[发明专利]一种柔性阵列压敏传感器的丝网印刷制作方法

说明书

技术领域

柔性压敏传感器不仅具有普通压敏传感器的特点，还具有良好的柔韧性，可以自由弯曲甚至折叠，尤其是柔性阵列压敏传感器能够方便地对复杂表面形状的零部件进行检测，在机器人、生物力学、医学测量等领域有着广泛的应用前景。

背景技术

在柔性传感器的制作方面，目前技术存在两个问题。

第一，专利《碳纳米管/聚合物复合膜阵列式柔性力敏传感器及制法：中国，ZL 201010260505.3.（中国专利授权号）》中提到材料是由碳纳米管和聚二甲基硅氧烷直接混合固化而成，固化温度在800K以下，在此温度以下碳纳米管长度随温度的上升而收缩，聚二甲基硅氧烷体积随温度的上升而膨胀。在加热固化过程中，表面出现碳纳米管与聚二甲基硅氧烷分离的现象，即表面是一层绝缘的聚二甲基硅氧烷，这种材料既不能直接作导线，也不能直接作电阻使用。

第二，利用半导体制作工艺制作大面积的柔性阵列压敏传感器，工艺复杂，制作相当麻烦。

发明内容

为解决上述技术问题，发明了一种方法简单而又实用的制作方法，即柔性阵列压敏传感器的丝网印刷制作方法，利用此方法制作的柔性阵列压敏传感器具有一致性较好、制作工艺简单等特点，特别适合制作大面积的柔性阵列压敏传感器。

一种柔性阵列压敏传感器的制作方法，包括以下步骤。

1、油墨的制备。把碳纳米管与纳米石墨粉混合，称为碳纳米管粉混合物，比例为1:(0.1-20)，加入适量的纳米分散剂，放入超声波清洗机中振荡。然后把分散好的碳纳米管粉混合物加入到聚二甲基硅氧烷中后继续在超声波清洗机中振荡，然后加入一定比例的固化剂，在超声波清洗机中继续振荡，一定时间后，比例不同的碳纳米管粉混合物与聚二甲基硅氧烷混合分别制成柔性压敏电阻油墨和柔性导线油墨。柔性压敏电阻油墨中碳纳米管粉混合物与聚二甲基硅氧烷的比例为(0.01-0.3):1，柔性导线油墨中碳纳米管粉混合物与聚二甲基硅氧烷比例为(0.1-0.9):1。聚二甲基硅氧烷中加入适量的固化剂制成用于制作传感器基板和盖板的保护层油墨。

2、胶片的获得。由激光打印机打印完成，打印纸采用硫酸纸或透明胶片。利用这种方法分别设计五个图案的胶片，第一个胶片图案是传感器水平导线设计图，即相互平行的电阻引线图，如图1。第二个胶片的图案是传感器竖直导线设计图，即相互平行并与图1中导线垂直的电阻引线图，如图2，第三个胶片的图案是传感器压敏电阻设计图，即由若干个圆形图构成的阵列结构图，圆形图的直径大于第一和第二个胶片平行线的线径，阵列的行间距与第一个胶片的线与线之间的行间距相同，阵列的列间距与第二个胶片的线与线之间的列间距相同，如图3。第四个胶片图案是传感器基板设计图，传感器基板指的是承载所有平行导线和压敏电阻的最底层的聚二甲基硅氧烷层，如图4。第五个胶片图案是传感器盖板设计图，传感器盖板指的是所有导线和压敏电阻的顶层聚二甲基硅氧烷保护层，如图5。

3、丝网网版的制作。选一个网框和网纱，用拉网机拉好，用粘网胶粘住，用除油剂把网纱处理干净，得到由网框（1）和网纱（2）构成的空网版，如图6。

丝网网版的制作方法有五种。

方法一，利用上浆器把感光胶均匀地涂在已经拉好的空的网版上，烘干后得到未曝光的网版，重复上面步骤，制作五块相同的未曝光的网版。将上面的五个不同的胶片分别放在五个丝网网版下面，然后放在曝光箱上进行曝光，曝光后利用水枪喷洗已经曝光的网版，将未感光的部分用水冲掉（3），感光的部分留在网纱上（4），等图形完全出现后烘干网版，得到五个印刷网版，如图7、图8、图9、图10、图11。

方法二，五个胶片分别与五张水菲林合在一起在曝光箱上进行曝光，将曝光后的五张水菲林放在显影液中一分钟，用莲蓬式喷头冲洗至图案完全显现，将显影后的五张水菲林分别贴于五个空网版上，用吸水器吸干水份。干燥后将上面的透明胶纸揭去得五个印刷网版，如图7、图8、图9、图10、图11。

方法三，把五个空的网版用水润湿，直接把五张水菲林分别贴到五个空网版上，然后用吸水器吸干水份。干燥后将上面的透明胶纸揭去，五个胶片分别与粘贴好水菲林的五个网版在一起进行曝光，利用水枪喷洒水，冲洗至图案完全显现，然后烘干得五个印刷网版，如图7、图8、图9、图10、图11。

方法四，用小型平头毛笔蘸明胶、乳剂进行描涂上面五个胶片上的图案，堵塞不需漏墨的网孔，可制成五个印刷网版，如图7、图8、图9、图10、图11。