一种柔性电容式触觉传感器的制作方法

摘要

本发明涉及一种柔性电容式触觉传感器的制作方法，其特征在于所述柔性电容式触觉传感器的制作包括PDMS的中间层准备，柔性PI衬底的制备，金属敏感电极及其电连接的图形化，第一高弹性介电层PDMS和第二柔性介电层PI的形成，金属驱动电极及其电连接的图形化，最上层柔性绝缘保护层PI的图形化和柔性电容式触觉传感器的分离。本发明通过工艺的优化整合，实现了有机柔性材料PDMS及PI与传统MEMS工艺之间的兼容性。所制作的电容式触觉传感器结构轻薄，机械强度高，可挠性好，可贴附在任意曲率表面同时感受法向力和切向力的大小，同样适合由众多这种柔性电容式触觉传感器单元组成阵列的制造。

主权项

1、一种柔性电容式触觉传感器的制作方法，其特征在于包括聚二甲基硅氧烷中间层的准备，柔性衬底聚酰亚胺的制备，敏感电极及其电连接金属薄膜的沉积及图形化、第一高弹性介电层聚二甲基硅氧烷和第二柔性介电层聚酰亚胺形成，驱动电极及其电连接的金属薄膜的沉积及图形化，最上层柔性绝缘保护层聚酰亚胺的图形化，柔性触觉传感器与中间层聚二甲基硅氧烷的分离；具体步骤是：(a)以普通单抛硅片为柔性器件的加工载体，将聚二甲基硅氧烷预聚物与固化剂以10∶1的质量比混合、搅匀、抽真空，接着旋涂在刚性载体硅片上，并在室温下固化，从而形成聚二甲基硅氧烷薄膜作为刚性硅片载体与柔性衬底聚酰亚胺之间的中间层，然后将聚二甲基硅氧烷在氧等离子体系统中进行表面活化处理；(b)多次重叠涂覆粘度为6000～7000mPa·s的聚酰亚胺，最初的旋涂速度为3000rpm，保持时间为70s，再在热板上80℃预烘5min，每一次的重叠的旋涂速度比前一次增加200rpm，以提高薄膜的均匀性，而且每一次重叠涂覆后的预烘温度比前一次增加5℃，最后一次旋涂后，将上述试样片置于热板上从95℃逐渐上升到170-180℃，保温15min，然后再自然降温到室温，形成一次固化后的聚酰亚胺柔性衬底；(c)常温沉积Al或Cr/Au金属薄膜并低温图形化形成敏感电极及电连接；(d)将聚二甲基硅氧烷预聚物与固化剂以15∶1的质量比混合、搅匀，并将其溶解在正己烷溶剂中形成质量百分数为25％的聚二甲基硅氧烷溶液，旋涂形成高弹性介电层聚二甲基硅氧烷薄膜；然后将聚二甲基硅氧烷进行氧等离子体表面活化处理；(e)紧接在聚二甲基硅氧烷介电层上涂覆一层粘度为1200～1500mPa·s的聚酰亚胺薄层，并在热板上95℃、125℃，135℃的热板上分别烘4min、4min、6min；接着旋涂光刻胶作为聚酰亚胺湿法刻蚀和聚二甲基硅氧烷反应离子刻蚀的共用掩模层，在热板上90℃，预烘光刻胶3min，再用两倍的常规曝光时间曝光光刻胶，无需后烘直接用正胶显影液腐蚀聚酰亚胺膜20～25s至聚二甲基硅氧烷层，紧接着在165℃热板上烘4min，然后用干法方法刻蚀图形化聚二甲基硅氧烷介电层；(f)常温沉积Al或Cr/Au金属薄膜并图形化形成驱动电极及电连接；(g)再旋涂一层低粘度为1200～1500mPa·s的聚酰亚胺绝缘保护层，同上述步骤(c)工艺图形化聚酰亚胺，并将所有的电连接的压焊块露出来；(h)将上述实验片放在100℃～110℃的热板上，将聚酰亚胺柔性器件从聚二甲基硅氧烷中间层上剥离下来；(i)将柔性器件放在240℃的烘箱中保温5h，进一步完全固化柔性器件中的PI柔性材料结构层，然后自然降温至室温，完成柔性电容式触觉传感器的制作。