[发明专利]柔性的带温度补偿元件的应变传感器芯片及其制备方法

说明书

本发明提供了一种柔性的带温度补偿元件的应变传感器芯片及其制备方法，包括：柔性衬底1、电阻应变传感器2、绝缘隔离层3和电阻温度传感器4；所述电阻应变传感器2设置在所述柔性衬底1的上表面；所述绝缘隔离层3设置在所述电阻应变传感器2的上表面，同时露出电阻应变传感器2的引线电极；所述电阻温度传感器4设置在所述绝缘隔离层3的上表面。本发明即可以实现温度与应变的同时测量，又可以实现为应变测量提供实时的温度补偿，具有柔性、结构简单、成本低、测量精度高的特点。

技术领域

本发明涉及传感器芯片领域，具体地，涉及一种柔性的带温度补偿元件的应变传感器芯片及其制备方法。

背景技术

电阻应变传感器是一类可以将外界应变变化转化为电阻变化的器件，在计量测量领域有着广泛的应用。一方面是因为对大部分的物理量如力、扭矩、速度与加速度等的测量都可以转化为对应变进行间接测量而得到，使得应变传感器成为目前市面上多数测量仪器的核心。另一方面是其结构简单，尺寸小，性能稳定可靠，使用方便。但是电阻应变传感器容易收到环境温度的影响，一般为了减小温度对电阻的影响，常常需要搭建电桥电路等进行温度补偿，如中国专利公开号CN106768217B公开了一种电阻应变传感器的补偿方法，通过对应变传感器设置标签然后在计算机的辅助下计算桥臂电阻的长度，但这样会导致其结构复杂且求解困难，不便于传感器的微型化与集成化。又如中国专利公开号CN105755438B提出的自补偿复合薄膜应变计的制备，通过TaN与PdCr两种电阻温度系数相反的材料组成传感器的敏感层来实现温度的自补偿，但是该方法采用了多层结构使得制备工艺复杂，并且只能制备在硬质基底上。

除此之外，目前在生物医学器械、可穿戴器件等领域，又对应变传感器的柔软性和拉伸性都提出了更高的要求。特别是在可穿戴器件领域，除了测量应变之外有时还需要对环境的温度进行同时测量。为了实现对应变传感器柔软性的要求，人们主要依赖于对应变传感器的敏感层材料进行改进，如中国专利公开号CN101598529公开了一种掺有导电颗粒与弹性体基体的弹性织物作为敏感材料制备的应变传感器，可测量最大50％的应变值。但是该专利的加工工艺复杂，需要对织物中的导电颗粒进行清洗与固化，难以实现传感器的微型化，同时该柔性应变传感器也没有实现温度补偿功能，环境温度会对应变测量会产生较大影响。

因此，为了满足生物医学器械，可穿戴器件等领域实现柔性应变测量的需求，同时对应变传感器提供实时的温度补偿，减小应变测量时的环境误差，本发明提出了一种柔性的带温度补偿元件的应变传感器芯片及其制备方法。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种柔性的带温度补偿元件的应变传感器芯片及其制备方法。

根据本发明提供的一种柔性的带温度补偿元件的应变传感器芯片，包括：柔性衬底1、电阻应变传感器2、绝缘隔离层3和电阻温度传感器4；

所述电阻应变传感器2设置在所述柔性衬底1的上表面；

所述绝缘隔离层3设置在所述电阻应变传感器2的上表面，同时露出电阻应变传感器2的引线电极；

所述电阻温度传感器4设置在所述绝缘隔离层3的上表面。

优选地，所述电阻应变传感器2利用掩膜溅射方法、掩膜刻蚀或lift-off工艺实现图形化。

优选地，所述电阻温度传感器4采用磁控溅射方法沉积薄膜、利用掩膜溅射方法或lift-off工艺实现图形化。

优选地，所述柔性衬底1为旋涂制备的有机聚合物材料。

优选地，还包括传感器保护层5；

所述传感器保护层5覆盖在所述电阻温度传感器4的上表面，同时露出电阻温度传感器4的引线电极。

优选地，所述电阻应变传感器2采用的材料包括铜镍合金、卡玛合金或镍铬合金中的一种，所述电阻温度传感器4采用的材料包括铂、金。