[发明专利]适用于柔性物体表面冲击波压力测量传感器及制作方法

权利要求书

1.一种适用于柔性物体表面冲击波压力测量传感器，其特征在于：包括压电膜元件（1）和绝缘垫平层（5），压电膜元件（1）嵌在绝缘垫平层（5）中心位置并与其形成传感器的芯层，芯层的上下两侧为柔性封装板，柔性封装板上与压电膜元件（1）对应位置布设有电极（2），电极（2）尺寸和形状与压电膜元件（1）相同，柔性封装板上电极（2）和焊接点（7）通过电极引线（6）连接，柔性封装板上与绝缘垫平层（5）对应位置布设有丝印胶粘结层（4），丝印胶粘结层（4）上设置有焊接孔（8）以便于传感器粘合封装和外部引线焊接，柔性封装板的外侧设置绝缘保护层（3）。

2.根据权利要求1所述的适用于柔性物体表面冲击波压力测量传感器的制作方法，其特征在于：所述的压电薄膜元件（1）为压电高聚物及其复合材料。

3.根据权利要求2所述的适用于柔性物体表面冲击波压力测量传感器的制作方法，其特征在于：所述的绝缘垫平层（5）为与压电膜元件（1）相同材质和厚度的未经极化的薄膜，其不具有压电性质，绝缘垫平层（5）上设置有与压电膜元件（1）几何形状相同、尺寸略大于压电元件的嵌入孔，压电膜元件（1）通过嵌入孔与绝缘垫平层（5）组成厚度一致的传感器芯层。

4.根据权利要求3所述的适用于柔性物体表面冲击波压力测量传感器，其特征在于：所述的压电膜元件（1）外边缘和绝缘垫平层（5）上嵌入孔的内边缘设置0.1mm间隙。

5.根据权利要求4所述的适用于柔性物体表面冲击波压力测量传感器，其特征在于：所述的传感器内部压电膜元件（1）与电极（2）之间的接触面、压电膜元件（1）与绝缘垫平层（5）之间的预设的间隙均为真空环境。

6.根据权利要求5所述的适用于柔性物体表面冲击波压力测量传感器，其特征在于：所述的柔性封装板包括聚酯膜或PET膜基底、金属电极和引线、胶粘层、焊接点以及焊接孔，在电极尾端对称位置分别预留焊接点，焊接点（7）关于电极的竖向对称轴位置开有对称的竖向对称位置设置焊接孔（8），焊接孔（8）直径大于焊接点（7）的直径1mm，柔性封装板上电极、引线、焊接点和焊接孔以外的区域通过丝印方式涂覆胶粘层（4），胶粘层（4）厚度与印刷电极、电极引线的厚度一致。

7.一种如权利要求1或2或3或4或5或6所述的适用于柔性物体表面冲击波压力测量传感器的制作方法，其特征在于：包括以下步骤，

S1～提供极化后的压电高聚物或其复合材料薄膜，采用激光切割或打孔的方式自整张薄膜上切割出圆形压电膜元件（1），边缘去除毛刺和氧化层，并采用酒精/丙酮浸泡清洗，去除杂质和因切割可能产生的短路区域；

S2～提供未极化的压电高聚物及其复合材料薄膜，在薄膜上采用激光切割或打孔的方式开孔处理，形成嵌入孔，并在相对嵌入孔一定位置处开左右对称的焊接孔，将开孔处理后的薄膜裁剪为传感器形状和尺寸以作为其绝缘垫平层（5）；

S3～提供采用FPC电路技术制作的柔性封装板，提供有与印刷电路图形互补的镂空图案的丝印网版对封装板上非电路区域进行丝印刷胶，调整刮胶压力控制胶层厚度与印刷电路厚度一致，获得具有丝印胶粘结层（4）和导电电路的柔性封装板，其中导电电路包括电极（2）、引线（6）和焊接孔（7）；

S4～将步骤S2所得绝缘垫平层（5）与底部封装板的胶层完全粘合，底部封装板上的圆形电极区域通过芯层绝缘垫平层（5）上所开的嵌入孔暴露出来，然后将步骤S1所得压电膜元件（1）安装到嵌入孔，压电膜元件（1）的下表面与底部电极直接接触实现电性连接，获得由芯层和底部封装板构成的组合结构；

S5～重复步骤S3获得与之相同构型和尺寸相同的顶部柔性封装板，将S4已经粘合的芯层绝缘垫平层和压电膜元件组合结构以及顶部封装板转移至真空操作箱，在真空环境下将带有丝印胶粘结层（4）和导电电路的顶部柔性封装板与底部柔性封装板对称地贴合到绝缘垫平层（5）上，形成双面对称的夹芯式压力计，对压合后的压力计进行压力压合，然后切割多余区域以形成压力计的外形。

8.根据权利要求7所述的柔性物体表面冲击波压力测量传感器的制作方法，其特征在于：所述的步骤S5中，柔性封装板与绝缘垫平层（5）粘合时，需控制顶部封装板上的焊接点（7）和焊接孔（8）分别与底部封装板上的焊接孔（8）和焊接点（7）位置对应，并且均对应于绝缘垫平层（5）上所开的焊接孔；压电膜元件（1）的上表面与顶部柔性封装板上的电极（2）直接接触电性连接，保证压电膜在面外受压时处于一维应力状态。