基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器及制备方法，无线加速度传感器包括包括高分子柔性聚酰亚胺薄膜层，高分子柔性聚酰亚胺薄膜衬底层的两侧设置有第一导线层和第二导线层，第一导线层的电子元件和第二导线层的电子元件通过焊盘与可拉伸导线相连，电子元件与可拉伸导线采用“岛

【技术实现步骤摘要】
基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种加速度传感器，特别涉及一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器及制备方法。

技术介绍

[0002]现有的加速度传感器是一般是基于硅基半导体的硬质基底，不能进行拉伸变形，无法精密贴合于工程实际中的复杂曲面，使复杂曲面的精确振动测量成为难点；现有的柔性电路板虽然可以承受弯曲扭转等变形，但是无法承受拉伸变形，只能贴合在圆柱等可展曲面上，无法贴合于非可展曲面；另外采用线缆进行数据传输的加速度传感器，线缆之间的电容变化会影响加速度测量值的准确性，而且线缆的布线等操作会影响工程实际中的便利性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器。
[0004]本专利技术的技术方案是：一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器，包括高分子柔性聚酰亚胺薄膜层，所述高分子柔性聚酰亚胺薄膜衬底层的两侧设置有第一导线层和第二导线层，第一导线层包括焊盘、可拉伸导线和电子元件，第二导线层包括焊盘、可拉伸导线和电子元件，第一导线层的电子元件和第二导线层的电子元件通过焊盘与可拉伸导线相连，电子元件与可拉伸导线采用“岛
‑
桥”式结构，即电子元件处于“岛”的位置不可拉伸，可拉伸互联导线处于桥的位置，可以承受弯曲扭转拉伸等变形；第一导线层和第二导线层的可拉伸导线通过通孔相连；加速度传感器设置在第一导线层或第二导线层上。
[0005]进一步地，所述第一导线层的电子元件包括处理器、加速度传感器、晶振、第一电容电阻；所述第二导线层的电子元件包括第二电容电阻。
[0006]进一步地，所述可拉伸导线优为蛇形。
[0007]进一步地，所述第一导线层的可拉伸导线和第二导线层的可拉伸导线在高分子柔性聚酰亚胺薄膜衬底层的垂直方向基本重叠。
[0008]进一步地，所述高分子柔性聚酰亚胺薄膜衬底层上没有贴合电子元件和可拉伸导线的空白部分被去除。
[0009]进一步地，还包括柔性基体，高分子柔性聚酰亚胺薄膜衬底层、第一导线层、第二导线层封装在柔性基体内。
[0010]进一步地，所述柔性基体形成的空腔内装填有相变材料，相变材料表面设置有金属片。
[0011]进一步地，所述柔性基体采用硅胶类材料，相变材料为石蜡，金属片为铜片。
[0012]进一步地，柔性基体、相变材料、金属片的体积比为10：3：0.01。
[0013]另一方面，本专利技术提供一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器的制备
方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0014]步骤S100、设计可拉伸导线的具体形状；
[0015]步骤S200、通过激光对双面高分子柔性聚酰亚胺覆铜膜打通孔；
[0016]步骤S300、对通孔内壁覆盖导电材料，使通孔金属化；
[0017]步骤S400、通过光刻剥离高分子柔性聚酰亚胺覆铜膜表面的金属铜，高分子柔性聚酰亚胺薄膜层两侧留下的金属铜形成第一导线层和第二导线层；
[0018]步骤S500、通过激光加工设备沿着两侧的可拉伸导线切割双面高分子柔性聚酰亚胺覆铜膜，留下镂空的双层可拉伸柔性电路；
[0019]步骤S600、在焊盘上焊接电子元件，电子元件包括加速度传感器；
[0020]步骤S700、封装加速度传感器；
[0021]步骤S710、首先制备柔性基体材料，聚二甲基硅氧烷(PDMS)是将A、B两种组分混合，用搅拌棒充分均匀搅拌，倒入模具后在真空干燥箱中固化得到；
[0022]步骤S720、将基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器13放置在PDMS表面；
[0023]步骤S730、在无线加速度传感器表面再浇筑一层聚二甲基硅氧烷(PDMS)，放置在真空干燥箱中固化得到封装完成的柔性无线加速度传感器。
