本實用新型涉及傳感器封裝技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)應(yīng)變片和應(yīng)變式傳感器通常用來研究或驗證機(jī)械、橋梁、建筑等某些構(gòu)件在工作狀態(tài)下的應(yīng)力、變形情況。隨著電子、信息技術(shù)的發(fā)展，應(yīng)變式傳感器應(yīng)用已逐漸拓展到方方面面，相應(yīng)的也對應(yīng)變傳感技術(shù)提出了更高的要求。特別是應(yīng)用于人體的生物醫(yī)療器械、可穿戴式電子等裝置，對于應(yīng)變式傳感器的柔軟性和大尺度測量范圍等性能指標(biāo)提出了更高的要求。

目前應(yīng)變傳感器主要包括光纖應(yīng)變式傳感器、壓電材料應(yīng)變式傳感器、電阻應(yīng)變式傳感器等幾種類型其中，光纖應(yīng)變式傳感器布置較困難，成本高；壓電材料很難滿足對于傳感器柔軟性和大尺度測量范圍的需求。因此目前較常采用的應(yīng)變式傳感元件是電阻應(yīng)變式傳感器。

電阻應(yīng)變式傳感器，基于電阻應(yīng)變效應(yīng),即被測構(gòu)件受到所測量的力而產(chǎn)生變形，并使附著其上的電阻應(yīng)變片一起變形，電阻應(yīng)變片再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化，從而可以測量拉力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。現(xiàn)有的電阻應(yīng)變片的功能層材料主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。由于金屬材料柔軟性較差，其最大缺點是靈敏度低、測量范圍小，通常只能測量約百分之幾的應(yīng)變值。例如，鉑的應(yīng)變值為±8％，鎢具有約±0.3％的應(yīng)變范圍，銅鎳合金具有±5％的應(yīng)變值范圍；半導(dǎo)體應(yīng)變計最主要的缺點是受溫度影響大，制備工藝復(fù)雜，制備成本高，且其能夠可逆伸縮的變形量也只有約百分之幾的應(yīng)變值。因此，傳統(tǒng)的金屬和半導(dǎo)體材料在用于應(yīng)變傳感器的用途上時受到很大限制，特別是很難實現(xiàn)大尺度應(yīng)變的測量。

為了滿足柔軟性和大尺度應(yīng)變測量的需求，研發(fā)出一種在柔性基底上制備具有微裂紋結(jié)構(gòu)的金薄膜傳感芯片，該傳感器可以測量大于200％應(yīng)變的物理量變化。但是大尺度的拉伸性能往往使得應(yīng)變片非常薄，因此柔性基底容易斷裂，同時在信號檢測分析過程中導(dǎo)電薄膜表面結(jié)構(gòu)容易被破壞劃傷進(jìn)而影響電學(xué)性能。由此，本領(lǐng)域亟需開發(fā)一種柔性可拉伸應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)，有效提升應(yīng)變片的使用壽命，保證應(yīng)變片的使用性能。

由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)，以滿足電阻式應(yīng)變片柔軟性和大尺度拉伸需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)，該封裝結(jié)構(gòu)能夠滿足應(yīng)變片柔軟性和大尺度拉伸的需求，提升應(yīng)變片的使用壽命，保證應(yīng)變片的使用性能。

本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，一種電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)，所述電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)包括兩個分別固定連接于電阻式應(yīng)變片兩端的剛性導(dǎo)電裝置，各所述剛性導(dǎo)電裝置上設(shè)置有能與信號處理終端連接的連接裝置，所述電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)還包括柔性絕緣保護(hù)材料單元，所述柔性絕緣保護(hù)材料單元包覆所述電阻式應(yīng)變片及各所述剛性導(dǎo)電裝置與電阻式應(yīng)變片端部固定連接的連接端。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述剛性導(dǎo)電裝置至少包括導(dǎo)電層，所述電阻式應(yīng)變片的導(dǎo)電面與所述導(dǎo)電層一端的底部抵靠電連接，所述導(dǎo)電層的另一端固定設(shè)置所述連接裝置。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述剛性導(dǎo)電裝置還包括位于所述導(dǎo)電層上方、與所述導(dǎo)電層上下平行且間隔固定設(shè)置的強化層，所述導(dǎo)電層的一端下方平行間隔固定設(shè)置有鎖緊層，所述導(dǎo)電層和所述鎖緊層之間的間隙中固定插設(shè)所述電阻式應(yīng)變片的端部。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述強化層和所述導(dǎo)電層之間形成有嵌膠空間，所述強化層和所述導(dǎo)電層上分別設(shè)置有多個上下貫通的導(dǎo)膠孔，所述導(dǎo)膠孔與所述嵌膠空間連通。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述強化層和所述導(dǎo)電層靠近所述電阻式應(yīng)變片的一端設(shè)置有第一保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)電層與所述第一保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)相鄰的一側(cè)設(shè)置有第二保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)，所述第二保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)連接所述導(dǎo)電層和所述鎖緊層。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述導(dǎo)電層的另一端的底部向下延伸設(shè)置所述連接裝置。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述連接裝置為按扣式多向鎖緊裝置。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述導(dǎo)電層的另一端固定插設(shè)所述連接裝置。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述連接裝置為自所述導(dǎo)電層的另一端向外延伸設(shè)置的插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu)。

