[发明专利]柔性单点力片式传感器及制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种传感器及其制造方法，特别涉及一种用于在某一狭小接触区域中对一点接触物体间的压力或集中力进行检测的柔性单点力片式传感器及其制造方法。

背景技术

压力传感器及检测技术在航空航天、军事工业、汽车、船舶制造、工业自动化、医学研究、生物医疗等领域中发挥着重要的作用。然而在上述应用领域，许多场合需在某一狭小空间中对某一点接触物体间的压力或集中力进行检测，例如点接触物体间在运动过程中摩擦力相互作用过程的研究、例如检测空间凸轮与滚子从动件处于点接触状态下的相互作用力、检测某一对牙齿啮合时的相互作用力等。由于受到传感器重量、体积以及工作空间(如狭缝)的限制，这时传统压力传感器便不能用于上述场合下的使用来检测某一点接触物体间的压力或集中力。即便勉强使用，也不能满足操作便捷的要求，

发明内容

本发明针对传统压力传感器不能对某一点接触物体间压力进行检测、体积大、重量重、操作不方便的缺点；提供了一种能够检测出某一点接触物体间压力的柔性单点力片式传感器，该传感器具有体积小、重量轻、制作简单、可低成本批量化生产的特点，并且可重复使用、操作简便。

本发明的另一个目的是提供一种该传感器的制造方法。

为达到上述目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种柔性单点力片式传感器，包括压敏体、设置在压敏体垂直两端面的两个电极连接片，其特征在于，还包括有形状大小相同的上基板和下基板，上、下基板之间由粘接层封接；在靠近上基板长度方向的一侧设置有一凸起；在相对该凸起的下基板上设置有一凹陷，该凹陷与所述凸起之间形成一个的密闭的压敏体室，其中封装有所述的压敏体及电极连接片，所述压敏体室的大小刚好与压敏体的大小吻合；所述下基板沿其长度方向远离凹陷一侧到凹陷的上表面设置有两条相互平行的印刷电极，每条印刷电极在下基板凹陷处的一端连接所述的一个电极连接片；在远离下基板凹陷一侧的一端连接一个外露下基板的电极引出片；所述印刷电极从连接电极连接片到连接电极引出片的一段上表面设置有电极保护膜。

以上方案中，所述的印刷电极为银导电薄膜；所述的电极保护膜为羟乙基纤维素膜层；所述的上、下基板为由聚氯乙烯制成的矩形基片；所述的粘接层为环氧树脂层。

一种上述传感器的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

a.先制备形状大小相同的上基板和下基板，在靠近上基板长度方向的一侧设置一凸起；在相对该凸起的下基板上设置一凹陷；

b.将下基板固定在丝网刷机的印刷台上；用导电浆料沿下基板长度方向从远离凹陷一侧到凹陷的上表面印制两条相互平行的印刷电极，干燥后，在远离凹陷的下基板一侧设置两个外露的电极引出片；

c.在下基板凹陷中涂敷压敏电阻油墨，并放置一个压敏体，该压敏体垂直两端面事先焊接好两个电极连接片，每条印刷电极凹陷处的一端连接一个电极连接片；远离凹陷处的另一端连接一个电极引出片；

d.在下基板两条印刷电极从连接电极连接片到连接电极引出片的一段上表面涂敷一层电极保护膜并干燥；

e.将上基板凸起的内面也涂刷压敏电阻油墨，然后将上、下基板用粘接层复合，使所述凸起与凹陷之间形成一个的密闭压敏体室，将压敏体及电极连接片封装在其内，压敏体室的大小刚好与压敏体的大小吻合。

以上方法中，所述的印刷电极用导电浆料为银导电浆料；所述的电极保护膜材料采用羟乙基纤维素；所述的压敏电阻油墨采用碳二硫化钼油墨；所述的上、下基板采用聚氯乙烯材料制成矩形基片；所述的粘接层采用环氧树脂。

本发明的柔性单点力片式传感器不需要外加保护装置，不用将压敏电阻直接置入被测对象内部，只需将被测对象的点接触部位与压敏电阻所对应的压敏体室的聚氯乙烯PVC绝缘基片直接接触即可；同时压敏电阻材料在工作过程中始终受到了聚氯乙烯PVC片的绝缘保护。由于两条银导电电极均处于羟乙基纤维素HEC的绝缘保护下，可有效防止两电极间间距太小而引起的电子迁移所造成的电极间短路现象。该柔性单点力片式传感器只有电极引出片部分区域外露，因此具有抗强干扰的优点。

本发明采用基于丝网印刷工艺的制造方法，使制得的单点力传感器具有重量轻、体积小(片状)、成本低、制作简单、可批量化生产的特点，并可重复使用、操作便捷。该传感器可应用于工作空间狭小的某一点接触物体间的压力或集中力的检测以及类似特殊应用场合。

附图说明