[发明专利]一种柔性电容式触觉传感器的制作方法

权利要求书

1.一种柔性电容式触觉传感器的制作方法，其特征在于包括聚二甲基硅氧烷中间层的制备，聚酰亚胺柔性衬底的制备，敏感电极及其电连接金属薄膜的沉积及图形化、第一高弹性介电层聚二甲基硅氧烷和第二柔性介电层聚酰亚胺形成，驱动电极及其电连接的金属薄膜的沉积及图形化，最上层聚酰亚胺绝缘保护层的图形化，聚酰亚胺柔性器件与聚二甲基硅氧烷中间层的分离；具体步骤是：

(a)以普通单抛硅片为聚酰亚胺柔性器件的加工载体，将聚二甲基硅氧烷预聚物与固化剂以10∶1的质量比混合、搅匀、抽真空，接着旋涂在刚性硅片载体上，并在室温下固化，从而形成聚二甲基硅氧烷薄膜作为刚性硅片载体与聚酰亚胺柔性衬底之间的中间层，然后将聚二甲基硅氧烷在氧等离子体系统中进行表面活化处理；

(b)四次重叠涂覆粘度为6000～7000mPa·s的聚酰亚胺，最初的旋涂速度为3000rpm，保持时间为70s，再在热板上80℃预烘5min，每一次的重叠的旋涂速度比前一次增加200rpm，以提高薄膜的均匀性，而且每一次重叠涂覆后的预烘温度比前一次增加5℃，最后一次旋涂后，将试样片置于热板上从95℃逐渐上升到170-180℃，保温15min，然后再自然降温到室温，形成一次固化后的聚酰亚胺柔性衬底；

(c)低温沉积Al或Cr/Au金属薄膜并常温图形化形成敏感电极及其电连接；

(d)将聚二甲基硅氧烷预聚物与固化剂以15∶1的质量比混合、搅匀，并将其溶解在正己烷溶剂中形成质量百分数为25％的聚二甲基硅氧烷溶液，旋涂形成聚二甲基硅氧烷薄膜，得到第一高弹性介电层聚二甲基硅氧烷；然后将聚二甲基硅氧烷进行氧等离子体表面活化处理；

(e)在第一高弹性介电层聚二甲基硅氧烷薄膜上涂覆一层粘度为1200～1500mPa·s的聚酰亚胺薄膜，得到第二柔性介电层聚酰亚胺；并在热板上95℃、125℃，135℃分别烘4min、4min、6min；接着旋涂光刻胶作为聚酰亚胺湿法刻蚀和聚二甲基硅氧烷反应离子刻蚀的共用掩模层，在热板上90℃，预烘光刻胶3min，再用两倍的常规曝光时间曝光光刻胶，无需后烘直接用正胶显影液腐蚀第二柔性介电层聚酰亚胺薄膜20～25s至第一高弹性介电层聚二甲基硅氧烷薄膜，紧接着在175℃热板上烘4min，然后用干法方法刻蚀图形化第一高弹性介电层聚二甲基硅氧烷；

(f)常温沉积Al或Cr/Au金属薄膜并低温图形化形成驱动电极及其电连接；

(g)再旋涂一层粘度为1200～1500mPa·s的聚酰亚胺绝缘保护层，并在热板上95℃、125℃、135℃分别烘4min、4min、6min；接着采用旋涂1.1～1.6μm的shipley1813光刻胶作为聚酰亚胺湿法刻蚀的掩模，采用两倍的常规曝光时间曝光光刻胶后，直接采用正胶显形液显影20-25s，并将所有的电连接的压焊块露出来；

(h)将试样片放在100℃～110℃的热板上，将聚酰亚胺柔性器件从聚二甲基硅氧烷中间层上剥离下来；

(i)将聚酰亚胺柔性器件放在240℃的烘箱中保温5h，进一步完全固化聚酰亚胺柔性器件中的聚酰亚胺柔性材料结构层，然后自然降温至室温，完成柔性电容式触觉传感器的制作。

2.按权利要求1所述的柔性电容式触觉传感器的制作方法，其特征在于步骤(a)中抽真空时间为25-50min；且在刚性硅片载体和聚酰亚胺柔性衬底之间聚二甲基硅氧烷中间层薄膜的厚度为40-50μm。

3.按权利要求1所述的柔性电容式触觉传感器的制作方法，其特征在于步骤(c)和(f)所述的常温指18-25℃。

4.按权利要求1所述的柔性电容式触觉传感器的制作方法，其特征在于步骤(d)所述的第一高弹性介电层聚二甲基硅氧烷薄膜的厚度为2-4μm。

5.按权利要求1所述的柔性电容式触觉传感器的制作方法，其特征在于步骤(e)中旋涂光刻胶型号为AZ4620，厚度为7-8μm。

6.按权利要求1所述的柔性电容式触觉传感器的制作方法，其特征在于步骤(a)和步骤(d)涉及的表面活化处理功率为75W、压强为10mbar，时间为30s。

7.按权利要求1所述的柔性电容式触觉传感器的制作方法，其特征在于干法方法刻蚀的参数为功率1500w、压强0.02mbar，100％SF₆气体，流量为250sccm，腐蚀时间为10-20min。

8.按权利要求1所述的柔性电容式触觉传感器的制作方法，其特征在于步骤(c)常温图形化形成平行于x方向的敏感电极(10)、平行于y方向的敏感电极(3)、中心敏感电极(4)及电连接(2)。