壓力傳感器、智能鞋墊、智能鞋及壓力傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種壓力傳感器、智能鞋墊、智能鞋及壓力傳感器的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來智能產(chǎn)品以及智能穿戴式產(chǎn)品發(fā)展迅速，除了智能手環(huán)和智能手表外，現(xiàn)在國內(nèi)外很多研發(fā)機(jī)構(gòu)和公司也在開發(fā)智能鞋和智能鞋墊產(chǎn)品，其產(chǎn)品主要集成有加速度傳感器、陀螺儀等運(yùn)動(dòng)傳感器和壓力傳感器，通過這些傳感器可以獲取人們運(yùn)動(dòng)時(shí)的一些數(shù)據(jù)，讓人們了解自己的運(yùn)動(dòng)量等參數(shù)。
[0003]目前，智能鞋和智能鞋墊普遍采用的壓力傳感器是壓阻式壓力傳感器，其成本較高，厚度較大，不柔軟，并且應(yīng)用中一般采用多個(gè)壓力傳感器形成陣列，其信號(hào)聯(lián)接不方便，生產(chǎn)制造工藝復(fù)雜，也不利于大批量的生產(chǎn)和后續(xù)智能鞋與智能鞋墊的組裝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)制造工藝簡單的壓力傳感器、智能鞋墊、智能鞋及壓力傳感器的制造方法。
[0005]—種壓力傳感器，包括載體薄膜、正電極、壓電薄膜及負(fù)電極；所述載體薄膜包括相互連接的第一部和第二部，所述載體薄膜對(duì)折而使所述第一部和所述第二部層疊，且所述壓電薄膜夾設(shè)于所述第一部和所述第二部之間；所述正電極設(shè)于所述第一部上與所述壓電薄膜相鄰的一側(cè)，所述負(fù)電極設(shè)于所述第二部上與所述壓電薄膜相鄰的一側(cè)。
[0006]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述正電極和所述負(fù)電極分別設(shè)置為多個(gè)，且其對(duì)應(yīng)；每個(gè)所述正電極之間相互并聯(lián)；每個(gè)所述負(fù)電極依次串聯(lián)。
[0007]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一部和所述第二部大致呈人類腳掌形狀；所述第一部的前腳掌處設(shè)有3個(gè)所述正電極；中部設(shè)有I個(gè)所述正電極；腳跟處設(shè)有2個(gè)所述正電極；所述第二部上的所述負(fù)電極的設(shè)置位置與所述第一部上的所述正電極的位置一一對(duì)應(yīng)。
[0008]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述正電極、所述負(fù)電極為形成于所述載體薄膜上的導(dǎo)電圖案；所述導(dǎo)電圖案可以為實(shí)心的圓形或網(wǎng)格圖案的圓形或包括多個(gè)平行條形圖案的圓形。
[0009]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括屏蔽層；所述屏蔽層位于所述載體薄膜遠(yuǎn)離所述壓電薄膜的一側(cè)；所述載體薄膜上開設(shè)有第一導(dǎo)通孔；所述第一導(dǎo)通孔設(shè)置于所述屏蔽層與所述載體薄膜的所述第二部之間，并連通所述屏蔽層與所述第二部上的所述負(fù)電極。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括導(dǎo)電端子、第二導(dǎo)通孔和導(dǎo)電線路；每個(gè)所述正電極分別通過一條所述導(dǎo)電線路與所述導(dǎo)電端子連接，所有所述負(fù)電極通過同一條所述導(dǎo)電線路與所述導(dǎo)電端子連接；所述第二導(dǎo)通孔開設(shè)于所述載體薄膜的所述第一部上，將所述負(fù)電極通過所述第一導(dǎo)通孔和所述屏蔽層引出至所述第一部，從而將所述負(fù)電極連接至所述導(dǎo)電端子。
[0011]一種智能鞋墊，包括上述力傳感器。
[0012]一種智能鞋，包括上述壓力傳感器。
[0013]一種壓力傳感器的制造方法，包括步驟:
[0014]提供載體薄膜，并在載體薄膜的一側(cè)形成正電極和負(fù)電極；
[0015]將載體薄膜上折疊，使形成了正電極和負(fù)電極的一側(cè)相對(duì)，并使正電極所在的第一部和負(fù)電極所在的第二部層疊；將壓電薄膜夾設(shè)于第一部與第二部之間并黏合。
[0016]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述提供載體薄膜，并在載體薄膜的一側(cè)形成正電極和負(fù)電極的步驟之后，所述將載體薄膜上折疊，使形成了正電極和負(fù)電極的一側(cè)相對(duì)，并使正電極所在的第一部和負(fù)電極所在的第二部層疊；將壓電薄膜夾設(shè)于第一部與第二部之間并黏合的步驟之前，還包括步驟:
