[发明专利]柔性音频传感器和柔性音频传感器的制作方法

说明书

本发明涉及一种柔性音频传感器和柔性音频传感器的制作方法。柔性音频传感器包括支架、第一组件和第二组件。支架具有开口，第一组件包括附接在所述支架上的有机薄膜和附接在所述有机薄膜的朝向所述支架的表面上的第一电极，所述第一组件至少在对应于所述开口的区域形成有镂空孔阵列，第二组件包括附接在所述有机薄膜的背向所述支架的表面上的超薄纸薄膜和附接在所述超薄纸薄膜的朝向所述有机薄膜的表面上的第二电极，所述第二组件至少在对应于所述开口的区域形成有微米孔阵列。本发明的技术方案，通过摩擦起电与静电感应的双重作用，无需外加电源，结构简单且易于制作，可有效的实现外界声音激励下音频信号的检测或采集，应用场景广泛。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，特别是涉及柔性音频传感器和柔性音频传感器的制作方法。

背景技术

摩擦纳米发电机原理广泛应用于柔性可穿戴领域与传感器领域，并已发展成为目前研究的热点，但对于摩擦纳米发电机音频传感领域研究较少。传统的音频传感器大多都是动圈式麦克风或者驻极体电容器麦克风(ECM)。近年来，随着MEMS领域的蓬勃发展，电容式硅微麦克风和压电薄膜式微麦克风已占据音频传感器领域的主导地位，然而现有的MEMS电容式麦克风依赖于双层膜的设计，存在防污、防尘、防水能力差的问题，还需要强大的IC电路设计来提高麦克风的信噪比。而压电式MEMS麦克风也同样需要复杂的外部电路处理。同时，压电薄膜感应音频信号转换成电信号的灵敏度较低，产品性能与预期还存在一定的差距。

发明内容

基于此，本发明提供一种柔性音频传感器和柔性音频传感器的制作方法。依靠摩擦起电与静电感应的双重作用，无需外加电源，且结构简单易于制作。

一种柔性音频传感器，包括：支架，所述支架具有开口；第一组件，包括附接在所述支架上的有机薄膜和附接在所述有机薄膜的朝向所述支架的表面上的第一电极，所述第一组件至少在对应于所述开口的区域形成有镂空孔阵列；第二组件，包括附接在所述有机薄膜的背向所述支架的表面上的超薄纸薄膜和附接在所述超薄纸薄膜的朝向所述有机薄膜的表面上的第二电极，所述第二组件至少在对应于所述开口的区域形成有微米孔阵列。

根据本发明的柔性音频传感器是基于摩擦纳米发电机，其原理是摩擦起电与静电感应的双重作用，具有无需外加电源、工作频段宽、不需要共振腔的优点，通过优化的结构设计加上材料界面的修饰，可有效的实现外界声音激励下音频信号的检测或采集，提升了传感器的性能，制作方式简单，应用场景广泛。

在其中一个实施例中，所述有机薄膜包括聚四氟乙烯薄膜、聚酯薄膜或氟化乙烯丙烯共聚物薄膜；和/或，所述有机薄膜的朝向所述超薄纸薄膜的表面上形成有高分子纳米线；和/或，所述有机薄膜的厚度为20-100μm。

这些材料都是介电性能优良的柔性电绝缘材料，而可以用作柔性音频传感器的基底。

由于有机薄膜表面有高分子纳米线的修饰，使得超薄纸薄膜很容易吸附到有机薄膜上组合成音频传感单元，有机薄膜与超薄纸薄膜之间不需要额外的粘接剂或粘接手段就可以直接地紧密贴合在一起。

在其中一个实施例中，所述高分子纳米线通过在所述有机薄膜的表面等离子蚀刻而形成。这样提供了一种简单且易实施的高分子纳米线形成手段。

在其中一个实施例中，所述高分子纳米线的直径或横向尺寸为45-55nm，长度为0.5-1.5μm。

在其中一个实施例中，所述第一组件中，至少所述有机薄膜上的所述镂空孔阵列包括多个镂空孔组，每个所述镂空孔组由多个镂空孔组成，其中，多个所述镂空孔组将所述有机薄膜的至少对应于所述开口的区域划分为多个子区。

在其中一个实施例中，所述微米孔阵列构造成方形阵列，每个所述镂空孔组由成直线排列的多个所述镂空孔组成，且多个所述镂空孔组成交叉排布以在所述有机薄膜上构造出方形的子区；或，所述微米孔阵列构造成圆形或椭圆形阵列，每个所述镂空孔组由成环形排列的多个所述镂空孔组成，以在所述有机薄膜上构造出环形的子区。