一种丝网印刷柔性传感器工艺的制作方法

[0001]
本发明涉及一种应用于纺织物上的柔性传感器，尤其涉及一种稳定的丝网印刷柔性传感器及其制造工艺，具体适用于在满足穿戴式设备应用的基础上，提高一致性与牢固性。


背景技术：

[0002]
近年来，可穿戴电子设备发展快速，成为下一代电子产品开发的重要趋势。作为可穿戴电子设备的重要分支，可穿戴应变传感器应具有一定机械柔性、贴合性以及高可拉伸性、高灵敏性、快速响应性、高耐久性等特点，以实现其可穿戴的特性以及其在个体医疗、运动检测、人机互动、虚拟现实娱乐技术等方面的广阔应用。而传统基于半导体或金属箔的应变传感器通常为刚性且灵敏度较低，无法满足可穿戴应变传感器的要求。
[0003]
织物面料由于透气性、柔软性、舒适性等特征，因此，使用布料作为基底材料，可以提高高科技纺织品的附加值，满足柔性传感器的需要，但是，由于织物表面起伏较大，难以实现织物传感器的制作加工。
[0004]
公开号为cn101393058a，公开日为2009年3月25日的发明专利申请公开了一种具有机织结构的柔性电阻式压力传感器及其应用，其由导电纤维组成，所述导电纤维互相交织而成为机织物，所述机织物的全部经纱之间互相连接，所述机织物的全部纬纱之间互相连接，全部所述经纱与全部所述纬纱之间的整体电阻随该机织物上的压力而变化。虽然该设计具有可弯曲、可折叠甚至可洗涤的特点，可适用于穿戴式个人生理信息与状态的检测，但其仍旧具有以下缺陷：
[0005]
该设计以导电纤维构成织物的经线、纬线，是一种脱离已有织物之外的新的编织品，难以在现有织物上直接应用，难以满足可穿戴的应用需求，此外，该设计的一致性较差，其电阻以经线、纬线自身构成，一旦其所受外力较大，如在纬线方向受力，相邻的经线就会被拉开、分离，易产生空隙，导致电阻突增，妨碍正常使用，而在经线方向，即使有拉力，由于经线远多于纬线，因而经线方向的拉力对纬线影响较小，不会对电阻产生较大影响，故该设计在受外力时，其纬线、经线方向所受影响相差较大，一致性较弱。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的是克服现有技术中存在的难以应用于穿戴式设备、一致性较差的缺陷与问题，提供一种容易应用于穿戴式设备、一致性较好的稳定的丝网印刷柔性传感器及其制造工艺。
[0007]
为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种稳定的丝网印刷柔性传感器，包括布料、传感器与导电单元，所述布料上设置有传感器，且传感器与导电单元相连接；
[0008]
所述丝网印刷柔性传感器还包括内粘接层与外粘接层，所述布料的外表面与内粘接层的内表面相连接，内粘接层的外表面与传感器的内表面相连接，传感器的外表面与外粘接层的内表面相连接，外粘接层的外表面与大气相接触。
[0009]
所述传感器是应变传感器，其应用方式为丝网印刷。
[0010]
所述传感器是石墨、炭黑或金属粉末。
[0011]
所述导电单元位于传感器、内粘接层之间，且外粘接层的内表面覆盖于传感器的外表面。
[0012]
所述内粘接层是热熔类胶水，所述外粘接层是硅胶。
[0013]
所述外粘接层为彩色硅胶；所述外粘接层上设置有绒毛或印花。
[0014]
所述导电单元是导电线、导电片或金属导电扣。
[0015]
所述布料、内粘接层、外粘接层都为平整状态，且布料、内粘接层、外粘接层两两相互平行。
[0016]
一种上述稳定的丝网印刷柔性传感器的制造工艺，所述制造工艺依次包括以下步骤：
[0017]
先将胶片平放至水平面上，再在胶片的顶面均匀设置有离型剂，然后将外粘接层设置于离型剂的正上方，再将传感器设置于外粘接层的正上方，同时将导电单元与传感器相连接，然后将内粘接层设置于传感器的正上方，再在内粘接层的正上方设置布料，然后将布料下压、平整即可得到毛坯，再将毛坯上下翻转以与离型剂相脱离，然后对外粘接层的外表面进行清理，清理后再对毛坯进行干燥处理即可得到所述的丝网印刷柔性传感器。
[0018]