[0017]在載體薄膜上未形成正電極和負(fù)電極的一側(cè)上形成屏蔽層；并在負(fù)電極所在的第二部上制作連通負(fù)電極和屏蔽層的第一導(dǎo)通孔；
[0018]所述將載體薄膜上折疊，使形成了正電極和負(fù)電極的一側(cè)相對(duì)，并使正電極所在的第一部和負(fù)電極所在的第二部層疊；將壓電薄膜夾設(shè)于第一部與第二部之間并黏合的步驟之后，還包括步驟:
[0019]根據(jù)不同的尺寸裁剪出相應(yīng)的人類腳掌形狀的壓力傳感器。
[0020]上述壓力傳感器、智能鞋墊、智能鞋及壓力傳感器的制造方法可先于展開的載體薄膜上形成正電極和負(fù)電極，然后將載體薄膜對(duì)折即可使第一部和第二部層疊，且將壓電薄膜夾設(shè)于第一部和第二部之間，生產(chǎn)制造工藝簡單。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明的壓力傳感器的一個(gè)實(shí)施例的截面示意圖；
[0022]圖2為圖1所示的壓力傳感器的展開結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為圖1所示的壓力傳感器的正電極、負(fù)電極的導(dǎo)電圖案；
[0024]圖4為本發(fā)明的壓力傳感器的制造方法的一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明的壓力傳感器的制造方法的另一個(gè)實(shí)施例的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]如圖1和圖2所示，一個(gè)實(shí)施例的壓力傳感器，包括載體薄膜10、正電極30、壓電薄膜50及負(fù)電極70。載體薄膜10包括相互連接的第一部13和第二部17，載體薄膜10對(duì)折而使其第一部13和第二部17層疊，且壓電薄膜50夾設(shè)于第一部13和第二部17之間。正電極30設(shè)于第一部13上與壓電薄膜50相鄰的一側(cè)，負(fù)電極70設(shè)于第二部17上與壓電薄膜50相鄰的一側(cè)。
[0028]當(dāng)壓電薄膜50受到壓力作用時(shí)，將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，并通過設(shè)于載體薄膜10的第一部13上的正電極30和設(shè)于載體薄膜10的第二部17上的負(fù)電極70形成的回路傳遞該電信號(hào)。由于上述壓力傳感器中，可先于展開的載體薄膜10上形成正電極30和負(fù)電極70，然后將載體薄膜10對(duì)折即可使第一部13和第二部17層疊，且將壓電薄膜50夾設(shè)于第一部13和第二部17之間，其生產(chǎn)制造工藝簡單；而且，由于載體薄膜10采用對(duì)折的方式形成第一部13和第二部17，且正電極30和負(fù)電極70位于載體薄膜10內(nèi)部，因此壓電傳感器整體只有一側(cè)需要做防水處理，方便實(shí)現(xiàn)防水功能。
[0029]載體薄膜10主要由PET (Polyethylene Terephthalate，聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)材料制成。在本實(shí)施例中，載體薄膜10為高分子塑料薄膜。第一部13和第二部17大致呈人類腳掌形狀。第一部13和第二部17的中部均開設(shè)有相互對(duì)應(yīng)的開口 15，該開口 15對(duì)應(yīng)腳掌的內(nèi)凹處。
[0030]壓電薄膜50的厚度為幾十至一百微米左右。壓電薄膜50是主要由PP(Pr0penePolymer，聚丙稀)、FEP/PTFE (Fluorinated Ethylene Propylene，氣化乙丙稀/Poly TetraFluoro Ethylene，聚四氟乙稀)復(fù)合膜等材料通過特殊工藝制作而成，其為具有壓電效應(yīng)的薄膜材料。因此，壓電薄膜50可以將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。具體地，壓電薄膜50為壓電駐極體薄膜。正電極30和負(fù)電極70是導(dǎo)電材料通過印制方式形成的，進(jìn)一步簡化了壓力傳感器的制造工藝。
