CN114018449B - 柔性印刷电路板压力传感器模组及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种柔性印刷电路板压力传感器模组及其制备方法和应用，涉及柔性压力传感器技术领域。本发明的制备方法包括以下步骤：印刷：取柔性基板，在柔性基板的表面划分感压区域，将二维敏感材料印刷于所述感压区域内，在柔性基板表面形成感压材料层；低温封装：采用低温封装的方式将电子器件封装在柔性基板上，低温封装的温度为200℃以下；压合：取增强板，在其表面涂抹粘接胶，压合于所述感压材料层上；成型：外形切割，得到柔性印刷电路板压力传感器模组。本发明制备的柔性印刷电路板压力传感器模组具有柔性薄膜化、高灵敏度的特点，可适应柔性电子设备或穿戴式电子设备的需求。
Description
技术领域
本发明涉及柔性压力传感器技术领域，特别是涉及一种柔性印刷电路板压力传感器模组及其制备方法和应用。
背景技术
随着移动互联网的高速发展，人们对电子消费品的需求量和功能性要求越来越高，柔性电子设备和可穿戴电子设备的开发和应用具有广阔的市场前景。压力触控传感器是电子产品中常用的传感器，但是将其应用于柔性电子设备过程中仍颇具挑战性，柔性电子设备在使用时需要折叠或弯曲，在弯曲和折叠过程中，传感器的感知性能会由于机械压力和形变而发生变化或退化，导致压力传感效果较差。因此，需要开发新型的压力传感器模组以适应柔性电子设备的应用需求。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种柔性印刷电路板压力传感器模组的制备方法，制得的柔性印刷电路板压力传感器模组具有柔性薄膜化和高灵敏度的特点。
本发明的柔性印刷电路板压力传感器模组的制备方法，包括以下步骤：
印刷：取柔性基板，在柔性基板的表面划分感压区域，将二维敏感材料印刷于所述感压区域内，在柔性基板表面形成感压材料层；
低温封装：采用低温封装的方式将电子器件封装在柔性基板上，低温封装的温度为200℃以下；
压合：取增强板，在其表面涂抹粘接胶，压合于所述感压材料层上；
成型：外形切割，得到柔性印刷电路板压力传感器模组。
上述制备方法中，由于二维敏感材料在受力产生拉伸或收缩时电阻值会发生显著变化，并且耐热性不足，在200℃以下的低温进行封装，保证材料不受高温影响，制备得到的柔性印刷电路板压力传感器模组具有柔性薄膜化、高灵敏度的优点，可适应柔性电子设备或穿戴式电子设备的需求。
在其中一个实施例中，所述印刷步骤中，所述二维敏感材料为现有的感压材料，例如主要原料为石墨烯和过渡金属硫族化合物的压感材料，过渡金属硫族化合物为二硫化钼和/或二硫化钒。
在其中一个实施例中，所述印刷步骤中，印刷时感压材料层的宽度和长度的公差满足±0.05mm要求，厚度的公差满足+0.02/-0.15mm要求。
在其中一个实施例中，所述低温封装步骤中，低温封装的温度为150-200℃，封装的传输速度为2-5m/min，封装的时间为1-3min。
在其中一个实施例中，所述压合步骤中，压合的压力为140-160psi，压合温度为150-180℃。
本发明还提供一种采用上述制备方法得到的柔性印刷电路板压力传感器模组。
上述柔性印刷电路板压力传感器模组具有柔性薄膜化、高灵敏度等特点。
在其中一个实施例中，所述柔性印刷电路板压力传感器模组包括柔性基板、感压材料层、电子器件、粘接胶和增强板，所述感压材料层铺设于柔性基板上的感压区域，电子器件固定于柔性基板，粘接胶将所述增强板粘接固定于所述感压材料层上。
本发明还提供一种上述柔性印刷电路板压力传感器模组在制备柔性电子设备或可穿戴设备中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的制备方法，基于二维敏感材料的性质，在200℃以下的低温进行封装，保证二维敏感材料不受高温影响，制备得到的柔性印刷电路板压力传感器模组具有柔性薄膜化、高灵敏度的优点，可适应柔性电子设备或穿戴式电子设备的需求。
附图说明
图1为实施例中压力传感器模组的结构示意图。
图中，1、FPC，2、感压材料层，3、粘接胶，4、钢片。