在本實用新型的一較佳實施方式中，所述柔性絕緣保護(hù)材料單元為橡膠或硅膠絕緣保護(hù)材料單元。

由上所述，本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)，具有如下有益效果：

(1)本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)將電阻式應(yīng)變片的兩個信號輸出端分別固定連接于剛性導(dǎo)電裝置上，電阻式應(yīng)變片及其與剛性導(dǎo)電裝置的連接端的外部固定封裝有能拉伸的柔性絕緣保護(hù)材料單元，剛性導(dǎo)電裝置上設(shè)置的導(dǎo)膠孔使得絕緣保護(hù)材料能夠注入剛性導(dǎo)電裝置的內(nèi)部，提升了電阻式應(yīng)變片被拉伸時的受力的均勻與穩(wěn)定性；

(2)本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)中，電阻式應(yīng)變片的信號輸出端連接的剛性導(dǎo)電裝置上設(shè)置連接裝置(按扣式多向鎖緊裝置或插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu))，連接裝置具有信息傳導(dǎo)和鎖緊固定的功能，進(jìn)一步方便了電阻式應(yīng)變片的拔插使用以及與其他設(shè)備的集成；

(3)本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)的剛性導(dǎo)電裝置為三層一體結(jié)構(gòu)，制造成本低，能夠穩(wěn)定連接應(yīng)變片，提高了電學(xué)性能的穩(wěn)定性和拉伸時應(yīng)變片信號輸出端受力的穩(wěn)定性；

(4)本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)為電阻式應(yīng)變片提供了有效地保護(hù)，大大提高了產(chǎn)品的使用壽命；

(5)本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)便于測試安裝以及隨身攜帶，方便集成于其他儀器以及可穿戴式設(shè)備。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中：

圖1a：為本實用新型的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)的實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1b：為本實用新型的剛性導(dǎo)電裝置安裝結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1c：為本實用新型的剛性導(dǎo)電裝置安裝底部示意圖。

圖1d：為本實用新型的電阻式應(yīng)變片與剛性導(dǎo)電裝置連接處結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2a：為本實用新型的剛性導(dǎo)電裝置結(jié)構(gòu)示意俯視圖。

圖2b：為本實用新型的剛性導(dǎo)電裝置結(jié)構(gòu)示意仰視圖。

圖3：為本實用新型的電阻式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4：為本實用新型的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)的實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：

100、電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)；

1、剛性導(dǎo)電裝置；

11、強化層；111、導(dǎo)膠孔；112、第一保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)；

12、導(dǎo)電層；121、第二保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)；122、包邊結(jié)構(gòu)；