[0024]本专利技术具有以下有益效果：工程实际结构中有着大量的非可展复杂曲面，这种特殊曲面的加速度精确测量成为实际应用结构振动分析中的难点。基于基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器，能够摆脱传统器件无法与复杂曲面紧密结合的困难，实时测量曲面结构中关键部位的加速度信息。这种无线加速度传感器还可与人体皮肤组织直接集成，完成对人体运动振动过程进行实时监测。基于转印技术，通过柔性导线力学设计，集成具有加速度功能的柔性无线加速度传感器，将该器件贴附于工程实际中的复杂曲面，实时监测结构振动时的加速度响应，为工程实际结构振动中复杂曲面和人体振动响应测量提供新的解决方式。柔性可拉伸双层电路能够达到20％以上的延展率，能够完美贴附在比较复杂的曲面上，基于此制作的柔性无线加速度具有较高的稳定性，经过多次跌落、弯曲、扭转、振动仍保持稳定的性能，能够应用于测量工程实际中的复杂曲面振动。
附图说明
[0025]图1是无线加速度传感器的结构示意图。
[0026]图2是无线加速度传感器的剖视图。
[0027]图3是无线加速度传感器的制备流程示意图。
[0028]图4是无线加速度传感器的封装流程示意图。
[0029]其中，上述附图包括以下附图标记：1、高分子柔性聚酰亚胺薄膜层；2、第二导线层；3、通孔；4、第一导线层；5、处理器；6、焊盘；7、晶振；8、加速度传感器；9、第一电容电阻；10、第二电容电阻；11、聚二甲基硅氧烷；12、模具；13、无线加速度传感器。
具体实施方式
[0030]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0032]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0033]实施例1
[0034]一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器，包括高分子柔性聚酰亚胺薄膜层1，高分子柔性聚酰亚胺薄膜衬底层1的两侧设置有第一导线层4和第二导线层2，第一导线层4包括焊盘、可拉伸导线和电子元件，第二导线层2包括焊盘、可拉伸导线和电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器，其特征在于，包括高分子柔性聚酰亚胺薄膜层，所述高分子柔性聚酰亚胺薄膜衬底层的两侧设置有第一导线层和第二导线层，第一导线层包括焊盘、可拉伸导线和电子元件，第二导线层包括焊盘、可拉伸导线和电子元件，第一导线层的电子元件和第二导线层的电子元件通过焊盘与可拉伸导线相连，电子元件与可拉伸导线采用“岛
‑
桥”式结构，即电子元件处于“岛”的位置不可拉伸，可拉伸互联导线处于桥的位置，可以承受弯曲扭转拉伸等变形；第一导线层和第二导线层的可拉伸导线通过通孔相连；加速度传感器设置在第一导线层或第二导线层上。2.根据权利要求1所述的一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器，其特征在于，所述第一导线层的电子元件包括处理器、加速度传感器、晶振、第一电容电阻；所述第二导线层的电子元件包括第二电容电阻。3.根据权利要求1所述的一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器，其特征在于，所述可拉伸导线优为蛇形。4.根据权利要求1所述的一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器，其特征在于，所述第一导线层的可拉伸导线和第二导线层的可拉伸导线在高分子柔性聚酰亚胺薄膜衬底层的垂直方向基本重叠。5.根据权利要求1所述的一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器，其特征在于，所述高分子柔性聚酰亚胺薄膜衬底层上没有贴合电子元件和可拉伸导线的空白部分被去除。6.根据权利要求1所述的一种基于双层可拉伸柔性电路的无线加速度传感器，其特征在于，还包括柔性基体，高分子柔性聚酰亚胺薄膜衬底层、第一导线层、第二导线层封装在柔性基体内。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：李宇航，樊宣青，陈嘉昀，潘子鉴，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：