive structure is subjected to an external pressure change, the pressure sensitive structure is used to manipulate the first electrical characteristic of the current channel, and the external pressure signal is converted into the electrical signal in real time.

【技术实现步骤摘要】
用于检测压力的电子装置
本专利技术涉及用于检测压力的电子装置和用于制造该电子装置的方法，更具体地涉及使用简单且低成本制造技术。技术背景压力传感器可以用于测量压力，例如空气中的气压或水箱中的流体压力。在电子压力传感器中，压力传感器可以把施加的压力生成电信号。压力传感器还可以用作测量大气压力的气压计组件。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了用于检测压力的电子装置，包括：用于传导电流的电流通道，其中该电流通道被设置在压力敏感结构附近或与所述压力敏感结构邻接；以及当所述压力敏感结构受到外部压力变化时，该压力敏感结构用于改变所述电流通道的第一电特性。在第一方面的实施方式中，所述电流通道的所述第一电特性响应于所述压力敏感结构的第二电特性的变化而变化。在第一方面的实施方式中，所述第一电特性是电阻。在第一方面的实施方式中，所述电流通道存在第一材料层中，所述电流在第一材料层中传导。在第一方面的实施方式中，所述第一材料层为半导体材料。在第一方面的实施方式中，所述第一材料层为有机半导体材料或基于氧化物的半导体材料。在第一方面的实施方式中，该电子装置还包括设置在所述第一材料层上的电极，所述电极被配置为实现所述电流通道与电源之间的电连接。在第一方面的实施方式中，所述电极还用作为晶体管的源极和漏极。在第一方面的实施方式中，所述第二电特性是电容。在第一方面的实施方式中，所述压力敏感结构包括具有所述电容的第二材料层。在第一方面的实施方式中，所述第二材料层包括电介质材料。在第一方面的实施方式中，所述第二材料层包括聚合物填充材料和空气中的至少一者。在第一方面的实施方式中，所述电容值基于所述第二材料层厚度的变化而变化。在第一方面的实施方式中，所述压力敏感结构还包括第三材料层，用于实现所述压力敏感结构受到的外部压力变化时改变所述第二材料层的厚度。在第一方面的实施方式中，所述第三材料层是柔性的，且所述第三材料层在所述压力敏感结构受到外部压力变化时变形以改变第二材料层的厚度。在第一方面的实施方式中，所述压力敏感结构还包括间隔结构，用于限定所述第二材料层的尺寸，且其中所述第二材料层被所述间隔结构和所述第三材料层封装。在第一方面的实施方式中，所述间隔结构包括胶带和光阻材料中的至少一者。在第一方面的实施方式中，所述第三材料层包括导电材料。在第一方面的实施方式中，所述第三材料层包括铝膜和具有导电材料覆层的聚合物膜中的至少一者。在第一方面的实施方式中，所述压力敏感结构还用作为晶体管结构的栅极。在第一方面的实施方式中，该电子装置还包括沉积在衬底的第一侧的绝缘层，其中限定所述电流通道的第一材料层被设置在该绝缘层上且所述压力敏感结构被设置在与该衬底的第一侧相反的第二侧上。在第一方面的实施方式中，所述绝缘层包括聚合物材料和金属氧化物材料的至少一者。在第一方面的实施方式中，该电子装置被配置为将外部压力信号实时的转化为电信号。根据本专利技术的第二方面，提供了制造根据第一方面的实施方式中所述的用于检测压力的电子装置的方法，步骤包括：在衬底的第一侧上制备用于限定所述电流通道的第一材料层；以及在与所述衬底的第一侧相反的第二侧上制备所述压力敏感结构。在第二方面的实施方式中，在所述衬底的第一侧上制备所述第一材料层的步骤包括：在所述衬底的第一侧上沉积绝缘层；以及在所述绝缘层上沉积所述第一材料层。在第二方面的实施方式中，该方法还包括在所述第一材料层上沉积电极的步骤。在第二方面的实施方式中，其中在所述衬底的第二侧上提供所述压力敏感结构的步骤包括：在所述衬底的第二侧上制备间隔结构；以及在所述间隔结构上粘接第三材料层以封装所述第三材料层与所述衬底之间的第二材料层。根据本专利技术的第三方面，提供了压力传感器，包括：一个或多个根据第一方面的实施方式中所述的用于检测压力的电子装置；以及与所述电子装置相连接的电源；其中所述外部压力的变化的检测由所述电流通道的电阻的测量结果来表示。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式的电子装置的透视图；图2是图1的电子装置制造的工艺流程图；图3A是受到第一外部压力的图1的电子装置的操作图示；图3B是受到第二外部压力的图1的电子装置的操作图示；以及图4是受到不同外部压力时电子装置检测到的I-V特性图。具体实施方式专利技术人通过研究和实验，指出具有压力和温度检测功能的传感器是下一代智能产品的重要组成部分。柔性、低成本以及低电压的电子传感装置对许多人工智能应用是至关重要的。例如，基于柔性和低成本的有机薄膜晶体管的压力传感器可以用作在集成智能系统应用中。