力感测装置制造方法及图纸

一种力感测装置(101)包括第一导电层(102)和第二导电层(103)以及对机械交互作用作出响应的压敏活性层(104)。力分布结构(203)位于所述第一和所述第二导电层之间并在所述第一导电层的第一端和第二端(205)之间延伸。所述力分布结构被配置为响应于施加到所述力感测装置的力而扩大所述压敏活性层和所述第一导电层之间的接触面积。一导电层之间的接触面积。一导电层之间的接触面积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】力感测装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年8月10日提交的英国专利申请号GB2012388.1的优先权，其全部内容通过引用结合于此。


[0003]本申请涉及一种力感测装置。

技术介绍

[0004]本申请涉及力感测装置、制造力感测装置的方法和测试力感测装置的方法。
[0005]传统的力感测装置包括第一和第二导电层以及第三压敏活性层，第三压敏活性层对诸如施加的力或压力产生机械交互作用作出响应，这在本领域是已知的。在实际应用中，对机械交互作用的典型面积
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力响应与实验室条件下测量的动态范围相比，具有有限的力灵敏度动态范围。在后一种情况下，动态响应使得接触面积随着力的增大而平滑增大，导致灵敏度增加。
[0006]因此，期望通过改善动态响应来提高现有的力感测装置的压力灵敏度。

