[发明专利]柔性电子压力感测装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柔性电子压力感测装置及其制造方法，更特别，本发明 涉及一种可应用于大面积感测与低成本制作的柔性电子压力感测装置及其 制造方法。

背景技术

柔性电子泛指将功能性的感测材料制作于柔性或可弯曲基板上的技术 与应用，目前有塑胶电子(Plastic electronics)、印刷电子(Printed Electronics)、 有机电子(Organic Electronics)与聚合物电子(Polymer electronics)等新技 术的探讨，而这些技术已被应用于柔性传感器设计与制作，其优势在此技术 是采用印制工艺及可适合于大面积感测和低成本制作。

一般压力感测元件大多数为采用半导体或微机电工艺方式制作而成，其 工艺的成本高、元件大多数属于块体刚性结构与不易折弯，故不适合于大面 积柔性阵列压力感测侦测。再者，现有柔性电子压力传感器采用实心堆叠式 方式制作而成，因此难于在动态感测模式使用，因为当柔性传感器受到弯曲 时，容易因感测单元受到自身形变基板薄膜的挤压而产生误作动感测信号 外，元件结构的可靠度亦不佳。故现今柔性压力感测装置大多仅可在准静态 的环境下操作，而难以用于动态模式下操作。

美国专利编号US6032542提出一种柔性电子压力感测装置，主要是于 上、下两片柔性薄膜上分别制作行与列的感测电极配线，再将电阻感测材料 印制于行与列的电极配线上，然后使两片柔性薄膜上面的行和列，以正交的 交错方式相对应组装一起，交错点即为电阻材料受力时感测区块，故感测区 受到膜自身形变的受力挤压，易产生感测误作动信号。

再者，美国专利编号US7258026提出一种以螺旋状结构(spiral-like)组合 而成的柔性阵列感测元件，即于上、下柔性薄膜设计螺旋状结构后，再经组 合成为感测装置，然而于实际应用时，此螺旋状弹簧外面仍然需要封装一层 保护薄膜，故经过保护膜封装后的螺旋状弹簧机构，即损失个体元素的自由 度与弹性效果，而又造成元素与元素之间有较高的相互耦合作用。虽然采用 弹簧式柔性感测元素，增加感测时灵敏度，然而，其并不适合于柔性阵列感 测装置同时有形变与有外力触碰的情况下使用，因基板上的薄膜感测单元无 法有效辨识是基板自身形变或外力接触作用，而造成感测单元的感测。

现今于静态与动态的大面积压力感测装置，较为成熟的应用实例为武术 护具与电子宠物，传统护具的主要目的是避免运动员受伤与减轻打击过程中 所造成的严重冲击，特别是运动员间有肢体剧烈接触的运动项目。因此，为 了提高运动竞赛的裁判的正确性，现今已有护具结合电子压力感测装置于竞 赛过程中同时感测所受压力。现有较为成熟的电子护具是以惯性质量搭配电 感的感应方式，进行动态模式的感测，如美国专利编号US7012187。

然而，在感测过程中其手或脚护具需搭配特殊感测装置，使之与身体或 头护具达成感测功能，因此会造成穿载上不便，且易受到外在的干扰。至于 常见电子宠物的感知装置，多数整合单一或数个压力感测单元于电子宠物表 面内，此方式显然既无效益亦不经济，再者整合形式通常难有较高的空间解 析度。

鉴于多数电子压力感测装置仅合适于准静态模式下的感测，本发明提出 可应用于大面积静动态用的柔性电子压力感测装置，此装置是以柔性基板为 主体，且配合聚合物材料及简易印制的工艺技术，实现大面积感测与低成本 制作的柔性电子传感器装置，以克服现有压力感测单元需大面积感测元件的 高单价问题，及提供可应用于静动态使用的感测装置。

发明内容

本发明提供一种柔性电子压力感测装置，在动态感测过程中可降低传感 器因自身的形变而产生误感测信号的机率。

本发明还提供一种柔性电子压力感测装置的制造方法，其具有低技术需 求及低成本的特性。