某些压力传感器已经不能满足在日常应用中对其廉价及可降解的要求。因此，有必要研发低成本的压力传感器。例如，基于薄膜晶体管的压力传感器，因其具有高灵敏度，制造工艺简单，生产成本低、可大面积打印等优势，在传感器的研究方面极具潜力。图1是用于检测压力的电子装置100的结构图。在此实施例中，该电子装置100包括：用于传导电流的电流通道102，其中该电流通道102被设置在压力敏感结构附近或与所述压力敏感结构邻接；以及当压力敏感结构104受到外部压力变化时，该压力敏感结构104用于改变电流通道102的第一电特性。在该实施例中，电子装置100包括晶体管结构106和压力敏感结构104，且晶体管结构106的电特性可以受到电子装置100暴露在的环境的压力的影响，因此，该电子装置100可以用作压力传感器。该晶体管结构106中的第一材料层108优选地由半导体材料制备。该半导体层108可以作为晶体管结构106的有源层，其在晶体管结构106中决定了电流通道102。另外，第一材料层108包括至少但不限于有机半导体材料(例如，并五苯和聚(3-己基噻吩-2,5-二基)(P3HT))、基于氧化物的半导体材料(例如ZnO和IGZO)，其他常见半导体材料(例如硅、石墨烯、锗和复合半导体等)也可以被使用在晶体管结构106中。晶体管的电流通道的电特性还可以由栅极和/或源/漏极来控制。例如，晶体管结构106中的电流通道102的第一特性-电阻是可以通过不同的电学操作来控制(例如施加不同的偏置电压)。电流可以通过半导体层108中的至少一部分被传导。这部分传导电流的半导体材料决定了电子装置100的电流通道102。此外，电子装置100还包括用于促进电流通道102与电源(或用于施加合适偏置电压给晶体管结构106的电源)之间的电连接的至少两个电极110。例如，电极110可以是粘接在半导体层108上的金属垫或条，此电流可以通过电极110之间的电流通道102传导。电极110还可以用于决定晶体管结构106的源极和漏极。优选地，电极100包括铝、金、铜、银或导电金属氧化物的电导材料。为了调控晶体管结构106的电流通道102的电阻，限定晶体管结构106的栅极的压力敏感结构104被粘接在半导体层108、附近，其中电流通道102被限定在该半导体层108中。在该结构中，通道102的电阻因压力敏感结构104的电容(电子装置100的第二电特性)的变化而变化。参考图1，压力敏感结构104包括具有电容的第二材料层112。第二材料层112包括电介质层112，例如但不局限于聚合物(例如PVDF)液体或空气。拥有特定厚度的第二材料层112可以是柔性的，其电容因第二材料层112的厚度变化而变化。例如，压力敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测压力的电子装置，包括：用于传导电流的电流通道，其中该电流通道被设置在压力敏感结构附近或与所述压力敏感结构邻接；以及当所述压力敏感结构受到外部压力变化时，该压力敏感结构用于改变所述电流通道的第一电特性。

【技术特征摘要】
2016.04.06 US 15/091,8761.一种用于检测压力的电子装置，包括：用于传导电流的电流通道，其中该电流通道被设置在压力敏感结构附近或与所述压力敏感结构邻接；以及当所述压力敏感结构受到外部压力变化时，该压力敏感结构用于改变所述电流通道的第一电特性。2.根据权利要求1所述电子装置，其中所述电流通道的所述第一电特性响应于所述压力敏感结构的第二电特性的变化而变化。3.根据权利要求1所述电子装置，其中所述第一电特性是电阻。4.根据权利要求3所述电子装置，其中所述电流通道存在第一材料层中，所述电流在第一材料层中传导。5.根据权利要求4所述电子装置，其中所述第一材料层为半导体材料。6.根据权利要求5所述电子装置，其中所述第一材料层为有机半导体材料和/或基于氧化物的半导体材料。7.根据权利要求4所述电子装置，其中该电子装置还包括设置在所述第一材料层上的电极，所述电极被配置为实现所述电流通道与电源之间的电连接。8.根据权利要求7所述电子装置，其中所述电极还用作为晶体管的源极和漏极。9.根据权利要求2所述电子装置，其中所述第二电特性是电容。10.根据权利要求9所述电子装置，其中所述压力敏感结构包括具有所述电容的第二材料层。11.根据权利要求10所述电子装置，其中所述第二材料层包括电介质材料。12.根据权利要求11所述电子装置，其中所述第二材料层包括聚合物填充材料和空气中的至少一者。13.根据权利要求1所述电子装置，其中所述电容根据所述第二材料层的厚度的变化而变化。14.根据权利要求13所述电子装置，其中所述压力敏感结构还包括第三材料层，用于实现所述压力敏感结构受到的外部压力变化时改变所述第二材料层的厚度。15.根据权利要求14所述电子装置，其中所述第三材料层是柔性的，且所述第三材料层在所述压力敏感结构受到外部压力变化时变形以改变第二材料层的厚度。16.根据权利要求15所述电子装置，其中所述压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：华礼生，孙启军，庄佳庆，
申请(专利权)人：香港城市大学，
类型：发明
国别省市：中国香港,81