技术实现思路

[0007]根据本申请的第一方面，提供了一种力感测装置，包括：第一导电层和第二导电层；对机械交互作用作出响应的压敏活性层；以及位于所述第一导电层和所述第二导电层之间的力分布结构，所述力分布结构在所述第一导电层的第一端和第二端之间延伸；其中所述力分布结构被配置为响应于施加到所述力感测装置的力而扩大所述压敏活性层和所述第一导电层之间的接触面积。
[0008]根据本专利技术的第二方面，提供了一种测试力感测装置的方法，包括以下步骤：提供任何如上所述的力感测装置；以及将弹性致动器施加到所述第一导电层的顶表面，以向所述力感测装置提供机械交互作用。
[0009]根据本专利技术的第三方面，提供了一种制造力感测装置的方法，包括以下步骤：提供第一导电层和第二导电层；提供对所述第一导电层和所述第二导电层之间的机械交互作用作出响应的压敏材料；以及将力分布结构定位在所述第一导电层和所述第二导电层之间，使得所述力分布结构在所述第一导电层的第一端和第二端之间延伸。
[0010]将参考附图仅以示例的方式描述本专利技术的实施例。详细实施例显示了专利技术人已知的最佳模式，并为所要求保护的专利技术提供了支持。然而，它们只是示例性的，不应用于解释或限制权利要求的范围。它们的目的是向本领域技术人员提供教导。由序数短语(如“第一”和“第二”)区分的组件和过程不一定定义任何类型的顺序或排名。
附图说明
[0011]图1显示了力感测装置的分解示意图；
[0012]图2显示了图1的力感测装置的示意性侧视图；
[0013]图3显示了通过弹性致动器测试图1和图2所示的力感测装置的方法；
[0014]图4显示了通过图3的弹性致动器施加的分布力；
[0015]图5显示了使用半球形探头的测试方法中的另一种力感测装置；
[0016]图6显示了与图5的力感测装置基本相似的力感测装置，其使用弹性致动器的方法进行测试；
[0017]图7显示了面积
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力曲线，说明了图4、5和6所示实施例的不同动态响应；和
[0018]图8显示了与图4、5和6的实施例相对应的对数面积
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力曲线。
具体实施方式
[0019]图1
[0020]力感测装置101包括第一导电层102和第二导电层103。力感测装置101还设置有压敏活性层104，该压敏活性层对机械交互作用作出响应并且位于导电层102和导电层103之间。在图1中，出于说明目的，力感测装置101以分解示意图显示。
[0021]在该实施例中，导电层102和导电层103各自包括导电材料。在一个实施例中，导电材料包括金属材料，例如银基可印刷油墨或碳基材料，例如碳基可印刷油墨。应当理解，在一个实施例中，第一导电层和第二导电层的金属材料可以基本相似或基本不同。
[0022]压敏活性层104包括压敏材料，并且在一个实施例中，压敏材料包括量子隧穿材料。在一个实施例中，压敏材料包括可印刷油墨。合适材料的实例可从本申请人Peratech Holdco Limited(英国斯维尔布罗普顿)获得。
[0023]这种类型的量子隧穿材料对机械交互作用作出响应，因为当它们被施加力时，它们表现出电阻的变化，这可用于测量所施加力的性质。应当理解，可以使用在施加作用力时也表现出阻力变化的其他压敏材料。
[0024]在使用中，力感测装置101的层被保持在非常接近的位置，使得当沿箭头105的方向向例如导电层102的顶表面施加诸如力或压力的机械交互作用时，电流通过导电层102和活性层104传输到导电层103。在没有这种机械交互作用的情况下，导电层被活性层保持分开，并且电流不被传输。因此，当连接到本领域已知的适当电路时，可以利用对机械交互作用的响应来计算机械交互作用的大小，并且在一些实施例中，计算机械交互作用的位置。
[0025]在一个实施例中，力感测装置101通常形成为当从上方观察时具有大致圆形横截面的力感测装置。然而，应当理解，在替代实施例中，力感测装置101可以包括替代横截面面积，例如大致正方形的横截面面积。压敏活性层104可以包括多个力感测元件，从而能够计算沿箭头105的方向施加的力的大小。
[0026]这种类型的传统力感测装置的力灵敏度的动态范围部分地取决于随着施加的力或压力的增加，导电层102和导电层103之间的接触面积的平滑增加。因此，本专利技术旨在使这些层与传统的力感测装置相比较，以优化第一导电层102和第二导电层1 103之间的接触面积的增加，从而改善动态范围。
[0027]因此，在本专利技术中，力感测装置101还包括力分布结构，该力分布结构被配置为将所施加的力延伸穿过活性层104，并扩大压敏活性层104和导电层102之间的接触面积，其将在图2至4中进一步详细描述。
[0028]图2
[0029]力感测装置101的另一示意性侧视图如图2所示。力感测装置101包括导电层102和导电层103，它们由间隔垫圈201隔开。因此，在导电层102和导电层103之间是气隙202，其保持导电层102与导电层103间的空间。
[0030]位于导电层102和导电层103之间的是压敏活性层104和力分布结构203，该力分布结构被配置为延伸施加在压敏活性层103上的力。力分布结构203被配置为响应于施加到力感测装置101的力(例如力105)而扩大压敏活性层104和导电层102之间的接触面积。
[0031]在一个实施例中，力分布结构203不仅位于导电层102和导电层103之间，而且还在导电层102的第一端204和第二端205之间延伸，从而允许穿过整个层的力的膨胀和增加，并且增加导电层102和压敏活性层104之间的接触面积。
[0032]图2的实施例显示了处于未压缩状态的力感测装置101，其中未施加力或压力。因此，力分布结构203以静止布置保持在两个导电层之间。
[0033]在该实施例中，力分布结构包括如图所示的大致圆顶形横截面。应当理解，可以使用替代横截面，其也允许所施加的力延伸穿过压敏活性层104。因此，虽然三维圆顶形半球形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种力感测装置，包括：第一导电层和第二导电层；对机械交互作用作出响应的压敏活性层；和位于所述第一导电层和所述第二导电层之间的力分布结构，所述力分布结构在所述第一导电层的第一端和第二端之间延伸；其中所述力分布结构被配置为响应于施加到所述力感测装置的力而扩大所述压敏活性层和所述第一导电层之间的接触面积。2.根据权利要求1所述的力感测装置，其中所述力分布结构包括大致圆顶形的横截面。3.根据权利要求1或2所述的力感测装置，其中所述力分布结构是轴向对称的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的力感测装置，其中所述压敏活性层包括压敏材料。5.根据权利要求4所述的力感测装置，其中所述压敏材料被施加到所述力分布结构的上表面以形成所述压敏活性层。6.根据权利要求4所述的力感测装置，其中所述力分布结构提供所述压敏活性层。7.根据权利要求4至6中任一项所述的力感测装置，其中所述压敏材料包括量子隧穿材料。8.根据权利要求1至7中任一项所述的力感测装置，其中所述第一导电层和所述第二导电层中的至少一个包括基板。9.根据权利要求8所述的力感测装置，其中所述基板包括聚对苯二甲酸乙二醇酯。10.根据前述权利要求中任一项所述的力感测装置，其中所述第一导电层和第二导电层通过间隔垫圈间隔开。11.根据前述权利要求中任一项所述的力感测装置，其中所述力分布结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉明，
申请(专利权)人：佩拉泰克控股有限公司，
类型：发明
国别省市：