一种压力传感器的制作方法

本申请涉及传感器技术领域，尤其涉及一种体积小巧轻薄、且高灵敏度的压力传感器。

背景技术：

现有压力传感器包括两种，分别为图1所示的轻薄型压力传感器和图2所示的高灵敏度压力传感器。

对于轻薄型压力传感器来说，其整体通常为薄片结构，两端电极为A和B，电极AB中间为具有一定电阻率的导电材料，长度为L。当受到外力F作用时，压力传感器发生形变，长度L发生变化，电极AB间的电阻也随之发生变化。因此，通过采集长度L的变化值和电极AB间的电阻变化值来计算出外力F的具体大小。该种轻薄型压力传感器对于拉伸方向的作用力较敏感，对垂直于压力传感器表面的作用力不敏感，因此其灵敏度较低。

对于高灵敏度压力传感器来说，其在两个电极AB之间填充一定导电率的导电材料，在受到外力F作用时，电极AB之间的距离D发生变化，如图2中由D0变为D1，D1小于D0，导致电极AB间的电阻发生变化。因此，通过采集电极AB之间的距离D的变化值以及电极AB间的电阻变化值，计算出外力F的具体大小。

该种高灵敏度压力传感器的基本实现原理与轻薄型压力传感器的基本实现原理类似，但是因为要检测出垂直于压力传感器表面的作用力，电极AB间的距离D不能过小，这就导致高灵敏度压力传感器的体积不能做到很小。

因此，现有压力传感器在压力感应灵敏度高时，难以做到体积小巧，而轻薄型压力传感器虽然体积小巧，但对拉伸方向的作用力较敏感，对垂直于压力传感器表面的作用力不敏感，灵敏度较低。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供一种压力传感器，以解决现有压力传感器要么压力感应灵敏度高但体积较大，要么体积小巧但压力感应灵敏度较低的技术问题。技术方案如下：

本申请提供一种压力传感器，包括：

第一基底和第二基底；所述第一基底和第二基底通过封装材料进行粘合；所述第一基底和第二基底构成一个封装区域；

在所述封装区域中，与所述第一基底贴合设计的第一电极、和与所述第二基底贴合设计的第二电极；所述第一电极和第二电极间具有第一距离值，所述第一电极的一端设置有第一引出电极，所述第二电极的一端设置有第二引出电极，所述第一引出电极和第二引出电极与外部电路进行连接；

在所述第一电极和所述第二电极的中间设置有多个表面导电的弹性球体，所述弹性球体的直径大于等于所述第一距离值；

当所述第一基底上有外力作用时，所述第一电极和第二电极间的第一距离值发生变化，导致所述弹性球体分别与所述第一电极和所述第二电极的接触面积发生变化。

优选地，所述弹性球体的材料包括：聚苯乙烯、硅胶、SEBS、热塑性聚氨酯弹性体橡胶TPU、或热塑性弹性体TPE。

优选地，所述弹性球体的直径范围为1μm～1000μm，所述弹性球体的球体可压缩率为1％～95％。

优选地，所述弹性球体的表面镀层包括金属材质、非金属材料、或有机物，所述表面镀层的厚度为2nm～50μm。

优选地，所述第一基底和第二基底的材料包括：玻璃、塑料、橡胶、或内表面绝缘的金属材料。

优选地，所述封装材料包括：亚克力胶、硅胶、或橡胶。

优选地，所述第一电极和第二电极包括金属镀层或纳米铟锡金属氧化物ITO镀层。

本申请提供的压力传感器包括第一基底和第二基底，该第一基底和第二基底通过封装材料进行粘合，构成一个封装区域。在所述封装区域中，第一电极与第一基底贴合设计、第二电极与第二基底贴合设计，第一电极和第二电极间具有第一距离值。且第一电极的一端设置有第一引出电极，第二电极的一端设置有第二引出电极，第一引出电极和第二引出电极与外部电路进行连接，在所述第一电极和第二电极的中间还设置有多个表面导电的弹性球体，所述弹性球体的直径大于等于所述第一距离值。当本申请第一基底上有外力作用时，第一电极和第二电极间的第一距离值会发生变化，从而导致弹性球体分别与第一电极和第二电极的接触面积发生变化，由于弹性球体分别与第一电极和第二电极的接触面积发生变化，使得第一电极和第二电极间的电阻值发生变化，本申请通过外部电路检测确定出第一电极和第二电极间的电阻变化值，从而计算出外力的具体大小。因为本申请中弹性球体可以针对各个方向的作用力均产生相应的形变，压力传感器的压力感应灵敏度高。且本申请中弹性球体的体积可以非常小，所以由第一基底和第二基底构成的封装区域可以非常小，因此本申请提供的压力传感器的体积小巧。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中轻薄型压力传感器的结构示意图；

图2为现有技术中高灵敏度压力传感器的结构示意图；

图3为本申请提供的一种压力传感器的结构示意图；

图4为本申请提供的压力传感器受到外力F作用的示意图；

图5为本申请中弹性球体压缩变形前的示意图；

图6为本申请中弹性球体压缩变形后的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图3，其示出了本申请提供的一种压力传感器的结构示意图。本申请提供的压力传感器具体包括：第一基底100、第二基底200、封装材料300、第一电极400、第二电极500、第一引出电极600、第二引出电极700和弹性球体800。

在本申请中，优选地第一基底100和第二基底200平行设置，且第一基底100的大小形状和第二基底200的大小形状一致。本申请将第一基底100和第二基底200通过封装材料300进行粘合，具体的，在第一基底100和第二基底200的两端分别通过封装材料300进行粘合，由此在第一基底100和第二基底200之间构成一个封装区域。

