[发明专利]一种基于柔性电容的应变传感器及其制造和测试方法

权利要求书

1.一种基于柔性电容的应变传感器，包括衬底(1)，其特征在于，所述的衬底(1)上 由下至上依次设置有底层金属极板(2)、SiO介质层(3)和上层金属极板(4)，所述的衬 底(1)上还设置有将所述的底层金属极板(2)、SiO介质层(3)和上层金属极板(4)全 部覆盖在内的SU_8隔离屏蔽层(7)，所述SU_8隔离屏蔽层(7)的上端面分别设置有底层 金属极板引出端头(8)和上层金属极板引出端头(9)，所述的SU_8隔离屏蔽层(7)内设 置有用于底层金属极板(2)与所述底层金属极板引出端头(8)相连接的底层金属通孔(5)， 及用于上层金属极板(4)与所述上层金属极板引出端头(9)相连接的上层金属通孔(6)。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔性电容的应变传感器，其特征在于，所述的衬底(1) 为PET塑料衬底或PEN塑料衬底。

3.根据权利要求1所述的一种基于柔性电容的应变传感器，其特征在于，所述的底层 金属极板(2)和上层金属极板(4)是由钛与金构成。

4.根据权利要求1所述的一种基于柔性电容的应变传感器，其特征在于，所述的底层 金属通孔(5)和上层金属通孔(6)内依次注入有钛与金金属。

5.一种权利要求1所述的基于柔性电容的应变传感器的制造方法，其特征在于，包括 如下步骤：

1)衬底准备：选用塑料材质，用异丙醇和去离子水超声震荡清洗五分钟取出，氮气吹 干，热板加热烘干残余溶液形成衬底；

2)在衬底表面淀积底层金属极板；

3)在底层金属极板上分别淀积SiO介质层和上层金属极板；

4)在形成有底层金属极板、SiO介质层和上层金属极板的衬底上均匀地旋涂一层厚度为 1.3～1.5um的SU_8光刻胶，形成SU_8隔离屏蔽层，在SU_8隔离屏蔽层，进行光刻形成 两个分别连通底层金属极板和上层金属极板的通孔，然后对SU_8隔离屏蔽层进行紫外线曝 光45～60秒使SU_8隔离屏蔽层发生交联反应，再将旋涂有SU_8隔离屏蔽层的衬底放在 115～120℃热板上坚膜1小时；

5)在所形成的两个通孔内采用真空电子束蒸发淀积30nm厚度的Ti，再蒸发淀积Au填 满通孔形成金属通孔，用于底层金属极板和上层金属极板与外部电极连接；

6)在SU_8隔离屏蔽层的上表面旋涂负性光刻胶并光刻，依次采用真空电子束蒸发淀积 30nm厚度的Ti和800nm厚度的Au形成应变传感器的电极层，然后用丙酮和超声发生器对 应变传感器的电极层进行剥离，进而形成柔性电容应变传感器的电极。

6.根据权利要求5所述的基于柔性电容的应变传感器的制造方法，其特征在于，步骤1) 所述的塑料材质是PET塑料或PEN塑料。

7.根据权利要求5所述的基于柔性电容的应变传感器的制造方法，其特征在于，步骤2) 包括：在衬底表面旋涂负性光刻胶，用形成底层金属极板的掩模板进行光刻，并依次采用真 空电子束蒸发淀积30nm厚度的Ti和400nm厚度的Au形成底层金属，然后用丙酮溶液和超 声发生器剥离掉底层金属中非底层金属极板的金属层，形成底层金属极板作为电容的底层电 极。

8.根据权利要求5所述的基于柔性电容的应变传感器的制造方法，其特征在于，步骤3) 包括：采用负性光刻胶，光刻窗口并采用真空电子束蒸发淀积形成200nm厚度的SiO介质 层，然后依次蒸发淀积30nm厚度的Ti和400nm厚度的Au形成上层金属，然后用丙酮溶液 和超声发生器将SiO介质层和上层金属极板一起进行剥离，形成上层金属极板作为电容的上 层电极。

9.一种权利要求1所述的基于柔性电容的应变传感器的测试方法，其特征在于，将基 于柔性电容的应变传感器(10)紧密贴附于待测物体(11)的表面，基于柔性电容的应变传 感器(10)的两个电极引出端通过互连线(12)与电容检测电路(13)相连，随着待测物体 (11)发生形变，基于柔性电容的应变传感器(10)的容值发生实时变化，电容检测电路(13) 实时得到基于柔性电容的应变传感器(10)当前的电容值并将电容值转化成电压值，从而得 到被测物体的形变量。