具有多层结构的全柔性压力感应装置的制作方法

本实用新型关于一种压力感应装置，特别涉及一种具有多层结构的全柔性压力感应装置。

背景技术：

传统的薄片型压力感应装置大多采用半导体或微机电制程方式制作而成，其制程的成本高、且组件大多数属于硬质或可挠度低结构，并不适合随身携带。而柔性电子结构是指将具有功能性的感测组件制作在柔性基板上，例如塑料电子(Plastic electronics)、印刷电子(Printed Electronics)、有机电子(Organic Electronics)与聚合物电子(Polymer electronics)等结构。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提供一种具有多层结构的全柔性压力感应装置，用户将可折迭并随身携带这种压力感应装置，且可随时使用此压力感应装置。

本实用新型于一实施方式中提供一种具有多层结构的全柔性压力感应装置。压力感应装置包括一上支持层、一下支持层、一上复合导电层、一下复合导电层、一弹性介电层与一感应组件。上复合导电层与下复合导电层设置于上支持层与下支持层之间。上复合导电层与下复合导电层分别具有不重叠的多个金属薄膜线路。每一个金属薄膜线路具有多个感应电极。每一个金属薄膜线路上覆盖有延伸的一非金属薄膜图形，且每一个非金属薄膜图形不重叠。上复合导电层的多个金属薄膜线路与下复合导电层的多个金属薄膜线路交叉设置。弹性介电层设置于上复合导电层和下复合导电层之间，且上复合导电层的多个感应电极通过弹性介电层分别与下复合导电层的多个感应电极对应设置，以形成多个感应区域。而感应组件则电连接上复合导电层的多个金属薄膜线路与下复合导电层的多个金属薄膜线路，且根据每一个金属薄膜线路上的一压力感应值计算每一个感应区域的一受力状况。

优选地，上支持层、上复合导电层、弹性介电层、下复合导电层与下支持层分别具有多个热压孔，且相同位置的每一个热压孔通过一热压合技术、一滚压技术、一胶合技术或一高周波技术接合。

优选地，于上复合导电层与下复合导电层中，每一个感应电极内中心具有一应力削减孔。

优选地，上复合导电层与下复合导电层分别具有多个应力削减孔。

优选地，弹性介电层具有多个孔洞。

优选地，每一个感应电极为一环形导电线路。

优选地，每一个非金属薄膜图形为多元导电物质。

优选地，于每一个感应电极中，金属薄膜线路向外延伸一预定距离。

优选地，于每一个金属薄膜线路上具有多个缝合处，且位于缝合处的金属薄膜线路的宽度大于其他位置的金属薄膜线路。

优选地，上支持层与下支持层为软质材料。

综上所述，本实用新型实施例所提供的具有多层结构的全柔性压力感应装置，其可提供用户折迭并随身携带。而使用者将可随时使用本实用新型所提供的压力感应装置。

以上关于本实用新型内容的说明以及以下实施方式的说明是用以举例并解释本实用新型的原理，并且提供本实用新型的权利要求进一步的解释。

附图说明

图1A是本实用新型实施例提供的具有多层结构的全柔性压力感应装置的示意图。

图1B是本实用新型实施例提供的压力垫的示意图。

图2A是本实用新型实施例提供的上复合导电层的示意图。

图2B是本实用新型实施例提供的下复合导电层的示意图。

图3A是本实用新型实施例提供的弹性介电层的示意图。

图3B是本实用新型实施例提供的弹性介电层的示意图。

图4A是本实用新型实施例提供的上复合导电层的示意图。

图4B是本实用新型实施例提供的下复合导电层的示意图。

具体实施方式

在下文中，将通过附图说明及本实用新型的各种例示实施例来详细描述本实用新型。然而，本实用新型概念可能以许多不同形式来体现，且不应解释为限于本文中所阐述的例示性实施例。此外，在附图中相同参考数字可用以表示类似的组件。

本实用新型实施例所提供的具有多层结构的全柔性压力感应装置，其感应电极(即金属薄膜，且为导点系数较高的金属胶体)设置覆盖有延伸的非金属薄膜图形(即导点系数较低的各类材质)。以金属薄膜为材质的感应电极可以增加导电率与降低阻抗。以非金属薄膜为材质的非金属薄膜图形则可以延伸感应面积、节省成本并能平均化电场，且具有防止金属胶体氧化的功能。此外，每一个复合感应电极周边具有一应力削减孔。当复合感应电极受力时，产生的集中应力可从应力削减孔释放且产生的噪音可从应力削减孔降低，以避免上复合导电层与下复合导电层毁损。因此，具有多层结构的全柔性压力感应装置可在较少的成本下得到优选的感应面积，且应力削减孔可提高压力感应装置的耐用程度。以下将进一步介绍本实用新型的实施例所提供的具有多层结构的全柔性压力感应装置。

首先，请参考图1A，其显示本实用新型一实施例的具有多层结构的全柔性压力感应装置的示意图。如图1A所示，压力感应装置100包括一压力垫PP与一感应组件160。压力垫PP电连接感应组件160。当压力垫PP中的某个位置受力时，压力垫PP将会传送对应位置的压力感应值(未绘于附图中)至感应组件160。而感应组件160将根据压力感应值来分析对应位置的受力状况。

