本發(fā)明涉及柔性可穿戴電子，尤其是涉及一種五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器。

背景技術(shù)：

1、柔性可穿戴電子技術(shù)是一種新興的電子技術(shù)，它將傳統(tǒng)的硬性電子設(shè)備轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝浴⑤p便、舒適的可穿戴設(shè)備。其中核心部分是柔性傳感技術(shù)，如溫度傳感技術(shù)，壓力傳感技術(shù)。隨著實(shí)際需求的不斷提高，單一模態(tài)敏感的傳感器無法滿足市場需求，雙模態(tài)、多模態(tài)傳感器不斷發(fā)展，其中溫度和壓力兩個(gè)普遍常見的物理量，逐漸成為傳感領(lǐng)域的關(guān)注重點(diǎn)。溫度傳感技術(shù)大概分為熱電阻式和熱電偶式，壓力傳感技術(shù)大概分為壓電式、壓阻式、諧振式和電容式。不同作用原理的傳感技術(shù)所選用的敏感材料各不相同，在實(shí)際制造過程中都會(huì)選擇一種或多種兼容性好的敏感材料。例如，中國專利申請(qǐng)：一種柔性溫度壓力傳感器（專利申請(qǐng)?zhí)朿n202211096352.2）中傳感器由多級(jí)微結(jié)構(gòu)組成，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電極薄膜材料為氧化銦錫，介電層的材料為聚二甲基硅氧烷混合物，其制造工藝復(fù)雜，造價(jià)高。因此如何同時(shí)保證柔性襯底良好的柔韌性和敏感材料的兼容性是目前柔性溫壓一體化傳感器亟需解決的難題。

2、公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在加深對(duì)本發(fā)明的總體背景技術(shù)的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，包括柔性襯底層和柔性封裝層，其中，

4、所述柔性襯底層設(shè)有矩形腔體，腔體高度與柔性襯底厚度相同，貫通襯底層，使得腔體內(nèi)的工作氣體與外界連通；其表面設(shè)置有圖形化電極的金屬溫敏薄膜，分為橫向分布和縱向分布兩種圖形化電極金屬溫敏薄膜，五個(gè)橫向分布的金屬溫敏薄膜作為溫度檢測(cè)單元，一個(gè)縱向分布的金屬溫敏薄膜與封裝層聯(lián)用作為壓力檢測(cè)單元；

5、所述柔性封裝層與襯底層保持密閉連接；

6、定義所述柔性封裝層上表面中心位置的縱向分布溫敏薄膜的平行方向?yàn)閥向，垂直方向?yàn)閤向，其高度方向?yàn)閦向；縱向分布溫敏薄膜正上方放置橫向分布溫敏薄膜，其平行方向?yàn)閤向，以其中心為一個(gè)端點(diǎn)，做正五邊形，其他四個(gè)端點(diǎn)為另外四個(gè)橫向分布溫敏薄膜的中心，這五個(gè)橫向分布的溫敏薄膜按環(huán)形陣列分布，形成五邊輻式結(jié)構(gòu)。

7、進(jìn)一步，所述柔性封裝層由硅酸凝膠制成；所述柔性襯底層由聚酰亞胺制成，其表面上圖形化電極金屬溫敏薄膜材料為cr/pt組成的多層金屬材料。這些材料具有良好的應(yīng)力小、粘附性好、厚度均勻、可焊性好的特性。鉑的電阻溫度系數(shù)較為穩(wěn)定且線性度好，有利于實(shí)現(xiàn)高精度的溫度和壓力測(cè)量，能夠在較高溫度環(huán)境下正常工作，適用于一些溫度變化較大的應(yīng)用場景。

8、進(jìn)一步，所述圖形化電極金屬溫敏薄膜厚度為h，0.1μm≤h≤2μm。較薄的厚度具有應(yīng)力小、粘附性好、可焊接性好等優(yōu)點(diǎn)。由于金屬薄膜的厚度較小，其內(nèi)部應(yīng)力也相應(yīng)減小，這對(duì)于保持mems器件的穩(wěn)定性和可靠性至關(guān)重要。薄金屬膜具有良好的粘附性，能夠確保金屬膜與基底或其他金屬層之間的牢固結(jié)合，避免脫落或分層現(xiàn)象。薄金屬膜具有良好的可焊性，便于mems器件與其他電子元件的連接，提高整體電路的可靠性。

