[发明专利]压力传感器及其制备方法

说明书

本发明公开了一种压力传感器及其制备方法，所述压力传感器包括相对设置的第一电极板和第二电极板，其特征在于，所述第一电极板包括第一衬底以及设置在所述第一衬底上的金属叉指电极，所述金属叉指电极的表面形成为粗糙表面；所述第二电极板包括一侧表面具有微结构阵列的第二衬底和覆设于所述微结构阵列上的复合金属层；其中，所述复合金属层与所述粗糙表面相互抵触连接。所述压力传感器在提高其灵敏度的同时又能保持器件循环的稳定性。

技术领域

本发明属于传感器技术领域，尤其涉及一种压力传感器及其制备方法。

背景技术

近年来，越来越多的科研工作者正从事将压力传感器件应用于人工智能、电子皮肤等领域的研究，其研究内容主要包括理论基础、先进材料、制备工艺以及封装技术等方面，已在实现压力传感器微型化、商业化等方面取得一系列重要进展。

在被研究的众多新型压力传感器件中，依据其作用原理的不同将其主要分为三大类：

第一类，电阻式压力传感器，(于留波，赵湛，方震.基于MEMS技术的金属应变式压力传感器优化设计.仪表技术与传感器，2010.2)即主要是通过测量电阻的变化来反映压力的大小，其中又可以根据电阻变化的方式将其分为应变式和压阻式：应变式压力传感器是通过材料发生形变引起电阻变化来显示压力大小的，即当压力传感器受到一定压力时，上下“三明治”结构的导电材料接触面积随之改变，最终导致压力传感器件电阻发生改变；而压阻式压力传感器主要是通过导体的导电通路随着压力的改变电阻值发生变化来表现的。

第二类，电容式压力传感器，(Cohen D J，Mitra D，Peterson K，et al.A highlyelastic，capacitive strain gauge based on percolating nanotube networks[J].Nano letters，2012，12(4):1821-1825.)即主要是通过测量电路电容的变化来反映压力的大小；当压力传感器件受到一定压力时，此时引起电容器的电容值发生一定改变，通过测量电容值的变化量来间接反映所施加压力的大小；其影响压力传感器件灵敏度的主要影响因素是介电层的弹性、介电常数等等。

第三类，压电式压力传感器，(胡向东，刘金城，余成波等.传感器与检测技术[M].北京：机械工业出版社,2013.)即主要是通过测量在施加一定压力时压力传感器件两端的电势变化来反映压力大小的；当压力传感器件受到一定外力时，器件中的压电材料会发生一定形变，此时压电材料会在沿着压力方向的两端积累一定的正电荷和负电荷，而在外力撤销后压电材料中的电荷分布又会回到起始状态，因此通过测量压力传感器件两端的电势变化大小来反映所施加压力的大小。

一般地，对于评价一个压力传感器件的性能，主要是通过测试以下几个性能参数来体现的，它们分别是：灵敏度，动态量程，响应时间和稳定性。

然而，压力传感器件作为需要能够迅速、准确识别外界微小压力并随之能够将力的变化转化为电信号输出的电子器件，如何在大幅度提高其灵敏度的同时保持器件循环稳定性一直是困扰国内外学者的一个关键性问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有高灵敏度并且能够保持器件循环稳定性的压力传感器及其制造方法，以满足在压力传感器的应用领域中日益增长的需求。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

一种压力传感器，包括相对设置的第一电极板和第二电极板，其中，所述第一电极板包括第一衬底以及设置在所述第一衬底上的金属叉指电极，所述金属叉指电极的表面形成为粗糙表面；所述第二电极板包括一侧表面具有微结构阵列的第二衬底和覆设于所述微结构阵列上的复合金属层；其中，所述复合金属层与所述粗糙表面相互抵触连接。

具体地，所述粗糙表面的表面粗糙度为5～10μm。