所述将外粘接层设置于离型剂的正上方、将传感器设置于外粘接层的正上方、将内粘接层设置于传感器的正上方，此三个操作的设置方式都是丝网印刷。
[0019]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0020]
1、本发明一种稳定的丝网印刷柔性传感器及其制造工艺中，布料依次经内粘接层、传感器与外粘接层相连接为一体结构，传感器与导电单元相连接，传感器的电阻值可经由导电单元接入电路测得，使用时，布料所受的拉力经内粘接层对传感器产生作用，无论是纬线方向还是经线方向的拉力，其对传感器的作用都不会导致传感器上产生空隙以突增电阻，具备较好的一致性，尤其当传感器为石墨、炭黑或金属粉末时，效果更显著，同时，还能赋予在纬线方向具备较宽泛的电阻调整范围，此外，本柔性传感器以现有布料为基础材质，能够应用于现有的纺织物中，能够很广泛的应用多种穿戴式设备。因此，本发明不仅容易应用于穿戴式设备，而且一致性较好。
[0021]
2、本发明一种稳定的丝网印刷柔性传感器及其制造工艺中，布料依次经内粘接层、传感器与外粘接层相连接为一体结构，传感器内、外表面分别与内粘接层、外粘接层相连接，牢固度很强，不仅利于布料上的受力对传感器产生作用，而且能够有效避免使用中发生传感器脱落或破损的情况发生。因此，本发明的牢固性较强，安全性较高。
[0022]
3、本发明一种稳定的丝网印刷柔性传感器及其制造工艺中，外粘接层覆盖于传感器的外表面，可在外粘接层中加入彩色材料以丰富本产品的外观色彩，同时，还能在外粘接层上植绒或印花以扩大本产品的应用范围。因此，本产品的外观式样丰富，应用范围较广。
[0023]
4、本发明一种稳定的丝网印刷柔性传感器及其制造工艺中，在制造时，将本产品倒置在胶片上，由下至上依次为外粘接层、传感器、内粘接层、布料，并对布料进行下压、平整以得到本产品的毛坯，然后将毛坯翻转以与离型剂相脱离，该种制造工艺不仅利于布料、内粘接层、传感器、外粘接层的依次连接，提高制作效率，而且，更关键的是能够确保布料的平整，甚至是布料、内粘接层、外粘接层的相互平行，从而使得本产品在应用时不受限制，能
够广泛应用于各种穿戴式设备中。因此，本发明不仅厚度一致，平整性较强，而且制作效率较高、应用范围较广。
[0024]
5、本发明一种稳定的丝网印刷柔性传感器及其制造工艺中，所述丝网印刷柔性传感器包括两大部分，分别是作为附着物的布料，以及作为传感单元的粘接层、传感器、导电单元，可将传感单元视作为独立于附着物之外的单独部分，在具体应用时，不仅可根据使用需要在布料的任意部位设置传感单元，如腿部、臀部或背部等等，十分方便快捷，而且可在类似于布料的附着物上，如柔性的塑料、编制物或薄膜上的任意部位设置传感单元，应用范围很广。因此，本发明不仅应用范围广，而且方便快捷。
附图说明
[0025]
图1是本发明的结构示意图。
[0026]
图2是本发明中传感器的受力示意图。
[0027]
图3是本发明中制造工艺的操作示意图。
[0028]
图中：布料1、内粘接层2、传感器3、外粘接层4、导电单元5、离型剂6、胶片7。
具体实施方式
[0029]
以下结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0030]
参见图1－图3，一种稳定的丝网印刷柔性传感器，包括布料1、传感器3与导电单元5，所述布料1上设置有传感器3，且传感器3与导电单元5相连接；
[0031]
所述丝网印刷柔性传感器还包括内粘接层2与外粘接层4，所述布料1的外表面与内粘接层2的内表面相连接，内粘接层2的外表面与传感器3的内表面相连接，传感器3的外表面与外粘接层4的内表面相连接，外粘接层4的外表面与大气相接触。
[0032]
所述传感器3是应变传感器，其应用方式为丝网印刷。
[0033]
器3是石墨、炭黑或金属粉末。
[0034]
所述导电单元5位于传感器3、内粘接层2之间，且外粘接层4的内表面覆盖于传感器3的外表面。
[0035]
所述内粘接层2是热熔类胶水，所述外粘接层4是硅胶。
[0036]
所述外粘接层4为彩色硅胶；所述外粘接层4上设置有绒毛或印花。