[0031]在其中一個(gè)實(shí)施例中，正電極30和負(fù)電極70分別設(shè)置為多個(gè)，且其對(duì)應(yīng)。正電極30和負(fù)電極70的位置是按照人體足部在日常生活中主要受力點(diǎn)來設(shè)計(jì)的。在本實(shí)施例中，第一部13的前腳掌處設(shè)有3個(gè)正電極30 ;中部設(shè)有I個(gè)正電極30 ;腳跟處設(shè)有2個(gè)正電極30。第二部17上的負(fù)電極70的設(shè)置位置與第一部13上的正電極30的位置--對(duì)應(yīng)。如此，使壓力傳感器的設(shè)計(jì)簡單，但又能夠滿足采集主要受壓力點(diǎn)的需要。
[0032]在其中一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)正電極30之間相互并聯(lián)，每個(gè)負(fù)電極70依次串聯(lián)。
[0033]在其中一個(gè)實(shí)施例中，壓力傳感器還包括導(dǎo)電端子40和導(dǎo)電線路80，每個(gè)正電極30分別通過一條導(dǎo)電線路80與導(dǎo)電端子40連接，所有負(fù)電極70通過同一條導(dǎo)電線路80與導(dǎo)電端子40連接。在本實(shí)施例中，導(dǎo)電端子40設(shè)置于開口 15處。具體地，導(dǎo)電端子40包括從載體薄膜10邊緣朝外突伸的突出片，導(dǎo)電線路80延伸至所述突出片從而形成導(dǎo)電端子40。進(jìn)一步地，導(dǎo)電端子還包括一個(gè)設(shè)置于突出片的加強(qiáng)片以增加導(dǎo)電端子40的強(qiáng)度，從而增加可插拔次數(shù)(圖未示)。導(dǎo)電端子40包括鍍銀層，以降低接觸電阻。導(dǎo)電線路80都包括一層絕緣漆，以保護(hù)導(dǎo)電線路80，防止短路。進(jìn)一步地，導(dǎo)電線路80做納米防水材料處理，以進(jìn)一步保護(hù)導(dǎo)電線路80。
[0034]當(dāng)壓電薄膜50受壓力作用時(shí)，會(huì)將不同大小的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成不同的電信號(hào)。載體薄膜10的第一部13上的正電極30和載體薄膜10的第二部17上的負(fù)電極70將該電信號(hào)傳遞至導(dǎo)電端子40。導(dǎo)電端子40將通過連接器(圖未示)連接后端的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路和信號(hào)處理芯片進(jìn)行處理。
[0035]具體地，正電極30、負(fù)電極70為形成于載體薄膜10上的導(dǎo)電圖案。導(dǎo)電圖案是通過導(dǎo)電材料印制在載體薄膜10上的圖案。如圖3所示，為三種不同的導(dǎo)電圖案。圖3(a)中的導(dǎo)電圖案為實(shí)心的圓形，該實(shí)施例中，導(dǎo)電材料印制的密度大，故采用該導(dǎo)電圖案作正電極30、負(fù)電極70的壓力傳感器靈敏度高。圖3(c)中的導(dǎo)電圖案為網(wǎng)格圖案的圓形，該實(shí)施例中，導(dǎo)電材料印制的密度較小，故采用該導(dǎo)電圖案作正電極30、負(fù)電極70的壓力傳感器靈敏度較低。圖3(b)中的導(dǎo)電圖案為包括多個(gè)平行條形圖案的圓形，該實(shí)施例中，導(dǎo)電材料印制的密度介于實(shí)心圖案和網(wǎng)格圖案之間，故采用該導(dǎo)電圖案作正電極30、負(fù)電極70的壓力傳感器靈敏度介于兩者之間。可以理解地，導(dǎo)電圖案也可以根據(jù)壓力傳感器對(duì)靈敏度的不同需求設(shè)計(jì)為不同密度的其它形狀。
[0036]在其中一個(gè)實(shí)施例中，壓力傳感器還包括屏蔽層20，屏蔽層20位于載體薄膜10遠(yuǎn)離壓電薄膜50的一側(cè)，即屏蔽層20位于壓力傳感器的最外層。載體薄膜10上開設(shè)有第一導(dǎo)通孔60。具體地，第一導(dǎo)通孔60設(shè)置于屏蔽層20與第二部17之間，并連通屏蔽層20與第二部17上的負(fù)電極70。如此，可以進(jìn)行電磁屏蔽，避免信號(hào)干擾。
[0037]進(jìn)一步地，上述壓力傳感器還包括第二導(dǎo)通孔90。第二導(dǎo)通孔90開設(shè)于載體薄膜10的第一部13上，將負(fù)電極70通過第一導(dǎo)通孔30和屏蔽層20引出至第一部13，從而將負(fù)電極70連接至導(dǎo)電端子40。如此，可以靈活采用連接器，方便選型和通用?？梢岳斫獾?，在一些實(shí)施例中，也可以不設(shè)置第二導(dǎo)通孔90，相互連接的負(fù)電極70可以直接通過導(dǎo)電線路80從壓力傳感器的邊緣匯集至導(dǎo)電端子40。
[0038]上述壓力傳感器可先于展開的載體薄膜10上形成正電極30和負(fù)電極70，然后將載體薄膜10對(duì)折即可使第一部13和第二部17層疊，且將壓電薄膜50夾設(shè)于第一部