具体实施方式
为了便于理解本发明，以下将给出较佳实施例对本发明进行更全面的描述。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
实施例1
一种柔性印刷电路板压力传感器模组，如图1所示，包括FPC 1、感压材料层2、电子器件(未图示)、粘接胶3和钢片4。感压材料层2铺设于FPC 1的感压区域，感压材料层2具有感压作用，电子器件如电阻、电容和芯片等固定于FPC 1上。粘接胶3填充于电子器件和感压材料层2上，钢片4贴合于粘接胶3的表面，钢片4用于保护感压材料层2和电子器件。
上述柔性印刷电路板压力传感器模组通过以下方法制备得到：
(1)印刷二维敏感材料
取一块FPC板，划分各功能区域，其中包括压感区域，按照现有的一般的柔性基板的加工方法对柔性基板进行加工。
在FPC板的压感区域印刷二维敏感材料，二维敏感材料为市售购得包含石墨烯和过渡金属硫族化物的压感材料，在FPC的表面形成感压材料层。该二维敏感材料在受力产生拉伸或收缩时，其电阻值会发生显著变化从而起到压力传感的效果。印刷时感压区域宽度公差满足±0.05mm，感压区域厚度满足+0.02/-0.15mm公差要求。
(2)低温封装工艺
由于二维敏感材料耐高温效果相对较差，需在较低温度下进行封装，具体地，在180℃下，将电阻、电容和芯片等电子器件安装于FPC板上，以使其实现相应的功能。封装时的传输速度为2-5m/min，封装的时间为1-3min。
(3)压合模组增强板
由于封装有电子器件和二维敏感材料，为了保护电子器件和二维敏感材料的可靠性，在封装有器件的反面压合增强板(即钢板)。具体地，压合在180℃下进行，将涂抹有粘胶的钢板压合于经过封装的半成品上，压力为150psi，压合后剥离强度应＞1.0N/m2，保证良好的结合力。钢板可保护二维敏感材料和电子器件，保证二维敏感材料的敏感性和电子器件相应的功能。
(4)压力传感器模组成型
根据需要进行外形切割，得到柔性印刷电路板压力传感器模组。
(5)功能性测试
对成型的压力传感器模组进行性能测试，测试项目包括公差测量、水滴角测试(水滴角测试仪)和电压测试(电压变动测试仪)。
测试结果为：感压材料层的外形公差小于±0.05mm；水滴角测试符合10-60°要求；感压胶测试电压变化值小于20MV。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种柔性印刷电路板压力传感器模组的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
印刷：取柔性基板，在柔性基板的表面划分感压区域，将二维敏感材料印刷于所述感压区域内，在柔性基板表面形成感压材料层；所述二维敏感材料为主要原料为石墨烯和过渡金属硫族化合物的压感材料，过渡金属硫族化合物为二硫化钼和/或二硫化钒；
低温封装：采用低温封装的方式将电子器件封装在柔性基板上，低温封装的温度为150-200℃，封装的传输速度为2-5m/min，封装的时间为1-3min；
压合：取增强板，在其表面涂抹粘接胶，压合于所述感压材料层上；压合的压力为140-160psi，压合温度为150-180℃；
成型：外形切割，得到柔性印刷电路板压力传感器模组。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述印刷步骤中，印刷时感压材料层的宽度和长度的公差满足±0.05mm要求，厚度的公差满足+0.02/-0.15mm要求。
3.一种采用权利要求1-2任一项所述的制备方法得到的柔性印刷电路板压力传感器模组。
4.根据权利要求3所述的柔性印刷电路板压力传感器模组，其特征在于，包括柔性基板、感压材料层、电子器件、粘接胶和增强板，所述感压材料层铺设于柔性基板上的感压区域，电子器件固定于柔性基板，粘接胶将所述增强板粘接固定于所述感压材料层上。
5.一种权利要求3或4所述的柔性印刷电路板压力传感器模组在制备柔性电子设备或可穿戴设备中的应用。
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