如图1B所示，压力垫PP包括一上支撑层110、一上复合导电层120、一弹性介电层130、一下复合导电层140、一下支撑层150。上支撑层110、上复合导电层120、弹性介电层130、下复合导电层140、下支撑层150彼此迭加在一起。更进一步来说，弹性介电层130设置在上复合导电层120与下复合导电层140之间。而上复合导电层120与下复合导电层140设置在上支撑层110与下支撑层150之间。

上支撑层110与下支撑层150为用来保护并支撑上复合导电层120、弹性介电层130与下复合导电层140，以避免例如使用者施力在压力垫PP时，毁损上复合导电层120而干扰弹性介电层130与下复合导电层140。在本实施例中，上支撑层110与下支撑层150优选为TPU、PVC塑料材质或是布质结构，且亦可为其他的软质材料，本实用新型对此不作限制。

再请回到图1B，上支撑层110、上复合导电层120、弹性介电层130、下复合导电层140与下支撑层150分别具有多个热压孔，且每一个相同位置的热压孔隙是通过一压合技术接合。在本实施例中，上述每一层分别具有5个热压孔，其分别位于每一层的四个角落与中心处。每一个相同位置的热压孔隙是通过一压合技术接合，以成为压力垫PP。举例来说，上支持层110的热压孔HS1、上复合导电层120的热压孔HS2、弹性介电层130的热压孔HS3、下复合导电层140的热压孔HS4与下支持层150的热压孔HS5位于相同位置，且通过压合技术接合。在本实用新型中，压合技术包括热压合、滚压、胶合、高周波等接合技术，本实用新型对此不作限制。

再请参考图2A，上复合导电层120具有不重叠的多个金属薄膜线路L1、L2、L3与L4。每一个金属薄膜线路L1、L2、L3与L4具有多个感应电极(如图中的环形导电线路)。而每一个金属薄膜线路L1、L2、L3与L4上覆盖有延伸的一非金属薄膜图形(如图2A的点状部分)，且每一个非金属薄膜图形不重叠。以金属薄膜线路L1来说，其具有四个感应电极121、122、123与124。金属薄膜线路L1上覆盖有延伸的非金属薄膜图形126。更进一步来说，每一个金属薄膜线路可为金属材质。每一个非金属薄膜图形可为多元导电物质，例如石墨材质等导点系数较低的各类材质。

此外，在每一个感应电极中，金属薄膜线路相外延伸一预定距离。以金属薄膜线路L1为例来说，每一个感应电极121-124中，金属薄膜线路L1往上延伸一段距离至非金属薄膜图形126的边缘，以形成一上凸导电线路UP；金属薄膜线路L1往下延伸一段距离至非金属薄膜图形126的边缘，以形成一下凸导电线路DN。在本实施例中，上复合导电层120优选为PET或PVC塑料材质制成的超薄印刷电路板，亦可为PI塑料材质制成的印刷电路板，或其他材质制成的柔性印刷电路板，本实用新型对此不作限制。

而本实施例的金属薄膜线路为银胶，且本实施例的非金属薄膜图形为石墨胶。上复合导电层120的制程顺序为，先将金属薄膜线路印刷在上复合导电层120(如图2A的金属薄膜线路L1-L4)上，接着再将非金属薄膜图形以印刷方式覆盖在金属薄膜线路上(如图2A的非金属薄膜图形126)。因此，金属材质的金属薄膜线路L1-L4将可以增加导电率与降低阻抗。而非金属材质的非金属薄膜图形(如非金属薄膜图形126)则可以延伸电场面积以节省成本并且均匀化电场，且亦可保护金属电击以避免氧化。

值得注意的是，由于上复合导电层120为极薄的印刷电路板，故在上复合导电层120中，每一个感应电极附近设置有一应力削减孔DC2。当使用者按压感应电极时，所产生的集中应力可从应力削减孔DC2释放(即释压)并同时减少按压所发出的声音(即减噪)，进而可提高感应电极的耐用程度。在本实施例中，应力削减孔DC2为中空圆，且设置在每个感应电极的中心，例如应力削减孔DC2分别设置在感应电极121-124的圆心。而应力削减孔DC2亦可为其他图形，且可设置在感应电极附近的其他位置，本实用新型对此不作限制。当然，应力削减孔亦可随意设置在上复合导电层120中，非感应电极附近的位置，例如，图2A所示的4个应力削减孔HD2，以避免使用者按压到其他非感应电极的位置而毁损整个上复合导电层120。

类似地，请同时参考图2B，下复合导电层140具有不重叠的多个金属薄膜线路E1、E2、E3与E4。每一个金属薄膜线路E1、E2、E3与E4具有多个感应电极(如图中的环形导电线路)。而每一个金属薄膜线路E1、E2、E3与E4上覆盖有延伸的一非金属薄膜图形(如图2B的点状部分)，且每一个非金属薄膜图形不重叠。以金属薄膜线路E1来说，其具有四个感应电极141、142、143与144。金属薄膜线路E1上覆盖有延伸的非金属薄膜图形146。更进一步来说，每一个金属薄膜线路可为金属材质。每一个非金属薄膜图形可为多元导电物材质，例如石墨薄膜等导点系数较低的各类材质。

