压力传感器的制作方法

测量装置的制造及其应用技术1.本技术涉及传感器领域，具体而言，涉及一种压力传感器。背景技术：2.薄膜压力传感器作为人机交换的重要载体，已经越来越多的被应用到产品中。一般薄膜压力传感器采用上下层结构，通过上下电极接触面积变化改变导通电阻，从而实现压力感应。当压力按压后，上下电极接触，接触面积逐步变大。但是此种方案会存在接触面积短时间忽然变大，与压力的输入不成比例，从而影响压力信号输出的准确性。技术实现要素：3.有鉴于此，本技术实施例的目的在于提供一种压力传感器。能够提高压力信号输出的准确性。4.本技术实施例提供的一种压力传感器，包括：上结构层、下结构层以及绝缘层；所述绝缘层位于所述上结构层与下结构层之间，并设置于所述上结构层与下结构层中的一者之上；所述上结构层与下结构层中的一者配置为在所述外部压力的作用下发生形变并使得所述绝缘层与所述上结构层与下结构层中的另一者相接触，以在所述上结构层与下结构层之间产生回路电阻；其中，所述回路电阻的阻值与所述上结构层与下结构层中的一者所受到的所述外部压力的压力值相关，所述回路电阻的阻值随外部压力变化的压力反馈系数由所述绝缘层的参数确定。5.在上述实现过程中，通过在压力传感器的上结构层与下结构层之间设置绝缘层，由于该绝缘层的参数会影响压力反馈系数，通过对该绝缘层的参数进行调整便能够实现对压力反馈系数的调整，以控制压力传感器的压力传递速度和效率，以满足不同应用的需要，提高压力传感器的广泛适用性。6.在一个实施例中，所述绝缘层由绝缘材料组成，所述绝缘材料用于在与未设置所述绝缘材料的所述上结构层与下结构层中的另一者相接触时，于所述上结构层与下结构层之间产生回路电阻。7.在上述实现过程中，通过将绝缘层设置为绝缘材料，并将该绝缘材料设置在上结构层与下结构之间，能够将上结构层与下结构隔开，以减小上结构层与下结构的接触面积，以实现精准控制上结构层与下结构的接触面积变化，提高了压力传感器的灵敏性。8.在一个实施例中，所述绝缘层包括多个子绝缘层。9.在上述实现过程中，通过将绝缘层设置为多个子绝缘层，通过控制多个子绝缘层的数量可以实现对上结构层与下结构层的接触面积的控制，提高了压力传感器的灵敏性。10.在一个实施例中，所述多个子绝缘层之间等间距设置。11.在上述实现过程中，通过将多个子绝缘层等间距设置，在上结构层与下结构层任意一者的任意位置施加外部压力都能够及时且准确的反应，降低了外部压力施加位置的限制，提高了压力传感器的适用性。12.在一个实施例中，所述上结构层包括：上层基材；所述上层基材设置在所述上结构层远离所述绝缘层的一侧，以用于为所述压力传感器提供支撑；所述上层基材还用于获取所述外部压力，并在所述外部压力的作用下发生形变。13.在上述实现过程中，通过在上结构层设置上层基材，该上层基材能够为该压力传感器内部结构提供支撑作用，且通过将该上层基材设置为能发生形变的材料，在有外部压力的情况下，能够及时发生形变，以保证上结构层与下结构层能够通过绝缘层形成回路电阻，提高了压力传感器的反应速度。14.在一个实施例中，所述上结构层还包括：上层电极；所述上层电极设置在所述上结构层靠近所述绝缘层的一侧，且所述上层电极与所述上层基材连接；所述上层电极配置为在所述外部压力的作用下通过所述绝缘层与所述下结构层之间产生回路电阻。15.在上述实现过程中，通过设置上层电极，能在上结构层与下结构层接触时，形成通路，以将压力信号转换为电信号，实现对压力的实时监测，以提高压力传感器的精确性。16.在一个实施例中，所述下结构层包括：下层电极；所述下层电极设置在所述下结构层靠近所述绝缘层的一侧；所述下层电极配置为在所述外部压力的作用下通过所述绝缘层与所述上层电极之间产生回路电阻。17.在上述实现过程中，通过设置下层电极，能在上结构层与下结构层接触时，与上层电极之间形成通路，以将压力信号转换为电信号，实现对压力的实时监测，以提高压力传感器的精确性。