柔性电容式振动传感器及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性电容式振动传感器及其制作方法。该柔性电容式振动传感器包括第一振动敏感单元、第二振动敏感单元以及隔离层，所述第一振动敏感单元、第二振动敏感单元分别设置在所述隔离层的两侧，并经所述隔离层密封结合成一体。本发明专利技术实施例提供的一种柔性电容式振动传感器，结构简单、制备工艺简便、灵敏度高、性能稳定、一致性好、成本低；以及，本发明专利技术提供的制作工艺可靠性更高，大大提高了柔性振动传感器的灵敏度；而且提高了器件的稳定性和良率。

Flexible capacitive vibration sensor and its fabrication

【技术实现步骤摘要】
柔性电容式振动传感器及其制作方法
本专利技术涉及一种振动传感器，特别涉及一种柔性电容式振动传感器及其制作方法，属于柔性电子器件

技术介绍
高度发展的现代工业中，现代测试技术向数字化、信息化方向发展已成必然发展趋势，而测试系统的最前端是传感器，它是整个测试系统的灵魂，被世界各国列为尖端技术，特别是近几年快速发展的IC技术和计算机技术，为传感器的发展提供了良好与可靠的科学技术基础。使传感器的发展日新月益，且数字化、多功能与智能化是现代传感器发展的重要特征。振动传感器是一种目前广泛应用的报警检测传感器，传统的振动传感器是通过内部的压电陶瓷片加弹簧重锤结构感受机械运动振动的参量(如振动速度、频率、加速度等)，并转换成可用输出信号，然后经过放大器等运放放大并输出控制信号。振动传感器可用于机械中的振动和位移、转子与机壳的热膨胀量的长期监测；生产线的在线自动检测和自动控制；科学研究中的多种微小距离和微小运动的测量等。振动传感器在测试技术中是关键部件之一，它具有成本低、灵敏度高、工作稳定可靠，振动检测可调节范围大的优点，广泛应用于能源、化工、医学、汽车、冶金，机器制造，军工，科研教学等诸多领域。柔性传感器通过柔性复合材料作为传感单元，具有电极布置灵活，无需复杂的传感结构，工艺简单，成本低等特点，更是目前传感器领域重点发展的趋势。CN105387927A中公开了一种新型柔性振动传感器，其主要包括三维石墨烯和弹性高分子基体，所述三维石墨烯被包覆在弹性高分子基体内部，三维石墨烯的两端设置有导线并穿出弹性高分子基体，导线通过银胶与三维石墨烯连接；该柔性振动传感器在一定程度上可以测量振动信号，但是由于纳米材料自身属性的影响，导致该柔性振动传感器的稳定性、一致性和可控性较弱，而且其灵敏度也难以达到高精度要求。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种柔性电容式振动传感器及其制作方法，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种柔性电容式振动传感器，其包括第一振动敏感单元、第二振动敏感单元以及隔离层，所述第一振动敏感单元、第二振动敏感单元分别设置在所述隔离层的两侧，并经所述隔离层密封结合成一体，所述第一振动敏感单元包括第一振动敏感结构，所述第一振动敏感结构包括间隔设置的第一电容极板和第二电容极板以及设置在第一电容极板和第二电容极板之间的第一介质材料层，所述第一电容极板和第二电容极板之间能够产生第一电容信号；所述第二振动敏感单元包括第二振动敏感结构，所述第二振动敏感结构包括间隔设置的第三电容极板、第四电容极板以及设置在第三电容极板和第四电容极板之间的第二介质材料层，所述第三电容极板和第四电容极板之间能够产生第二电容信号。进一步的，所述第一介质材料层和第二介质材料层均包括空气介质。进一步的，所述第一振动敏感单元还包括第一基底，所述第二振动敏感单元还包括第二基底，所述隔离层设置在所述第一基底和第二基底之间并与所述第一基底和第二基底封装结合成一体；所述第一振动敏感结构被封装于所述第一基底与所述隔离层之间；所述第二振动敏感单元还包括第二基底，所述第二振动敏感结构被封装于所述第二基底与所述隔离层之间。进一步的，所述第一基底的第一面设置有第一收容槽，所述第一电容极板、第二电容极板间隔设置在所述第一收容槽内，进而在所述第一电容极板和第二电容极板之间围合形成第一空腔，所述第一空腔中填充有空气介质；所述第二基底的第三面设置有第二收容槽，所述第三电容极板、第四电容极板间隔设置在所述第二收容槽内，进而在所述第三电容极板和第四电容极板之间围合形成第二空腔，所述第二空腔中填充有空气介质。进一步的，所述第一基底的第二面还设置有第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一电容极板电连接，所述第二电极与所述第二电容极板电连接；所述第二基底的第第四面还设置有第三电极和第四电极，所述第三电极与所述第三电容极板电连接，所述第四电极与所述第四电容极板电连接，其中，所述第一面与第二面背对设置，所述第三面与第四面背对设置。更进一步的，所述第一电容极板、第二电容极板、第三电容极板、第四电容极板的材质包括金属或导电聚合物。优选的，所述金属包括Pt、W、Cu、Ni中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。优选的，所述导电聚合物包括导电橡胶，但不限于此。进一步的，所述第一电容极板、第二电容极板、第三电容极板、第四电容极板的厚度均为10-1000μm。进一步的，所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极均为金属电极。优选的，所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极的材质包括Au、Cu、Al中的任意或两种以上的组合，但不限于此。优选的，所述第一电极、第二电极、第三电极、第四电极的厚度为10-1000μm。进一步的，所述第一基底和第二基底均为柔性基底。优选的，所述第一基底和第二基底的材质包括聚酰亚胺、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯中的任意一种或两种以上的组合，但不限于此。进一步的，所述第一基底和第二基底的厚度均为100-10000μm。进一步的，所述隔离层的材质包括柔性的绝缘聚合物，但不限于此。进一步的，所述隔离层30包括二维栅格结构及设置在二维栅格结构相背对的两侧表面的覆盖层，所述两个覆盖层都具有平整表面，且所述两个覆盖层还与填充在二维栅格结构的各栅格内的填充体一体成型；其中，所述二维栅格结构可以由聚乙烯、玻璃纤维等形成，而所述覆盖层及填充体可以由质量比为100：0.01-0.1的交联聚乙烯和氮化硼气凝胶组成。优选的，所述柔性的绝缘聚合物包括有机硅填充纳米陶瓷、聚二甲基硅氧烷、聚酰亚胺中的任意一种，但不限于此。优选的，所述隔离层的厚度为10-1000μm。本专利技术实施例还提供了所述柔性电容式振动传感器的制作方法，其包括：分别制作形成第一振动敏感单元和第二振动敏感单元，将所述第一振动敏感单元和第二振动敏感单元通过隔离层密封结合成一体。进一步的，所述柔性电容式振动传感器的制作方法具体包括：提供第一基底，所述第一基底的第一面具有第一收容槽，在所述第一收容槽的底部设置第一电容极板，在所述第一收容槽的开口处密封设置第二电容极板，进而在所述第一电容极板和第二电容极板之间围合形成第一空腔；在所述第一基底的第二面设置第一电极、第二电极，并使所述第一电极与所述第一电容极板电连接，所述第二电极与所述第二电容极板电连接，其中，所述第一面与所述第二面背对设置；提供第二基底，所述第二基底的第三面具有第二收容槽，在所述第二收容槽的底部设置第三电容极板，在所述第二收容槽的开口处密封设置第四电容极板，进而在所述第三电容极板和第四电容极板之间围合形成第二空腔，其中，所述第三面与所述第四面背对设置；在所述第二基底的第四面设置第三电极、第四电极，并使所述第三电极与所述第三电容极板电连，所述第四电极与所述第四电容极板电连接；提供隔离层，将所述隔离层设置与第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种柔性电容式振动传感器，其特征在于包括第一振动敏感单元、第二振动敏感单元以及隔离层，所述第一振动敏感单元、第二振动敏感单元分别设置在所述隔离层的两侧，并经所述隔离层密封结合成一体，/n所述第一振动敏感单元包括第一振动敏感结构，所述第一振动敏感结构包括间隔设置的第一电容极板和第二电容极板以及设置在第一电容极板和第二电容极板之间的第一介质材料层，所述第一电容极板和第二电容极板之间能够产生第一电容信号；/n所述第二振动敏感单元包括第二振动敏感结构，所述第二振动敏感结构包括间隔设置的第三电容极板、第四电容极板以及设置在第三电容极板和第四电容极板之间的第二介质材料层，所述第三电容极板和第四电容极板之间能够产生第二电容信号。/n

