柔性电容压力传感器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种柔性电容传感器及其制备方法。柔性电容传感器包括第一极板，所述第一极板依次包括第一柔性衬底，位于所述第一柔性衬底上的第一弹性微结构，位于所述第一弹性微结构上的第一电极；第二极板，所述第二极板依次包括第二柔性衬底，位于所述第二柔性衬底上的第二弹性微结构，位于所述第二弹性微结构上的第二电极，位于所述第二电极上的介电层；所述第一弹性微结构呈三棱锥状，所述第二弹性微结构呈三棱锥状；所述第一极板与所述第二极板的布置方式使得所述第一弹性微结构的三棱锥状与所述第二弹性微结构的三棱锥状呈正交状。该柔性电容压力传感器能够同时兼顾宽的压力检测范围和高灵敏度。力检测范围和高灵敏度。力检测范围和高灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
柔性电容压力传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及传感器的
，特别是涉及一种柔性电容压力传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]柔性电容压力传感器的工作原理是将外部的压力信号转换为依据传感器电容变化而变化的信号，当外力作用时，改变电极之间的间距、正对面积或者介电常数而改变传感器的电容值，从而达到检测压力信息变化的目的。目前，可穿戴式电子器件已经成为研究热点。柔性电容压力传感器具有灵敏度高、动态响应好、分辨率高等优点。目前，常规的柔性电容压力传感器还存在着一些问题，如不能同时兼顾宽的压力检测范围和高灵敏度，这极大的限制了柔性电容压力传感器的应用范围。
[0003]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种能够同时兼顾宽的压力检测范围和高灵敏度的柔性电容压力传感器及具有其制备方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例的目的在于提供一种柔性电容压力传感器及具有其制备方法。本专利技术实施例所提供的柔性电容压力传感器具有两个弹性三棱锥微结构电极、复合介电层和柔性衬底，能够同时兼顾宽的压力检测范围和高灵敏度。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术一实施例提供的技术方案如下：一种柔性电容传感器，包括第一极板，所述第一极板依次包括第一柔性衬底，位于所述第一柔性衬底上的第一弹性微结构，位于所述第一弹性微结构上的第一电极；第二极板，所述第二极板依次包括第二柔性衬底，位于所述第二柔性衬底上的第二弹性微结构，位于所述第二弹性微结构上的第二电极，位于所述第二电极上的介电层；所述第一弹性微结构呈三棱锥状，所述第二弹性微结构呈三棱锥状；所述第一极板与所述第二极板的布置方式使得所述第一弹性微结构的三棱锥状与所述第二弹性微结构的三棱锥状呈正交状。
[0006]作为本专利技术的进一步改进，所述第一柔性衬底的材料或所述第二柔性衬底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。
[0007]作为本专利技术的进一步改进，所述第一弹性微结构的材料或所述第二弹性微结构的材料为聚二甲基硅氧烷。
[0008]作为本专利技术的进一步改进，所述介电层包括氧化铝。
[0009]作为本专利技术的进一步改进，所述第一电极的材料或所述第二电极的材料为铬或者金。
[0010]本专利技术实施例还提供一种柔性电容传感器的制备方法。该制备方法包括步骤S1：在预设模具上采用光刻或刻蚀工艺获得微结构的三棱锥状模具；S2：在所述微结构的三棱锥状模具上旋涂聚二甲基硅氧烷并层压键合聚对苯二甲酸乙二醇酯；S3：将柔性衬底和微结构从所述三棱锥状模具中剥离，获得连接为一体的柔性衬底和微结构；S4：在所述微结构
的表面溅射电极材料，形成电极层；获得第一极板；S5：重复步骤S1至步骤S4，并采用原子沉积方式将氧化铝沉积在所述电极层上，形成介电层；获得第二极板；S6：将所述第一极板与所述第二极板以微结构正交的形式组装，获得柔性电容传感器。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S2之前还包括步骤：采用乙醇对聚对苯二甲酸乙二醇酯进行第一次清洗，再对经乙醇清洗后的聚对苯二甲酸乙二醇酯在离子水中进行超声清洗，再采用氮气吹干经过超声清洗的聚对苯二甲酸乙二醇酯，再将吹干后的聚对苯二甲酸乙二醇酯放置在预设温度下烘干。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述预设模具为厚度为280nm至330nm的二氧化硅的硅片制成的硅模。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，在硅模形成微结构的三棱锥状后，采用十八烷基三氯硅烷对所述硅模的表面进行处理，使硅模的表面产生疏水性。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述电极材料包括铬或者金。
