[实用新型]一种基于银导电胶的电容式传感器装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及汽车电子技术，具体是一种基于银导电胶的电容式传感 器装置。

背景技术

汽车在行驶过程中通过轮胎与地面直接接触，因此轮胎的性能直接决定 了汽车的安全性能。车辆轮胎分为有内胎轮胎和无内胎轮胎，有内胎轮胎广 泛运用于大型车辆或者对舒适度要求不是很高的车辆中。无内胎轮胎防振以 及防爆胎性能都优于前者，目前的轿车轮胎基本都是无内胎轮胎。随着电子 信息技术的发展，轮胎智能化已经是轮胎的一种发展趋势。所谓轮胎智能化 就是在轮胎内部植入传感器，实时监测轮胎在行驶过程中产生的温度以及轮 胎胎压状况，并实时反映到相关监测结果输出装置，使得驾驶员了解轮胎当 前工作状态，进而能够避免一系列由于轮胎而引起的交通事故。

轮胎内部环境极其复杂，安装在轮胎内部的传感器要经受多重应力的循 环作用。车辆在行驶过程中，轮胎与地面摩擦产生大量的热，最高温度达到 100℃以上。此外，车辆在行驶过程中轮胎持续处于高速旋转状态，安装在轮 胎内部的传感器除了受到热冲击外还受到较大的离心力作用。这就要求传感 器耐受热冲击，且能够承受较大的离心力。

目前的传感器采用叉指状电极装置，其利用压力引起的极距的变化、导 致电容的变化、准确测量轮胎胎压的变化。叉指状电极装置结构简单、体积 小、适应性较强且温度稳定性好，可以在高温高湿等复杂环境下实现非接触 测量。目前各种基于叉指状电极装置的胎压监测系统层出不穷，各种系统的 具体实现方法不同。

其中一种系统采用“补丁”型叉指状电极装置。利用光刻蚀技术，刻蚀 在某种衬底(如柔性环氧树脂衬底)上的铜材料，得到叉指状电极装置图形， 然后用粘合剂将该衬底粘合在轮胎内表面。再通过质量、体积较大的铝或者 铜导线将传感器与外界电路相连。叉指状电极及其相关互连导线一次性做在 轮胎内表面上，减小传感器整体质量，使其能够准确地测量轮胎胎压变化情 况。然而，轮胎在工作过程中较高的温度以及较大的离心力，会导致传感器 的使用寿命降低，测量不准确。柔性的补丁型传感器需要与刚性的导线连接， 机械振动使连接处易剥离。故质量较大的“补丁”型叉指状电极装置及其互 连导线难以达到预期的使用寿命及测量精度。另外刻蚀液会污染环境，光刻 材料成本高，刻蚀制作的效率低，都是此种传感器的制作方法的缺陷。

3D打印可将含银纳米颗粒的金属墨水打印在不规则的物体上形成所需要 的电路图形，省去PCB，保持物体原有的力学及其他性能，减小了电子电路 部分所占的体积及其质量。但轮胎内部三面封闭、内表面不光滑，目前的3D 打印喷头无法在狭小的轮胎内部在其内表面打印出符合要求的叉指状电极图 形。此外，3D打印所得的银纳米传感器电路图形，需要经过高温烧结，才能 形成导电性强、粘附性强的叉指电极。一般的烧结处理温度为200℃左右， 在此温度下橡胶轮胎表面将会遭到破坏而降低其原有的性能。此外目前3D 打印的制作方法工艺复杂，成本较高。

现有的另一种基于叉指状电极装置的胎压监测系统是使轮胎内部结构 中的相邻钢丝以及钢丝之间的橡胶组成轮胎阻抗，以轮胎阻抗自身结构作为 传感器，轮胎所受压力的变化导致钢丝之间距离的变化，引起轮胎阻抗值的 变化，从而得到轮胎受力状况。此种设计需要改变现有轮胎钢丝的布置及轮 胎的制作工艺，成本大大升高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，设计一种基于银导电 胶的电容式传感器装置，其叉指状电极、导线和焊盘集合为一体，由固化的 银导电胶构成，传感器附着于柔性环氧树脂层上，而柔性环氧树脂层粘附于 轮胎内表面。本装置使用体积小，质量高，寿命长，测量准确。

本实用新型设计的一种基于银导电胶的电容式传感器装置，包括叉指状 电极、导线和焊盘，叉指状电极为2个相同的正负电极，每个电极的根部连接 宽度长度和间距均相同的2～6个电极指，正负电极处于同一平面上、正电极 指与负电极指交错排列，各电极指相互平行，且间距相等，正负电极指相对、 成2～6对。正、负电极分别连接1根导线，2根导线另一端各连接一个焊盘， 焊盘用于与检测电路连接。

本实用新型的电容式传感器装置的叉指状电极、导线和焊盘为一体的固 化银导电胶传感器电路，银导电胶为含有银粉溶质的柔性环氧树脂胶，银导电 胶传感器电路附着于固化的柔性环氧树脂层上，柔性环氧树脂层粘附于轮胎 内表面。