[发明专利]柔性三维力传感器及其解耦方法和制作方法无效

专利信息
申请号: 201110324730.3 申请日: 2011-10-24
公开(公告)号: CN102435376A 公开(公告)日: 2012-05-02
发明(设计)人: 张斌珍;杨玉华;王春水;刘建林;姚德启 申请(专利权)人: 中北大学
主分类号: G01L5/16 分类号: G01L5/16;G01L1/22
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 030051 山*** 国省代码: 山西;14
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摘要:
搜索关键词: 柔性 三维 传感器 及其 方法 制作方法
【权利要求书】:

1.柔性三维力传感器,其特征在于,包括第一层导线、第二层导线、第三层导线和第四层导线,所述第一层导线、第二层导线、第三层导线和第四层导线,层面间相互平行、各层导线间距相同;所述第一层导线、第二层导线、第三层导线和第四层导线上分别等间距连接的多只第一层电极、第二层电极、第三层电极和第四层电极;其中,各相邻层之间的导线垂直排列,相隔层的导线平行排列;所述第一层导线、第一层电极、第二层导线、第二层电极、第三层导线、第三层电极、第四层导线、第四层电极间均填充有导电橡胶;第一层导线、第二层导线、第三层导线和第四层导线均是绝缘导线。

2.根据权利要求1所述的柔性三维力传感器,其特征在于,所述每只第一层电极的投影均位于四个第二层电极构成的正方形的中心、也位于四个第三层电极构成的正方形的中心、同时也位于四个第四层电极构成的正方形的中心;第一层导线相互间的间距与第一层电极相互间的间距相同,第二层导线的相互间的间距与第二层电极相互间的间距相同,第三层导线相互间的间距与第三层电极相互间的间距相同,第四层导线相互间的间距与第四层电极相互间的间距相同,并且第一层导线相互之间的间距与各层的层间距相同。

3.柔性三维力传感器的三维力的解耦方法:其特征在于,选定第一层导线,以其为基点:先检测第二层导线与第一层导线之间的电阻值,由电阻值的变化即可确定Fz的大小;同理检测第三层导线与第一层导线之间的电阻值,由电阻值的变化即可确定Fy的大小;同理检测第四层导线与第一层导线之间的电阻值,由电阻值的变化即可确定Fx的大小。

4.柔性三维力传感器的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1基片的预处理

步骤2甩胶

结合IBM提供的SU-8的参数,选用SU-850光刻胶,以250r/min的速度旋转10秒,然后再以1200r/min的速度旋转30秒,完成涂胶,胶厚为100微米;

步骤3前烘;把已经甩胶的基片放在烘箱里进行烘烤,首先在65℃条件下烘烤10分钟,然后加热至95℃,保持30分钟,最后在烘箱中逐步降到室温即可;

步骤4曝光

利用曝光功率密度为12.6mW/cm2,的光刻机进行曝光,曝光分两步进行,时间分别选为12S,14S;

步骤5SU-8的曝光后烘烤

后烘也在烘箱中进行,由室温首先上升到65℃大约用时10分钟,保持30分钟,再缓慢上升到95℃大约用时10分钟,然后保持30分钟,再慢慢的降温到65℃,大约用时30分钟,再保持20分钟,最后再逐步降到室温,大约用时30分钟;

步骤6显影

用专门的显影液进行显影,时间大约为20分钟,并放在超声波容器中加速显影的速度,显影后,利用异丙醇清洗3到5分钟,最后用氮气把试样吹干;

步骤7做PDMS模

在形成的SU-8胶膜中注入配好的PDMS溶液,然后放在100℃的烘箱中一个小时。最后,把形成的PDMS胶膜取下来即可;

步骤8溅射种子层

在形成的PDMS胶膜上溅射一层镍,使得能够进行微电镀。这样,PDMS胶膜就形成了,就可以大批量的生产微电极和导线了;

步骤9微电镀

最后,把形成的溅射有镍金属的PDMS模放入电镀槽中,并与阴极相连进行电镀,电镀铜。经过一段时间的电镀,就得到了微电极和导线的阵列,微电极半径为1mm,厚度为100μm,电极间距为4mm,最后,把形成好的微电极和导线阵列取出来即可;

步骤10涂绝缘漆

把导线涂抹上聚氨酯绝缘漆,使得导线成为绝缘导线;

步骤11固定微电极和导线

把经过上述步骤生产出来的微电极和导线组成的阵列按照尺寸要求排列好,用相应的夹具夹持住并放入柔性三维力传感器的方形模腔中;

步骤12注入液态柔性导电橡胶

向模腔中注入液态柔性导电橡胶,经过一段时间的冷却固化即可得到新型的柔性三维力传感器。

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