[0015]本专利技术具有以下优点：
[0016]本专利技术实施例所提供的柔性电容传感器包括两个弹性三棱锥微结构电极、复合介电层和柔性衬底，能够同时兼顾宽的压力检测范围和高灵敏度。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1为本专利技术实施例提供的柔性电容传感器的结构示意图；
[0019]图2为图1所示实施例的柔性电容传感器的剖视示意图；
[0020]图3为图1所示实施例的第一弹性微结构的的结构示意图；
[0021]图4为图1所示实施例的第一极板的结构示意图；
[0022]图5为本专利技术实施例提供的一种柔性电容传感器制备方法的流程示意图。
[0023]附图中的标记说明：
[0024]100、柔性电容传感器
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1、第一弹性微结构
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2、第一电极
[0025]3、第一柔性衬底
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10、第一极板
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20、第二极板
[0026]21、第二弹性微结构
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22、第二电极
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23、第二柔性衬底
[0027]4、介电层
具体实施方式
[0028]为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0029]如图1和图2所示，本专利技术第一实施例提供的柔性电容传感器100。在该实施例中，
柔性电容传感器100包括第一极板10和第二极板20。
[0030]继续参考图3、4，第一极板10依次包括第一柔性衬底3，位于第一柔性衬底3上的第一弹性微结构1，位于第一弹性微结构1上的第一电极2。第一柔性衬底3的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯，保证第一柔性衬底3的柔韧性。继续参考图4，第一弹性微结构1呈三棱锥状。第一弹性微结构1的材料为聚二甲基硅氧烷，以保证第一弹性微结构1也具有弹性。第一电极2的材料为铬或者金，以保证好的导电性能。
[0031]继续参考图1和图2，第二极板20依次包括第二柔性衬底23，位于第二柔性衬底23上的第二弹性微结构21，位于第二弹性微结构21上的第二电极22，位于第二电极22上的介电层4。在该实施例中，优选地，为了工艺简单、确保第一极板10与第二极板20之间的对称性，第二柔性衬底23的结构和材料保持与第一柔性衬底3的结构和材料一致，第二电极22的结构和材料保持与第一电极2的结构和材料一致，第二弹性微结构21的结构和材料保持与第一弹性微结构1的结构和材料一致。当然，如本领域技术人员所知，第二极板20的材料和结构也可以选择与第一极板10的材料和结构不完全一致的其他情形。
[0032]介电层4的材料包括氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性电容传感器，其特征在于，所述柔性电容传感器包括：第一极板，所述第一极板依次包括第一柔性衬底，位于所述第一柔性衬底上的第一弹性微结构，位于所述第一弹性微结构上的第一电极；第二极板，所述第二极板依次包括第二柔性衬底，位于所述第二柔性衬底上的第二弹性微结构，位于所述第二弹性微结构上的第二电极，位于所述第二电极上的介电层；所述第一弹性微结构呈三棱锥状，所述第二弹性微结构呈三棱锥状；所述第一极板与所述第二极板的布置方式使得所述第一弹性微结构的三棱锥状与所述第二弹性微结构的三棱锥状呈正交状。2.根据权利要求1所述的一种柔性电容传感器，其特征在于，所述第一柔性衬底的材料或所述第二柔性衬底的材料为聚对苯二甲酸乙二醇酯。3.根据权利要求1所述的一种柔性电容传感器，其特征在于，所述第一弹性微结构的材料或所述第二弹性微结构的材料为聚二甲基硅氧烷。4.根据权利要求1所述的一种柔性电容传感器，其特征在于，所述介电层包括氧化铝。5.根据权利要求1所述的一种柔性电容传感器，其特征在于，所述第一电极的材料或所述第二电极的材料为铬或者金。6.一种柔性电容传感器的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括步骤：S1：在预设模具上采用光刻或刻蚀工艺获得微结构的三棱锥状模具；S2：在所述微结构的三棱锥状模具...

【专利技术属性】
技术研发人员：王凤霞，吴志勇，陈涛，孙立宁，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：