18.在一个实施例中，所述下结构层还包括：下层基材；所述下层基材设置在所述下结构层远离所述绝缘层的一侧，且所述下层电极与所述下层基材连接，以用于为所述压力传感器提供支撑；所述下层基材还配置为获取所述外部压力，并在所述外部压力的作用下发生形变。19.在上述实现过程中，通过在下结构层设置下层基材，该下层基材能够为该压力传感器内部结构提供支撑作用，且通过将该下层基材设置为能发生形变的材料，在有外部压力的情况下，能够及时发生形变，以保证上结构层与下结构层能够通过绝缘层形成回路电阻，提高了压力传感器的反应速度。20.在一个实施例中，所述压力传感器还包括：隔片层；所述隔片层设置在所述上结构层与所述下结构层两侧之间，以用于为所述上结构层与所述下结构层之间提供支撑。21.在上述实现过程中，通过设置隔片层，将上结构层与下结构层隔开的同时，还能够为上结构层与下结构层两侧提供支撑力，以使上结构层或下结构层接收到外部压力后能够发生形变，以及时将压力信号转换为电信号，实现对压力的实时监测，以提高压力传感器的精确性。22.在一个实施例中，所述隔片层包括多个子隔片层；所述多个子隔片层配置为控制所述压力传感器的所述压力反馈系数。23.在上述实现过程中，通过设置多个子隔片层，通过子隔片层的参数可以对压力反馈系数进行调整，以实现压力传感器的参数可调，增加了压力传感器的适用性。24.为使本技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。26.图1本技术实施例提供的绝缘层设置在下结构层的压力传感器的结构示意图；27.图2本技术实施例提供的绝缘层设置在上结构层的压力传感器的结构示意图。28.附图标记：100-上结构层、110-上层基材、120-上层电极、200-下结构层、210-下层基材、220-下层电极、300-绝缘层、400-隔片层。具体实施方式29.下面将结合本技术实施例中附图，对本技术实施例中的技术方案进行描述。30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本技术的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。31.本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是所述实用新型产品使用时惯常拜访的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能解释为本技术的限制。32.本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。33.随着自动化的快速发展，越来越多的场景需要用到压力传感器，大到飞机、汽车，小到电子产品、儿童玩具，压力传感器都是这些部件中不可缺少的部分。压力传感器原理是基于压电效应，即敏感弹性件在一定方向上受到外力作用而发生形变时，内部的上下电极接触，通过上下电极接触面积变化改变导通电阻，从而实现压力感应。但是现有结构按压时，如果按压面积恒定，或者按压面积很大，则信号变化会太快，从而影响信号输出。34.有鉴于此，本技术发明人提出压力传感器，通过在上下电极之间设置绝缘层，敏感弹性件在收到外部压力发生形变时，首先是绝缘层与待接触电极进行接触，由于绝缘层的面积恒定，在刚发生形变时，接触面积是恒定的，且随着外部压力的增大，上下电极的接触面积逐渐增大，整个过程中上下电极的接触面积是随压力的输入变化而逐渐变化的，因此不会影响信号的输出，保证了压力传感器信号输出的稳定性和精确性。35.如图1、图2所示，该压力传感器包括：上结构层100、下结构层200以及绝缘层300。36.其中，绝缘层300位于上结构层100与下结构层200之间，并设置于上结构层100与下结构层200中的一者之上。