本申请中第一基底100的材料可以为：玻璃、塑料、橡胶、或内表面绝缘的金属材料。第二基底200的材料可以为：玻璃、塑料、橡胶、或内表面绝缘的金属材料。塑料包括PET、PC、或PMMA。

需要说明的是，本申请中金属材料的内表面指的是金属材料面向封装区域的那层表面。

封装材料300将第一基底100和第二基底200进行粘合，其可以使用亚克力胶、硅胶、或橡胶材料等各种材质。

在由第一基底100和第二基底200构成的封装区域中，第一电极400与第一基底100贴合设计，第二电极500与第二基底200贴合设计，第一电极400和第二电极500间具有第一距离值D0。

本申请中第一电极400包括金属镀层，或ITO(Indium tin oxide，纳米铟锡金属氧化物)等非金属镀层。第二电极500包括金属镀层，或ITO等非金属镀层。

在第一电极400的一端设置有第一引出电极600，在第二电极500的一端设置有第二引出电极700，所述第一引出电极600和第二引出电极700与外部电路900进行连接，当第一电极400和第二电极500间的电阻值发生变化时，流经该第一电极400和第二电极500间的电流值发生变化，外部电路900与第一电极400上的第一引出电极600，以及第二电极500上的第二引出电极700连接，能够检测出该电流值。

在第一电极400和第二电极500的中间设置有多个表面导电的弹性球体800，所述弹性球体800的直径大于等于所述第一距离值。

在本申请中，由第一基底100和第二基底200构成的封装区域中设置有多个表面导电的弹性球体800，每个弹性球体800分别与第一电极400和第二电极500接触，其接触面积为S0。当第一基底100上有外力F作用时，第一电极400和第二电极500间的第一距离值D0发生变化，如图4所示，第一距离值由D0变为D1，D1小于D0，由此导致弹性球体800分别与第一电极400和第二电极500的接触面积S0发生变化，如图5、图6所示，接触面积由S0变为S，S0小于S，即弹性球体800分别与第一电极400和第二电极500的接触面积增大。

在本申请中，弹性球体800分别与第一电极400和第二电极500的接触面积S0是随第一电极400和第二电极500间的第一距离值D0的变化而变化的。且接触面积S0的变化与第一电极400和第二电极500之间的电阻成反比。当第一电极400和第二电极500之间的电阻值变化时，流经第一电极400和第二电极500的电流随之发生变化。因此本申请通过第一引出电极600和第二引出电极700与外部电路900进行连接，外部电路900可检测到流经第一电极400和第二电极500的电流变化，进而依据电流变化确定出第一基底100受到外力F作用后，第一电极400和第二电极500之间的电阻值变化，由此确定出第一基底100上的外力F的具体大小。

在本申请中，弹性球体800的材料可以包括：聚苯乙烯、硅胶、SEBS(以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物)、TPU(Thermoplastic polyurethanes热塑性聚氨酯弹性体橡胶)、或TPE(Thermoplastic Elastomer，热塑性弹性体)。

弹性球体800的直径范围为1μm～1000μm(微米)，弹性球体800的球体可压缩率为1％～95％。

弹性球体800的表面镀层包括：金、银、铜、镍等金属材质、ITO、硅等非金属材料、或有机导电油墨等有机物，所述表面镀层的厚度为2nm(纳米)～50μm。

本申请提供的压力传感器，当压力传感器上的第一基底100受到外力F作用时，第一电极400将该外力F传递给弹性球体800，导致弹性球体800发生变形，从而使得第一电极400和第二电极500间的第一距离值发生变化，例如由D0变到D1，弹性球体800被压缩形变，弹性球体800分别与第一电极400和第二电极500的接触面积发生变化，例如由S0变为S。本申请中，弹性球体800分别与第一电极400和第二电极500的接触面积是随第一电极400和第二电极500间的第一距离值的变化而变化的，而接触面积的变化与第一电极400和第二电极500之间的电阻成反比。因此本申请通过第一引出电极600和第二引出电极700与外部电路900进行连接，由外部电路900可以测量得出第一基底100受到外力F作用后导致的第一电极400和第二电极500之间的电阻变化。

因此本申请提供的压力传感器包括第一基底100和第二基底200，该第一基底100和第二基底200通过封装材料300进行粘合，构成一个封装区域。在所述封装区域中，第一电极400与第一基底100贴合设计、第二电极500与第二基底200贴合设计，第一电极400和第二电极500间具有第一距离值。且第一电极400的一端设置有第一引出电极600，第二电极500的一端设置有第二引出电极700，第一引出电极600和第二引出电极700与外部电路900进行连接，在所述第一电极400和第二电极500的中间还设置有多个表面导电的弹性球体800，所述弹性球体800的直径大于等于所述第一距离值。当本申请第一基底100上有外力F作用时，第一电极400和第二电极500间的第一距离值会发生变化，从而导致弹性球体800分别与第一电极400和第二电极500的接触面积发生变化，由于弹性球体800分别与第一电极400和第二电极500的接触面积发生变化，使得第一电极400和第二电极500间的电阻值发生变化，本申请通过外部电路900检测确定出第一电极400和第二电极500间的电阻变化值，从而计算出外力F的具体大小。因为本申请中弹性球体800可以针对各个方向的作用力F均产生相应的形变，压力传感器的压力感应灵敏度高。且本申请中弹性球体800的直径范围为1μm～1000μm，体积可以非常小，所以由第一基底100和第二基底200构成的封装区域可以非常小，因此本申请提供的压力传感器的体积小巧。此外，因为本申请中弹性球体800的球体可压缩率为1％～95％，本申请提供的压力传感器超薄柔软且可弯曲。

以上对本申请所提供的一种压力传感器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。