[發明專利]一種壓電傳感器的制備方法與壓電傳感器

在審

• 申請號: 202010968555.0
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112129432A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 曹江浪;方鵬;李光林
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;H01L41/047;H01L41/29
• 代理公司: 深圳市威世博知識產權代理事務所(普通合伙) 44280
• 代理人: 黎堅怡

本申請公開了一種壓電傳感器的制備方法與壓電傳感器，該制備方法包括：提供壓電駐極體；在壓電駐極體的一側表面上設置信號陣列單元；在壓電駐極體表面未被信號陣列單元覆蓋的區域設置絕緣層；在絕緣層上制作信號導線，并使信號導線與信號陣列單元連接；在壓電駐極體遠離信號陣列單元的一側表面上設置地線層與地線導線，以獲得壓電傳感器。通過上述方式，本申請能夠降低傳感單元數量以及尺寸對壓電傳感器的尺寸的限制，以及減小傳感單元數量以及尺寸對檢測精度的影響，通過提高傳感器中陣列單元的密度，進一步提高傳感信號的精度和準確性。

技術領域

本申請涉及功能材料技術領域，尤其是涉及一種壓電傳感器的制備方法與壓電傳感器。

背景技術

壓電駐極體是一種具有較高壓電系數且柔性良好的新型功能材料，其對動態力具有較高的檢測靈敏性，因而在傳感器等領域具有巨大的應用潛力。基于壓電駐極體的傳感器具有厚度薄、柔性良好等特點，可應用于機器人、人工皮膚等領域。

在實際運用中，壓電駐極體傳感器多用于觸覺、振動以及摩擦力等力的檢測。現有技術中，若需要同時檢測多個位置的觸覺、振動以及摩擦力等力的變化，或者提高動態力檢測的精度和準確性，通常將壓電駐極體傳感器設計成陣列結構。例如，將多個分立的壓電駐極體傳感單元排布組合成傳感器陣列。這種方法的制備流程雖然簡單，但如果用于制備高密度陣列結構的傳感器，所獲得的傳感器的尺寸以及檢測精度均會受到分立傳感單元尺寸的限制以及影響。

發明內容

本申請主要解決的技術問題是提供一種壓電傳感器的制備方法與壓電傳感器，通過在完整的駐極體薄膜上制備信號陣列單元與信號導線，避免傳感單元的壓電效應失效。

為解決上述技術問題，本申請采用的一個技術方案是提供一種壓電傳感器的制備方法，該制備方法包括：提供壓電駐極體；在壓電駐極體的一側表面上設置信號陣列單元；在壓電駐極體表面未被信號陣列單元覆蓋的區域設置絕緣層；在絕緣層上制作信號導線，并使信號導線與信號陣列單元連接；在壓電駐極體遠離信號陣列單元的一側表面上設置地線層與地線導線，以獲得壓電傳感器。

其中，在壓電駐極體的一側表面上設置信號陣列單元的步驟具體包括：基于信號陣列單元的設定參數制備信號層掩膜板；將信號層掩膜板置于壓電駐極體的一側表面上，控制金屬顆粒沉積到壓電駐極體表面，以形成信號陣列單元。

其中，在壓電駐極體表面未被信號陣列單元覆蓋的區域設置絕緣層的步驟具體包括：基于信號陣列單元的設定參數制備信號層遮蓋板；利用信號層遮蓋板對信號陣列單元進行遮蓋處理后，控制高分子聚合物顆粒沉積到壓電駐極體表面，以形成絕緣層。

其中，在絕緣層上設置信號導線，并使信號導線與信號陣列單元連接的步驟具體包括：基于信號陣列單元制備與信號陣列單元連接的信號導線掩膜板；將信號導線掩膜板置于信號陣列單元與絕緣層上，控制金屬顆粒沉積到信號陣列單元與絕緣層的表面，以形成與信號陣列單元連接的信號導線。

其中，在壓電駐極體遠離信號陣列單元的一側表面上設置地線層與地線導線，以獲得壓電傳感器的步驟具體包括：控制金屬顆粒沉積到壓電駐極體遠離信號陣列單元的一側表面，以形成地線層；其中，地線層的位置與信號陣列單元的位置相對應，以使地線層覆蓋信號陣列單元；基于地線導線與地線層的連接方式制備地線導線掩膜板；將地線導線掩膜板置于地線層所在的壓電駐極體表面上，控制金屬顆粒沉積到壓電駐極體表面形成與地線層連接的地線導線，以獲得壓電傳感器。

其中，提供壓電駐極體的步驟具體包括：準備聚合物薄膜，對聚合物薄膜進行處理，以使聚合物薄膜具有微孔結構；對具有微孔結構的聚合物薄膜進行極化處理，以使微孔結構的相對兩壁上具有極性相反的空間電荷。

其中，聚合物薄膜為具有優異介電性能的高分子聚合物。

其中，金屬顆粒為具有良好導電性能的金屬。

其中，高分子聚合物顆粒為具有絕緣性的高分子聚合物。