【技术特征摘要】
1.一种柔性电容式振动传感器，其特征在于包括第一振动敏感单元、第二振动敏感单元以及隔离层，所述第一振动敏感单元、第二振动敏感单元分别设置在所述隔离层的两侧，并经所述隔离层密封结合成一体，
所述第一振动敏感单元包括第一振动敏感结构，所述第一振动敏感结构包括间隔设置的第一电容极板和第二电容极板以及设置在第一电容极板和第二电容极板之间的第一介质材料层，所述第一电容极板和第二电容极板之间能够产生第一电容信号；
所述第二振动敏感单元包括第二振动敏感结构，所述第二振动敏感结构包括间隔设置的第三电容极板、第四电容极板以及设置在第三电容极板和第四电容极板之间的第二介质材料层，所述第三电容极板和第四电容极板之间能够产生第二电容信号。


2.根据权利要求1所述柔性电容式振动传感器，其特征在于：所述第一介质材料层和第二介质材料层均包括空气介质。


3.根据权利要求2所述柔性电容式振动传感器，其特征在于：所述第一振动敏感单元还包括第一基底，所述第二振动敏感单元还包括第二基底，所述隔离层设置在所述第一基底和第二基底之间并与所述第一基底和第二基底封装结合成一体；所述第一振动敏感结构被封装于所述第一基底与所述隔离层之间；所述第二振动敏感单元还包括第二基底，所述第二振动敏感结构被封装于所述第二基底与所述隔离层之间。


4.根据权利要求3所述柔性电容式振动传感器，其特征在于：所述第一基底的第一面设置有第一收容槽，所述第一电容极板、第二电容极板间隔设置在所述第一收容槽内，进而在所述第一电容极板和第二电容极板之间围合形成第一空腔，所述第一空腔中填充有空气介质；所述第二基底的第三面设置有第二收容槽，所述第三电容极板、第四电容极板间隔设置在所述第二收容槽内，进而在所述第三电容极板和第四电容极板之间围合形成第二空腔，所述第二空腔中填充有空气介质。


5.根据权利要求4所述柔性电容式振动传感器，其特征在于：所述第一基底的第二面还设置有第一电极和第二电极，所述第一电极与所述第一电容极板电连接，所述第二电极与所述第二电容极板电连接；所述第二基底的第第四面还设置有第三电极和第四电极，所述第三电极与所述第三电容极板电连接，所述第四电极与所述第四电容极板电连接，其中，所述第一面与第二面背对设置，所述第三面与第四面背对设置。


6.根据权利要求5所述柔性电容式振动传感器，其特征在于：所述第一电容极板、第二电容极板、第三电容极板、第四电容极板的材质包括金属或导电聚合物；优选的，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘瑞，
申请(专利权)人：安徽芯淮电子有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34