9、進(jìn)一步，所述柔性封裝層為圓柱體，半徑為r1，3mm≤r1≤8mm，厚度為h1，1mm≤h1≤5mm。圓柱體的傳感器形狀，使得其結(jié)構(gòu)更加緊湊，減少無效部分的體積，使其減輕對(duì)于溫度和壓力檢測(cè)的干擾。提高傳感器的檢測(cè)精度和靈敏度，有助于減輕整個(gè)傳感器的重量，使其在應(yīng)用中對(duì)被檢測(cè)對(duì)象的負(fù)擔(dān)更小，能更好地貼合被測(cè)物體的表面，確保壓力和溫度的準(zhǔn)確傳遞和檢測(cè)，有利于熱量的快速傳遞，從而改善溫度檢測(cè)的響應(yīng)速度和準(zhǔn)確性。

10、進(jìn)一步，所述柔性襯底層為圓柱體，半徑為r2，3mm≤r2≤8mm，厚度為h2，3mm≤h2≤6mm。襯底層與封裝層形狀保持一致，使得傳感器整體結(jié)構(gòu)簡潔，減少無效部分的占比。在工作時(shí)消耗的功率較低，有助于延長電池壽命或降低整體能耗，有助于熱量的快速傳遞和交換，提高溫度檢測(cè)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

11、采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下有益效果：

12、1.本發(fā)明具有多功能性，能同時(shí)檢測(cè)溫度和壓力，由于采用柔性材料制作，可適用于曲面測(cè)量，適應(yīng)性更廣，在醫(yī)療設(shè)備、智能穿戴領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

13、2.本發(fā)明提出一種五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，繼承了mems工藝結(jié)構(gòu)簡單、成本低、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。

14、3.本發(fā)明提出一種五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，與現(xiàn)有技術(shù)對(duì)比，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，五邊形的輻條分布均勻，這意味著輻條之間的力量分布也更加均勻。當(dāng)感受壓力時(shí)，而五邊形電阻絲的均勻分布可以有效地分散這些力量，減少了局部應(yīng)力集中造成的測(cè)量誤差，從而提高了整個(gè)傳感器結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和精度。

15、4.本發(fā)明提出一種五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，散熱性能好，其五邊輻的形狀有利于感受溫度變化。通過更有效地散熱，可以提高溫度傳感器的感熱范圍。有助于在整個(gè)傳感器區(qū)域內(nèi)分散熱量，使溫度讀數(shù)更均勻，減少熱點(diǎn)和局部過熱的所造成的誤差，進(jìn)一步提高精度。

技術(shù)特征：

1.一種五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，其特征在于，包括柔性襯底層和柔性封裝層，其中，

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，其特征在于，所述柔性封裝層由硅酸凝膠制成；所述柔性襯底層由聚酰亞胺制成，其表面上圖形化電極金屬溫敏薄膜材料為cr/pt組成的多層金屬材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，其特征在于，所述圖形化電極金屬溫敏薄膜厚度為h，0.1μm≤h≤2μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，其特征在于，所述柔性封裝層為圓柱體，半徑為r1，3mm≤r1≤8mm，厚度為h1，1mm≤h1≤5mm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，其特征在于，所述柔性襯底層為圓柱體，半徑為r2，3mm≤r2≤8mm，厚度為h2，3mm≤h2≤6mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種五邊輻式柔性溫壓雙模態(tài)傳感器，屬于柔性可穿戴電子領(lǐng)域。該傳感器主要包括柔性襯底層和柔性封裝層，襯底層的上表面設(shè)置有五個(gè)橫向分布的金屬溫敏薄膜作為溫度檢測(cè)單元；一個(gè)縱向分布的金屬溫敏薄膜作為壓力檢測(cè)單元；柔性襯底層設(shè)有空腔，且與封裝層的密閉連接。五邊輻式溫敏薄膜的均勻分布可以有效地分散壓力，減小局部應(yīng)力集中所造成的測(cè)量誤差，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)。溫敏薄膜采用MEMS技術(shù)進(jìn)行加工制作，具有輕量化、造價(jià)低、制作工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于可穿戴電子設(shè)備等領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：樸林華,孫嘉浩,劉珺宇,馬炫霖
受保護(hù)的技術(shù)使用者：北京信息科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9