[發明專利]柔性音頻傳感器和柔性音頻傳感器的制作方法

在審

• 申請號: 202110050004.0
• 申請日: 2021-01-14
• 公開（公告）號: CN112887879A
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 馮雪;何申偉;彭祖軍;閆宇;李珂
• 申請（專利權）人: 浙江清華柔性電子技術研究院;清華大學
• 主分類號: H04R7/04
• 分類號: H04R7/04;H04R17/02
• 代理公司: 杭州華進聯浙知識產權代理有限公司 33250
• 代理人: 趙潔修

本發明涉及一種柔性音頻傳感器和柔性音頻傳感器的制作方法。柔性音頻傳感器包括支架、第一組件和第二組件。支架具有開口，第一組件包括附接在所述支架上的有機薄膜和附接在所述有機薄膜的朝向所述支架的表面上的第一電極，所述第一組件至少在對應于所述開口的區域形成有鏤空孔陣列，第二組件包括附接在所述有機薄膜的背向所述支架的表面上的超薄紙薄膜和附接在所述超薄紙薄膜的朝向所述有機薄膜的表面上的第二電極，所述第二組件至少在對應于所述開口的區域形成有微米孔陣列。本發明的技術方案，通過摩擦起電與靜電感應的雙重作用，無需外加電源，結構簡單且易于制作，可有效的實現外界聲音激勵下音頻信號的檢測或采集，應用場景廣泛。

技術領域

本發明涉及傳感器技術領域，特別是涉及柔性音頻傳感器和柔性音頻傳感器的制作方法。

背景技術

摩擦納米發電機原理廣泛應用于柔性可穿戴領域與傳感器領域，并已發展成為目前研究的熱點，但對于摩擦納米發電機音頻傳感領域研究較少。傳統的音頻傳感器大多都是動圈式麥克風或者駐極體電容器麥克風(ECM)。近年來，隨著MEMS領域的蓬勃發展，電容式硅微麥克風和壓電薄膜式微麥克風已占據音頻傳感器領域的主導地位，然而現有的MEMS電容式麥克風依賴于雙層膜的設計，存在防污、防塵、防水能力差的問題，還需要強大的IC電路設計來提高麥克風的信噪比。而壓電式MEMS麥克風也同樣需要復雜的外部電路處理。同時，壓電薄膜感應音頻信號轉換成電信號的靈敏度較低，產品性能與預期還存在一定的差距。

發明內容

基于此，本發明提供一種柔性音頻傳感器和柔性音頻傳感器的制作方法。依靠摩擦起電與靜電感應的雙重作用，無需外加電源，且結構簡單易于制作。

一種柔性音頻傳感器，包括：支架，所述支架具有開口；第一組件，包括附接在所述支架上的有機薄膜和附接在所述有機薄膜的朝向所述支架的表面上的第一電極，所述第一組件至少在對應于所述開口的區域形成有鏤空孔陣列；第二組件，包括附接在所述有機薄膜的背向所述支架的表面上的超薄紙薄膜和附接在所述超薄紙薄膜的朝向所述有機薄膜的表面上的第二電極，所述第二組件至少在對應于所述開口的區域形成有微米孔陣列。

根據本發明的柔性音頻傳感器是基于摩擦納米發電機，其原理是摩擦起電與靜電感應的雙重作用，具有無需外加電源、工作頻段寬、不需要共振腔的優點，通過優化的結構設計加上材料界面的修飾，可有效的實現外界聲音激勵下音頻信號的檢測或采集，提升了傳感器的性能，制作方式簡單，應用場景廣泛。

在其中一個實施例中，所述有機薄膜包括聚四氟乙烯薄膜、聚酯薄膜或氟化乙烯丙烯共聚物薄膜；和/或，所述有機薄膜的朝向所述超薄紙薄膜的表面上形成有高分子納米線；和/或，所述有機薄膜的厚度為20-100μm。

這些材料都是介電性能優良的柔性電絕緣材料，而可以用作柔性音頻傳感器的基底。

由于有機薄膜表面有高分子納米線的修飾，使得超薄紙薄膜很容易吸附到有機薄膜上組合成音頻傳感單元，有機薄膜與超薄紙薄膜之間不需要額外的粘接劑或粘接手段就可以直接地緊密貼合在一起。

在其中一個實施例中，所述高分子納米線通過在所述有機薄膜的表面等離子蝕刻而形成。這樣提供了一種簡單且易實施的高分子納米線形成手段。

在其中一個實施例中，所述高分子納米線的直徑或橫向尺寸為45-55nm，長度為0.5-1.5μm。

在其中一個實施例中，所述第一組件中，至少所述有機薄膜上的所述鏤空孔陣列包括多個鏤空孔組，每個所述鏤空孔組由多個鏤空孔組成，其中，多個所述鏤空孔組將所述有機薄膜的至少對應于所述開口的區域劃分為多個子區。

在其中一個實施例中，所述微米孔陣列構造成方形陣列，每個所述鏤空孔組由成直線排列的多個所述鏤空孔組成，且多個所述鏤空孔組成交叉排布以在所述有機薄膜上構造出方形的子區；或，所述微米孔陣列構造成圓形或橢圓形陣列，每個所述鏤空孔組由成環形排列的多個所述鏤空孔組成，以在所述有機薄膜上構造出環形的子區。