该上结构层100与下结构层200中的一者配置为在外部压力的作用下发生形变并使得绝缘层300与上结构层100与下结构层200中的另一者相接触，以在上结构层100与下结构层200之间产生回路电阻。37.这里的回路电阻的阻值与上结构层100与下结构层200中的一者所受到的外部压力的压力值相关，该回路电阻的阻值随外部压力变化的压力反馈系数由绝缘层300的参数确定。38.可以理解地，上述上结构层100可以是一体式结构，也可以是不同结构构成。若该上结构层100为一体式结构，则该一体式结构由两种不同的材料组成，一种材料用于获取外部压力，另一种材料用于在获取到外部压力时与下结构层200接通。例如，该上结构层100仅有电极组成，则该电极上可以覆盖一层薄膜，该薄膜用于获取外部压力，该电极在获取到外部压力时与下结构层200接通。同样地，该上述下结构层200可以是一体式结构，也可以是不同结构构成。若该下结构层200为一体式结构，则该一体式结构由两种不同的材料组成，一种材料用于获取外部压力，另一种材料用于在获取到外部压力时与上结构层100接通。例如，该下结构层200仅有电极组成，则该电极上可以覆盖一层薄膜，该薄膜用于获取外部压力，该电极在获取到外部压力时与上结构层100接通。39.可选地，该绝缘层300可以设置在上结构层100上，该绝缘层300也可以设置在下结构层200上。该上结构层100可以配置为在外部压力的作用下发生形变，该下结构层200也可以配置为在外部压力的作用下发生形变。该上结构层100和该下结构层200还可以都配置为在外部压力的作用下发生形变。40.示例性地，如图1所示，若绝缘层300设置在上结构层100上，且该上结构层100配置为在外部压力的作用下发生形变。此时，该压力传感器的工作原理为：当外部压力挤压该上结构层100时，该上结构层100在外部压力的作用下发生形变，并带动绝缘层300向靠近下结构层200的方向移动，当该绝缘层300接触到下结构层200时产生回路电阻。继续施加外部压力，上结构层100与下结构层200会逐渐接触，且接触面积逐渐增加，使得该回路电阻逐渐减小。41.若绝缘层300设置在上结构层100上，且该下结构层200配置为在外部压力的作用下发生形变。此时，该压力传感器的工作原理为：当外部压力挤压该下结构层200时，该下结构层200在外部压力的作用下发生形变，该下结构层200首先接触绝缘层300，该绝缘层300与下结构层200接触，此时产生回路电阻。继续施加外部压力，上结构层100与下结构层200会逐渐接触，且接触面积逐渐增加，使得该回路电阻逐渐减小。42.如图2所示，若绝缘层300设置在下结构层200上，且该上结构层100配置为在外部压力的作用下发生形变。此时，该压力传感器的工作原理为：当外部压力挤压该上结构层100时，该上结构层100在外部压力的作用下发生形变，该上结构层100首先接触绝缘层300，该绝缘层300与下结构层200接触，此时产生回路电阻。继续施加外部压力，上结构层100与下结构层200会逐渐接触，且接触面积逐渐增加，使得该回路电阻逐渐减小。43.若绝缘层300设置在下结构层200上，且该下结构层200配置为在外部压力的作用下发生形变。此时，该压力传感器的工作原理为：当外部压力挤压该下结构层200时，该下结构层200在外部压力的作用下发生形变，并带动绝缘层300向靠近上结构层100的方向移动，当该绝缘层300接触到上结构层100时产生回路电阻。继续施加外部压力，上结构层100与下结构层200会逐渐接触，且接触面积逐渐增加，使得该回路电阻逐渐减小。44.这里的绝缘层300的参数可以包括：绝缘层300的大小、间距、数量、厚度、硬度等参数。不同的该绝缘层300参数对应的回路电阻随外部压力变化的速度和效率不同。例如，其他情况相同的情况下，绝缘层300厚度为10mm比绝缘层300厚度为5mm的压力传感器的回路电阻随外部压力变化的速度更快，效率也更高。