[发明专利]一种基于导电油墨的力传感器芯片及其3D打印制作方法

说明书

一种基于导电油墨的力传感器芯片及其3D打印制作方法，力传感器芯片包括带有悬臂梁的树脂框架结构，在悬臂梁末端制作的银导线与电极以及跨接在银导线与电极上的压阻材料薄膜；制作方法采用3D打印工艺，将银导线与电极、压阻材料薄膜直接制作在树脂框架结构之上，实现了三维复合结构传感器的一体化制造，避免了用胶粘贴所带来的定位误差与检测灵敏度的降低，具有加工成本低、加工周期短、制作简便、材料选择多样化等优点。

技术领域

本发明属于增材制造以及传感器技术领域，具体涉及一种基于导电油墨的力传感器芯片及其3D打印制作方法。

背景技术

3D打印属于增材制造技术，是一种运用计算机控制的喷头，通过逐层打印材料的方式来构造三维物体的技术。近几年，其在建筑、汽车、航空航天、医学等领域零部件的制作上得到了越来越广泛地商业化应用。3D打印应用的材料主要有金属、陶瓷、复合材料、高分子材料等等。传统的传感器制造技术，以MEMS工艺为例，存在难以加工真三维自由形状的结构、难以利用性能优异的复合功能材料、加工工艺复杂、加工效率低下、成本高等缺点。并且传统的应变片多采用胶贴的方式固定在传感器结构部件的灵敏位置上，从而产生定位误差变大，灵敏性能变弱的弊端。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于导电油墨的力传感器芯片及其3D打印制作方法，实现了三维复合结构传感器的一体化制造，具有加工成本低、加工周期短、制作简便、材料选择多样化等优点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于导电油墨的力传感器芯片，包括带有悬臂梁的树脂框架结构1，在悬臂梁末端制作的银导线与电极2以及跨接在银导线与电极2上的压阻材料薄膜3；

所述的树脂框架结构1由光固化树脂材料制成；所述的银导线与电极2由导电油墨纳米银墨水制成；所述的压阻材料薄膜3由导电油墨PEDOT:PSS[聚(3,4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)]制成。

一种基于导电油墨的力传感器芯片的3D打印制作方法，包括以下步骤：

1)运用激光快速成型机固化树脂材料形成预定尺寸的带有悬臂梁的树脂框架结构1；

2)将加工好的树脂框架结构1依次置于酒精、去离子水中各超声清洗处理5min；取出树脂框架结构1后将其置于烘箱中60℃烘烤10min使其完全干燥；

3)将清洁并干燥后的树脂框架结构1置于气动式喷墨打印机下，按设计的银导线与电极2的图案喷印纳米银墨水于树脂框架结构1上悬臂梁末端的预定位置，重复喷印5次；

4)取出喷印好纳米银墨水的树脂框架结构1置于强制对流烘箱中，130℃烘烤30min，取出后自然冷却至室温；

5)将冷却后的树脂框架结构1置于气动式喷墨打印机下，按设计的压阻材料薄膜3的图案喷印PEDOT:PSS墨水于树脂框架结构1上悬臂梁末端的预定位置，重复喷印10次；

6)取出喷印好PEDOT:PSS墨水的树脂框架结构1置于强制对流烘箱中，90℃烘烤30min，取出后自然冷却至室温。

所述的压阻材料薄膜3与银导线与电极2的银导线部分上涂抹一层绝缘硅胶。

所述的银导线与电极2的银电极部分在连接外部测量电路导线后涂抹一层绝缘硅胶。

本发明的有益效果为：