[發明專利]具有增強的載體箔的箔型開關元件

無效

• 申請號: 200580041505.1
• 申請日: 2005-11-29
• 公開（公告）號: CN101069252A
• 公開（公告）日: 2007-11-07
• 發明（設計）人: D·查巴克
• 申請（專利權）人: IEE國際電子工程股份公司
• 主分類號: H01H13/70
• 分類號: H01H13/70
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司
• 代理人: 于輝

技術領域

本發明總的來說涉及一種箔型壓力傳感器，其包含至少一個載體 箔，所述載體箔安裝在支持元件上，所述支持元件布置在有源區域周 圍，從而所述載體箔跨過所述有源區域，還涉及確定所述至少一個載 體箔的壓致形變。

背景技術

一組此類壓力傳感器包括單膜傳感器，其中例如通過光學手段或 者通過應變儀直接確定單個載體箔的形變。在作用于有源區域上的力 的情況下，通過載體箔的機械響應直接確定這些壓力傳感器的響應。 這種機械響應取決于載體箔(通常是PET箔)的彈性性質和有源區域 的橫向尺寸。

另外一組壓力傳感器包括雙膜傳感器，其中借助間隔物彼此間隔 一定距離布置第一載體箔和第二載體箔。間隔物包含至少一個凹槽， 該凹槽限定開關元件的有源區域。至少兩個電極按以下方式在所述第 一載體箔與第二載體箔之間布置在開關元件的有源區域中，所述方式 即響應作用于開關元件的有源區域上的壓力，第一載體箔和第二載體 箔抵抗彈性載體箔的反作用力而被擠壓在一起，并且在所述至少兩個 電極之間建立起電接觸。

在本領域中公知此類箔型開關元件的幾種實例。這些開關元件中 的一些配置成簡單開關，其包含例如布置在第一載體箔上的第一電極 和與第一平面電極成面對關系地布置在第二載體箔上的第二電極。所 述電極可以是平面結構，該平面結構基本上覆蓋有源區域內各個載體 箔的整個表面。

本領域已知的其它開關元件配置成具有電阻的壓力傳感器，所述 電阻隨所施加的壓力的量發生變化。在此類壓力傳感器的第一實施例 中，第一電極布置在第一載體箔上，而第二電極與第一電極成面對關 系地布置在第二載體箔上。所述電極中的至少一個由壓敏材料(例如 半導體材料)層覆蓋，從而當第一載體箔和第二載體箔響應作用于開 關元件上的力而被擠壓在一起時，在第一電極與第二電極之間通過所 述壓敏材料層建立起電接觸。通常將此類壓力傳感器稱作按所謂的 “直通模式(through?mode)”工作。

在壓力傳感器的另一實施例中，第一電極和第二電極以相間隔的 關系布置在第一載體箔和第二載體箔之一上，同時用壓敏材料層覆蓋 另一個載體箔。將壓敏材料層布置成與第一電極和第二電極呈面對關 系，從而當響應作用于開關元件的有源區域上的力而將所述第一載體 箔和第二載體箔擠壓在一起時，壓敏材料層并聯(shunt)第一電極和第 二電極。將這些傳感器稱作按所謂的“并聯模式”工作。

可以以具有成本效益的方式制造上述開關元件并且已經證明上 述開關元件在實踐中極為耐用且可靠。

此類壓力傳感器的電學響應取決于電極的類型、可能的壓敏材料 層的存在、電極的設計以及它們在開關元件的有源區域內的布置，并 最終取決于物理接觸，該物理接觸響應作用于有源區域上的力而建立 在電極之間。在作用于有源區域上的力的情況下，電極之間的物理接 觸由開關元件的機械響應確定。這種機械響應取決于載體箔的彈性性 質、有源區域的橫向尺寸以及兩個相對的載體箔之間的距離。

對于給定尺寸和結構的開關元件來說，可以通過調整載體箔的機 械特性而調整兩類壓力傳感器的機械響應。已知的箔型開關元件的載 體箔通常由塑料片材料例如PET或PEN組成，如果需要的話，所述 載體箔已經經歷了表面處理從而增強在被印刷的電極上的附著力。但 是，這些材料的彈性性質不能總是符合開關元件機械響應的需求。例 如，PET或PEN的彈性模量對溫度的圖在各自的閾值溫度表現出顯 著的臺階，這會給開關元件帶來非最佳性質。

用于載體箔的另一種材料是聚酰亞胺PI。PI的彈性模量在例如 從-50℃至+200℃的寬溫度范圍內只表現出很小的變化。PI的這種機 械特性十分適于壓力傳感器應用，但是與PET或PEN相比PI是非常 昂貴的。

因此，需要具有增強的載體箔的壓力傳感器。為了解決這個問題， 文獻WO-A-2004/053908公開了一種箔型開關元件，其中至少一個載 體箔包含具有至少兩個不同材料層的多層結構。通過使用適當的材料 并且通過使不同層具有適當的厚度，可以精確地使這些多層載體箔的 機械特性滿足廣泛應用的具體需求。但是，由于苛刻的生產容許偏差， 這些多層載體箔難以生產，因此成本相當高。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有增強的載體箔的壓力傳感器。