[發明專利]一種基于柔性襯底的傳感器模塊

有效

• 申請號: 201310680558.4
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN103645215B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發明（設計）人: 梁圣法;李冬梅;李小靜;張浩;羅慶;周磊;劉明;謝常青;楊洪璋
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01N27/22;G01N27/04
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 任巖

技術領域

本發明涉及傳感器信號的檢測與傳輸技術領域，尤其是一種用于傳感器信號檢測與傳輸的基于柔性襯底的傳感器模塊。

背景技術

隨著社會的發展和人們生活水平的提高，在食品安全、醫藥衛生等領域對于輕便、小型、可彎曲的傳感器檢測變的越來越緊迫。同時隨著物聯網的發展，社會對于無線互聯的要求也越來越高，無線傳感器越來越受到關注。基于硬性襯底的傳感器已經非常成熟，但是，其應用場景受到襯底本身的限制，無法滿足市場要求，故而，柔性襯底有很好的發展潛質。

目前的無線傳輸模塊大部分都是基于硬性襯底一次制作而成，不能在成型之后進行參數的微調，制作可以在成型之后進行參數微調的基于柔性襯底的無線傳輸模塊，可以實現一種模塊多種用途，而且便于攜帶，具有重要的意義。

發明內容

(一)要解決的技術問題

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供的一種基于柔性襯底的傳感器模塊，以實現無源無線可折疊且便攜性高的新型傳感器模塊。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種基于柔性襯底的傳感器模塊，該傳感器模塊包括傳感器部分及天線部分，二者均以柔性絕緣材料為襯底，并通過導線或夾具連接，其中，傳感器部分用于感知外部敏感信號，天線部分用于無線信號的傳輸及接收，二者結合實現在無線情況下對外部敏感信號的檢測及傳輸。

上述方案中，該柔性絕緣材料是聚酰亞胺(PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)或特殊紙制材料，該特殊紙制材料例如是牛皮紙之類的較硬質紙制材料。

上述方案中，該傳感器部分是在柔性絕緣材料襯底之上制作的各種傳感器，這些傳感器的平面結構各異，至少為圓形、橢圓形、正方形、長方形或不規則圖形，且均能夠彎曲成各種形狀，以適應各種不同的測試環境。

上述方案中，所述在柔性絕緣材料襯底之上制作的傳感器是氣體傳感器或濕度傳感器。所述氣體傳感器是在柔性絕緣材料襯底上制作出兩個電極條，然后在兩個電極條之間制作氣敏涂層。所述在兩個電極條之間制作的氣敏涂層，其采用的敏感膜是有機高分子聚合物、金屬氧化物、或有機高分子聚合物與金屬氧化物的混合物；其采用的涂覆方法包括滴涂、浸涂、熱蒸發或打印。所述有機高分子聚合物為聚吡咯(PPy)或聚苯胺(PANI)，所述金屬氧化物為Mo₃、Sn₂、ZnO或Ni。

上述方案中，該傳感器部分的尺寸控制在50微米×50微米至1m×1m范圍內。

上述方案中，該天線部分能夠根據需求彎曲成不同的形狀，且可在特定外形輪廓下進行微調，以實現最佳接收或發送的效果。該天線部分是喇叭天線、環形天線或可彎曲天線。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發明具有以下有益效果：

1、本發明提供的基于柔性襯底的傳感器模塊，由于采用了天線，所以實現了無線特性，由于可以將傳感器制作成具有自激振蕩特性的傳感器，比如在制作傳感器是同時制作出電感、電容或電阻等元器件，使之具有自起振特性，所以實現了無源特性，由于天線及傳感器基于具有柔性特性的襯底之上，使之具有可以彎曲可折疊性質，進而實現了無源無線可折疊且便攜性高的新型傳感器模塊。

2、本發明提供的基于柔性襯底的傳感器模塊，因為天線接收信號時本身會將接收到的電磁波轉換成電能，該電能通過傳感器上的自激振蕩產生響應所需要的能量，必要時可在傳感器柔性襯底上制作出電感、電容或電阻等電子器件使整體具有自起振特性，再反饋回天線發射出去，所以可以制作成無源模塊，進而適用于難于長久供電的特殊環境。

3、本發明提供的基于柔性襯底的傳感器模塊，由于是無線模塊，不受外界引線的束縛，便于模塊的安置。

附圖說明

圖1a是利用兩根長線型結構制作的卷曲電容型氣體傳感器的示意圖；

圖1b是將圖1a所示的結構螺旋卷曲后的示意圖；

圖2a是一個平面結構的喇叭天線二維圖形的示意圖；

圖2b是將圖2a中各個部分利用夾具整合后得到的喇叭天線的示意圖；

圖3是另外一種基于柔性襯底的可彎曲天線結構的示意圖；

圖4是將圖1b和圖3所示的結構結合在一起構成的傳感器模塊的示意圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。