[發(fā)明專利]基于聚酰亞胺基底微結(jié)構(gòu)的柔性壓力傳感器及其制備方法

有效

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• 申請日: 2019-09-12
• 公開（公告）號: CN110608825B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 盧紅亮;劉夢洋;張衛(wèi)
• 申請（專利權(quán)）人: 復(fù)旦大學(xué)
• 主分類號: G01L1/22
• 分類號: G01L1/22;G01L9/04
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 王潔平

1.一種基于聚酰亞胺基底微結(jié)構(gòu)的柔性壓力傳感器的制備方法，其特征在于：基于聚酰亞胺基底微結(jié)構(gòu)的柔性壓力傳感器的整體為薄膜結(jié)構(gòu)，包括從下至上緊密貼合的下層柔性基底、力敏結(jié)構(gòu)層和上層柔性封裝層；所述下層柔性基底為聚酰亞胺薄膜，聚酰亞胺薄膜的上表面具有凸起的微結(jié)構(gòu)陣列；所述力敏結(jié)構(gòu)層從下至上包括下部電極層、柔性壓阻材料層和上部電極層，柔性壓阻材料層為一種或幾種碳基納米顆粒摻雜一種聚合物的壓阻材料；具體步驟如下：

（1） 旋涂聚酰亞胺溶液于硅晶圓上，固化后得到聚酰亞胺薄膜；

（2）在聚酰亞胺薄膜的上表面旋涂光刻膠，經(jīng)過光刻工藝后可形成光刻膠微結(jié)構(gòu)陣列；以光刻膠微結(jié)構(gòu)陣列作為掩膜，使用等離子體刻蝕工藝對聚酰亞胺薄膜上表面進(jìn)行等離子體刻蝕加工，刻蝕氣體使用O₂和SF₆，刻蝕結(jié)束后使用除膠液去除聚酰亞胺表面上的光刻膠，再丙酮清洗干凈，制備成壓力傳感器的下層柔性基底；

（3）通過濺射或蒸鍍技術(shù)在下層柔性基底的上表面上制造圖案化金屬電極，形成壓力傳感器的下部電極層；

（4）將一種或幾種碳基納米顆粒和一種聚合物在有機(jī)溶劑中混合均勻，旋涂碳基納米顆粒/聚合物溶液于下層柔性基底上，加熱固化后形成柔性壓阻材料層；

（5）通過濺射或蒸鍍技術(shù)在柔性壓阻材料層的上表面上制造圖案化金屬電極，形成壓力傳感器的上部電極層；

（6）由柔性聚合物經(jīng)過澆筑、旋涂固化或蒸鍍工藝在力敏結(jié)構(gòu)層上制備上層柔性封裝層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：微結(jié)構(gòu)陣列中，微結(jié)構(gòu)之間的間距為10~500 μm，微結(jié)構(gòu)的橫截面為矩形、梯形或穹頂形。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：下部電極層的材料為導(dǎo)電金屬，下部電極層的厚度為100 ~1000 nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于： 柔性壓阻材料層中的碳基納米顆粒為石墨烯、碳納米管或石墨納米片； 聚合物為聚酰亞胺PI、聚氨酯PU、聚偏氟乙烯PVDF、苯乙烯系熱塑性彈性體SBS或聚二甲基硅氧烷PDMS。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：上部電極層的材料為導(dǎo)電金屬，上部電極層的厚度為100 ~1000 nm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于：上層柔性封裝層的厚度為1~20 μm。