[0037]
所述导电单元5是导电线、导电片或金属导电扣。
[0038]
所述布料1、内粘接层2、外粘接层4都为平整状态，且布料1、内粘接层2、外粘接层4两两相互平行。
[0039]
一种上述稳定的丝网印刷柔性传感器的制造工艺，所述制造工艺依次包括以下步骤：
[0040]
先将胶片7平放至水平面上，再在胶片7的顶面均匀设置有离型剂6，然后将外粘接层4设置于离型剂6的正上方，再将传感器3设置于外粘接层4的正上方，同时将导电单元5与传感器3相连接，然后将内粘接层2设置于传感器3的正上方，再在内粘接层2的正上方设置布料1，然后将布料1下压、平整即可得到毛坯，再将毛坯上下翻转以与离型剂6相脱离，然后对外粘接层4的外表面进行清理，清理后再对毛坯进行干燥处理即可得到所述的丝网印刷柔性传感器。
[0041]
所述将外粘接层4设置于离型剂6的正上方、将传感器3设置于外粘接层4的正上方、将内粘接层2设置于传感器3的正上方，此三个操作的设置方式都是丝网印刷。
[0042]
本发明的原理说明如下：
[0043]
参见图3，常规纺织物一般由经线、纬线组成，经线的数量远大于纬线，现有的柔性传感器一般是经线、纬线自带导电性或其外表面简单的附有导电物质，如传感器，此时，一旦布料受力，比如纬线方向受拉力，则经线被拉开，相邻的经线之间就会产生空隙，导致整体的电阻值突增，甚至为无穷大，而假设是经线方向受拉力，由于经线的数量远大于纬线，故经线方向的拉力既不会对纬线的布局产生多大影响，更不会对经线的布局产生影响，不会导致整体的电阻突变，这就会导致柔性传感器在不同方向受力时，电阻反应差异较大，一致性弱。
[0044]
为克服以上缺陷，本发明将布料、内粘接层、传感器、外粘接层依次连接，传感器夹在内粘接层、外粘接层之间，布料经内粘接层对传感器作用，此时，无论布料受到哪一个方向的力，传感器都不会产生空隙以导致电阻突增，尤其当传感器为石墨、炭黑或金属粉末时，效果更佳。
[0045]
离型剂：在胶片的表面形成一定的剥离力，来达到胶片和外粘接层之间有一个稳定的力。
[0046]
实施例1：
[0047]
参见图1－图3，一种稳定的丝网印刷柔性传感器，包括布料1、内粘接层2、传感器3、外粘接层4与导电单元5；所述布料1的外表面与内粘接层2的内表面相连接，内粘接层2的外表面与传感器3的内表面相连接，传感器3的外表面与外粘接层4的内表面相连接，外粘接层4的外表面与大气相接触，且传感器3与导电单元5相连接。所述传感器3优选为应变传感器，其应用方式为丝网印刷，进一步优选传感器3是石墨、炭黑或金属粉末。
[0048]
一种上述稳定的丝网印刷柔性传感器的制造工艺，所述制造工艺依次包括以下步骤：
[0049]
先将胶片7平放至水平面上，再在胶片7的顶面均匀设置有离型剂6，然后将外粘接层4设置于离型剂6的正上方，再将传感器3设置于外粘接层4的正上方，同时将导电单元5与传感器3相连接，然后将内粘接层2设置于传感器3的正上方，再在内粘接层2的正上方设置布料1，然后将布料1下压、平整即可得到毛坯，再将毛坯上下翻转以与离型剂6相脱离，然后对外粘接层4的外表面进行清理，清理后再对毛坯进行干燥处理即可得到所述的丝网印刷柔性传感器。
[0050]
实施例2：
[0051]
基本内容同实施例1，不同之处在于：
[0052]
所述导电单元5位于传感器3、内粘接层2之间，且外粘接层4的内表面覆盖于传感器3的外表面。所述布料1、内粘接层2、外粘接层4都为平整状态，且布料1、内粘接层2、外粘接层4两两相互平行。
[0053]
实施例3：
[0054]
基本内容同实施例1，不同之处在于：
[0055]
所述内粘接层2是热熔类胶水，所述外粘接层4为彩色硅胶；所述外粘接层4上设置有绒毛或印花。所述导电单元5是导电线、导电片或金属导电扣，当其为导电线时，可为银
线。
[0056]
实施例4：
[0057]
基本内容同实施例1，不同之处在于：
[0058]
所述将外粘接层4设置于离型剂6的正上方、将传感器3设置于外粘接层4的正上方、将内粘接层2设置于传感器3的正上方，此三个操作的设置方式都是丝网印刷。