而有关每一个感应电极附近设置的应力削减孔DC4，以及随意设置在下复合导电层140上的应力削减孔HD4，其大致上可由上复合导电层120的应力削减孔DC2与应力削减孔HD2推论而得，故在此不再赘述。值得注意的是，上复合导电层120的金属薄膜线路L1-L4与下复合导电层140的非金属薄膜线路E1-E4交叉设置。因此，上复合导电层120的感应电极与下复合导电层140的感应电极将对应设置，例如，金属薄膜线路L1上的感应电极121与金属薄膜线路E1上的感应电极141设置在同一个相对应的位置。

接着请回到图1B，在弹性介电层130中，上复合导电层120的感应电极将通过弹性介电层130分别与下复合导电层140的感应电极对应设置，以形成多个感应区域。举例来说，金属薄膜线路L1上的感应电极121、金属薄膜线路E1上的感应电极141，以及相对应位置的弹性介电层130形成一个感应区域。在本实施例中，弹性介电层130可具有多个孔洞(如图3A弹性介电层130a的多个孔洞HO)，或者可为实心(如图3B弹性介电层130b)。而本实施例的弹性介电层130优选为泡绵，且亦可为TPU塑料材质或其他的柔性材质，本实用新型对此不作限制。

请同时参考图1A-2B，感应组件160电连接上复合导电层120的金属薄膜线路L1-L4与下复合导电层140的金属薄膜线路E1-E4，且根据每个金属薄膜线路L1-L4、E1-E4上的一压力感应值来计算每一个感应区域的受力状况。举例来说，当使用者按压感应电极121、感应电极141与相对应位置的弹性介电层130所形成的感应区域时，感应电极121上的金属薄膜线路L1的压力感应值与感应电极141上的金属薄膜线路E1的压力感应值将会改变。此时，感应组件160将会根据所测量到的压力感应值判断出每一个感应区域的受力况状，并分析出使用者所按压的感应区域。

而有关金属薄膜线路L1-L4与金属薄膜线路E1-E4根据受力状况产生不同的压力感应值，以及感应组件160根据每一个压力感应值分析感应区域的受力状况为所属领域技术人员所悉知，故在此不再赘述。

在其他实施例中，若上支撑层110与下支撑层150为布料，在制作压力垫的过程中，将采用缝合的方式来进行。请参考图4A，其显示本实用新型另一实施例的上复合导电层的示意图。由于压力垫为采用缝合的方式，故上复合导电层120a会有缝线127a。相较于前一实施例，本实施例的上复合导电层120a不同的地方在于，每一个金属薄膜线路L1a、L2a、L3a、L4a具有多个缝合处，且位于缝合处的金属薄膜线路的宽度大于其他位置的金属薄膜线路(例如位于感应电极上的金属薄膜线路)。举例来说，于图4A的金属薄膜线路L1a上具有5个缝合处RN2a，且位于缝合处的金属薄膜线路T2a的宽度大于其他位置的金属薄膜线路。

类似地，请参考图4B，其显示本实用新型另一实施例的下复合导电层的示意图。由于压力垫为采用缝合的方式，故下复合导电层140a会有缝线147a。相较于前一实施例，本实施例的下复合导电层140a不同的地方在于，每一个金属薄膜线路E1a、E2a、L3a、L4a中，感应电极之间分别具有一缝合处，且位于缝合处的金属薄膜线路的宽度大于其他位置的金属薄膜线路(例如位于感应电极上的金属薄膜线路)。以金属薄膜线路E1a为例来说，感应电极之间具有缝合处RN4a，且位于缝合处的金属薄膜线路T4a的宽度大于其他位置的金属薄膜线路。

因此，压力垫在缝合的过程中，不会因为缝合处的金属薄膜线路过细而造成断路，导致上复合导电层120a与下复合导电层140a毁损。

由上述可知，本实用新型实施例所提供的具有多层结构的全柔性压力感应装置，其感应电极(即导电系数较高的金属材质)覆盖有延伸的非金属薄膜图形(即导电系数较低的各类材质)。以金属薄膜为材质的感应电极可以增加导电率与降低阻抗。以非金属薄膜为材质的非金属薄膜图形则可以延伸感应面积，并均匀化电场，且具有防止金属薄膜氧化的功能。此外，每一个感应电极附近具有一应力削减孔。当感应电极受力时，产生的压力可从应力削减孔释放且产生的噪音可从应力削减孔降低，避免感应受到干扰及上复合导电层与下复合导电层毁损。因此，具有多层结构的全柔性压力感应装置可在较少的成本下得到优选的感应面积，且应力削减孔可提高压力感应装置的耐用程度。

以上所述，仅为本实用新型最佳的具体实施例，而本实用新型的特征并不局限于此，任何本领域技术人员在本实用新型的领域内，可轻易思及的变化或修饰，皆可涵盖在以下本申请的权利要求所要求保护的范围内。