再例如，其他情况相同的情况下，绝缘层300硬度更高的压力传感器的回路电阻随外部压力变化的速度更快，效率也更高。45.在上述实现过程中，通过在压力传感器的上结构层与下结构层之间设置绝缘层，由于该绝缘层的参数会影响压力反馈系数，通过对该绝缘层的参数进行调整便能够实现对压力反馈系数的调整，以控制压力传感器的压力传递速度和效率，以满足不同应用的需要，提高压力传感器的适用性。46.在一种可能的实现方式中，绝缘层300由绝缘材料组成。47.其中，该绝缘材料用于在与未设置绝缘材料的上结构层100与下结构层200中的另一者相接触时，于上结构层100与下结构层200之间产生回路电阻。48.可以理解地，该绝缘材料可以是塑料、薄膜、绝缘油墨、点胶等材料。该绝缘材料可以通过印刷、点胶、喷涂等工艺实现，具体的实现方式可以根据实际情况设置，本技术不做限制。49.在上述实现过程中，通过将绝缘层设置为绝缘材料，并将该绝缘材料设置在上结构层与下结构之间，能够将上结构层与下结构隔开，以减小上结构层与下结构的接触面积，以实现精准控制上结构层与下结构的接触面积变化，提高了压力传感器的灵敏性。50.在一种可能的实现方式中，绝缘层300包括多个子绝缘层。51.这里的多个子绝缘层可以等间距设置，也可以以不同间距设置。该多个子绝缘层的参数可以相同，也可以不同。可以理解地，该多个子绝缘层可以同时设置在上结构层上，也可以同时设置在下结构层上，还可以部分设置在上结构层上，另一部分设置在下结构层上。52.可以理解地，不同数量的子绝缘层对应的回路电阻随外部压力变化的速度和效率不同。例如，其他情况相同的情况下，设置5个子绝缘层比设置3个子绝缘层的压力传感器的回路电阻随外部压力变化的速度更快，效率也更高。53.在上述实现过程中，通过将绝缘层设置为多个子绝缘层，通过控制多个子绝缘层的数量可以实现对上结构层与下结构层的接触面积的控制，提高了压力传感器的灵敏性。54.在一种可能的实现方式中，多个子绝缘层300之间等间距设置。55.可以理解地，不同间距的子绝缘层对应的回路电阻随外部压力变化的速度和效率不同。例如，其他情况相同的情况下，子绝缘层间距为10mm比子绝缘层间距为5mm的压力传感器的回路电阻随外部压力变化的速度更快，效率也更高。56.在上述实现过程中，通过将多个子绝缘层等间距设置，在上结构层与下结构层任意一者的任意位置施加外部压力都能够及时且准确的反应，降低了外部压力施加位置的限制，提高了压力传感器的适用性。57.在一种可能的实现方式中，上结构层100包括：上层基材110。58.其中，该上层基材110设置在上结构层100远离绝缘层300的一侧，以用于为压力传感器提供支撑。该上层基材110还用于获取外部压力，并在外部压力的作用下发生形变。59.这里的上层基材110可以是弹性体材料，该弹性体材料可以包括：铝合金材质、合金钢材质、不锈钢材质、陶瓷膜片等。60.在上述实现过程中，通过在上结构层设置上层基材，该上层基材能够为该压力传感器内部结构提供支撑作用，且通过将该上层基材设置为能发生形变的材料，在有外部压力的情况下，能够及时发生形变，以保证上结构层与下结构层能够通过绝缘层形成回路电阻，提高了压力传感器的反应速度。61.在一种可能的实现方式中，上结构层100还包括：上层电极120。62.其中，上层电极120设置在上结构层100靠近绝缘层300的一侧，且上层电极120与上层基材110连接。63.这里的上层电极120配置为在外部压力的作用下通过绝缘层300与下结构层200之间产生回路电阻。64.可选地，该上层电极120与上层基材110之间可以可拆卸连接，也可以固定连接。65.可以理解地，若绝缘层300设置在上结构层100上，则该若绝缘层300设置在上层电极120上。66.在上述实现过程中，通过设置上层电极，能在上结构层与下结构层接触时，形成通路，以将压力信号转换为电信号，实现对压力的实时监测，以提高压力传感器的精确性。67.在一种可能的实现方式中，下结构层200包括：下层电极220。68.其中，下层电极220设置在下结构层200靠近绝缘层300的一侧。69.这里的下层电极220配置为在外部压力的作用下通过绝缘层300与上层电极120之间产生回路电阻。70.可以理解地，若绝缘层300设置在下结构层200上，则该若绝缘层300设置在下层电极220上。71.在上述实现过程中，通过设置下层电极，能在上结构层与下结构层接触时，与上层电极之间形成通路，以将压力信号转换为电信号，实现对压力的实时监测，以提高压力传感器的精确性。72.在一种可能的实现方式中，下结构层200还包括：下层基材210。73.其中，下层基材210设置在下结构层200远离绝缘层300的一侧，且下层电极220与下层基材210连接，以用于为该压力传感器提供支撑。该下层基材210还配置为获取外部压力，并在外部压力的作用下发生形变。74.这里的下层基材210可以是弹性体材料，该弹性体材料可以包括：铝合金材质、合金钢材质、不锈钢材质、陶瓷膜片等。75.可选地，该下层电极220与下层基材210之间可以可拆卸连接，也可以固定连接。76.在上述实现过程中，通过在下结构层设置下层基材，该下层基材能够为该压力传感器内部结构提供支撑作用，且通过将该下层基材设置为能发生形变的材料，在有外部压力的情况下，能够及时发生形变，以保证上结构层与下结构层能够通过绝缘层形成回路电阻，提高了压力传感器的反应速度。77.在一种可能的实现方式中，压力传感器还包括：隔片层400。78.其中，隔片层400设置在上结构层100与下结构层200两侧之间，以用于为上结构层100与下结构层200之间提供支撑。79.可选地，该隔片层400可以是塑料、薄膜、绝缘油墨、点胶等材料。该隔片层400可以与绝缘层300的材料相同，该隔片层400也可以与绝缘层300的材料不相同。该隔片层400的材料选择可以根据实际情况进行调整，本技术不做限制。80.该隔片层400在上结构层100与下结构层200两侧之间，以将该上结构层100与下结构层200隔开，并在该压力传感器两侧提供一定的支撑力，以保证上结构层100或下结构层200在收到外部压力时能够发生形变。81.在上述实现过程中，通过设置隔片层，将上结构层与下结构层隔开的同时，还能够为上结构层与下结构层两侧提供支撑力，以使上结构层或下结构层接收到外部压力后能够发生形变，以及时将压力信号转换为电信号，实现对压力的实时监测，以提高压力传感器的精确性。82.在一种可能的实现方式中，隔片层400包括多个子隔片层。83.其中，多个子隔片层配置为控制压力传感器的压力反馈系数。84.可以理解地，该子隔片层的数量可以用于调节压力反馈系数。该子隔片层的数量越多，间距约小，则压力反馈系数越大。例如，该隔片层400包括10个子隔片层，每个子隔片层之间的间距为1mm，假设此时，1n压力可以反馈3000ω的电阻。若调节该隔片层400包括20个子隔片层，每个子隔片层之间的间距为0.5mm，那么此时，1n压力可以反馈4000ω的电阻。85.上述仅是本实施例的示例，具体的压力反馈系数可以根据实际的反馈情况进行调整。例如，在压力反馈系数较小时，可以通过调节子隔片层的数量或子隔片层的间距或同时调整子隔片层的数量和间距，以调节压力反馈系数。86.在上述实现过程中，通过设置多个子隔片层，通过子隔片层的参数可以对压力反馈系数进行调整，以实现压力传感器的参数可调，增加了压力传感器的适用性。87.以上所述仅为本技术的可选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。88.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以权利要求的保护范围为准。









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