13、鎖緊層；

14、嵌膠空間；

2、連接裝置；21、按扣式多向鎖緊裝置；22、插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu)；

3、柔性絕緣保護(hù)材料單元；

5、導(dǎo)電母頭卡扣；

9、電阻式應(yīng)變片。

具體實施方式

為了對本實用新型的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照附圖說明本實用新型的具體實施方式。

如圖1a、圖1b、圖1c、圖1d、圖4所示，本實用新型提供的一種電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)100，包括兩個分別固定連接于電阻式應(yīng)變片9兩端(電阻式應(yīng)變片9的兩端分別為信號輸出端)的剛性導(dǎo)電裝置1，電阻式應(yīng)變片9(其結(jié)構(gòu)如圖3所示)能滿足柔軟性和大尺度應(yīng)變測量的需求，各剛性導(dǎo)電裝置1上設(shè)置有能與信號處理終端(現(xiàn)有技術(shù)，圖中未示出)連接的連接裝置2，連接裝置2具有信息傳導(dǎo)和將電阻式應(yīng)變片9鎖緊固定于信號處理終端的功能，進(jìn)一步方便了電阻式應(yīng)變片的拔插使用以及與其他設(shè)備的集成；電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)100還包括柔性絕緣保護(hù)材料單元3，柔性絕緣保護(hù)材料單元3包覆電阻式應(yīng)變片9及各剛性導(dǎo)電裝置1與電阻式應(yīng)變片9端部固定連接的連接端，剛性導(dǎo)電裝置1的連接端為靠近電阻式應(yīng)變片9的一端，用于固定連接電阻式應(yīng)變片9，連接裝置2固定設(shè)置于電阻式應(yīng)變片9的另一端，連接裝置2外露于柔性絕緣保護(hù)材料單元3，確保連接裝置能與信號處理終端連接。在本實施方式中，柔性絕緣保護(hù)材料單元3采用的材料為橡膠或硅膠材料，柔性絕緣保護(hù)材料單元3具有柔性可拉伸性，能夠滿足應(yīng)變片拉伸變形的需求。

進(jìn)一步，如圖1b、圖1c、圖1d、圖2a、圖2b所示，剛性導(dǎo)電裝置1至少包括導(dǎo)電層12，電阻式應(yīng)變片9的導(dǎo)電面(一般地，電阻式應(yīng)變片9的頂面為導(dǎo)電面)與導(dǎo)電層12的底部抵靠電連接，一般在電阻式應(yīng)變片9的兩端與導(dǎo)電層12抵靠處涂有導(dǎo)電銀漿，以更好地實現(xiàn)電阻式應(yīng)變片9與導(dǎo)電層之間的電連接，導(dǎo)電層12的另一端固定設(shè)置連接裝置2。

進(jìn)一步，如圖1b、圖1c、圖1d、圖2a、圖2b所示，剛性導(dǎo)電裝置1還包括位于導(dǎo)電層12上方、與導(dǎo)電層12上下平行且間隔固定設(shè)置的強化層11，強化層11用來增加剛性導(dǎo)電裝置1的剛度和強度，強化層11與導(dǎo)電層12靠近電阻式應(yīng)變片9的一端固定連接；導(dǎo)電層12的一端下方平行間隔固定設(shè)置有鎖緊層13，鎖緊層13與導(dǎo)電層12的一側(cè)固定連接，在本實用新型的一個具體實施例中，剛性導(dǎo)電裝置的強化層11、導(dǎo)電層12和鎖緊層13一體彎折成型構(gòu)成三層一體結(jié)構(gòu)，剛性導(dǎo)電裝置1采用的材料是金屬或非金屬導(dǎo)電材料，在本實用新型的一個具體實施例中，剛性導(dǎo)電裝置1采用的材料為銅或鋁合金；導(dǎo)電層12和鎖緊層13之間的間隙中固定插設(shè)電阻式應(yīng)變片9的端部，電阻式應(yīng)變片9的導(dǎo)電面(一般地，電阻式應(yīng)變片9的頂面為導(dǎo)電面)與導(dǎo)電層12的底部抵靠電連接，在本實施方式中，電阻式應(yīng)變片9的端部插設(shè)穿過導(dǎo)電層12和鎖緊層13之間的空間后，將電阻式應(yīng)變片9的端部反折抵靠在鎖緊層13的底部，鎖緊層13將電阻式應(yīng)變片9緊固在導(dǎo)電層12的底部，使電阻式應(yīng)變片9在拉伸時不會相對剛性導(dǎo)電裝置1發(fā)生位移。

進(jìn)一步，如圖1b、圖1c、圖1d、圖2a、圖2b所示，強化層11和導(dǎo)電層12之間形成有嵌膠空間14，強化層11和導(dǎo)電層12上分別設(shè)置有多個上下貫通的導(dǎo)膠孔111，各導(dǎo)膠孔111與嵌膠空間14連通。柔性絕緣保護(hù)材料單元3澆注時，液態(tài)的絕緣保護(hù)材料能夠通過導(dǎo)膠孔111進(jìn)入到嵌膠空間14中，并且導(dǎo)膠孔111中也注入絕緣保護(hù)材料，使得剛性導(dǎo)電裝置1能夠與電阻式應(yīng)變片9牢固連接，確保封裝牢固并保證了電阻式應(yīng)變片9拉伸時柔性絕緣保護(hù)材料單元3受力均勻。

進(jìn)一步，如圖1b、圖1d、圖2a、圖2b所示，強化層11和導(dǎo)電層12靠近電阻式應(yīng)變片9的一端設(shè)置有第一保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)112，導(dǎo)電層12與第一保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)112相鄰的一側(cè)設(shè)置有第二保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)121，第二保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)121連接導(dǎo)電層12和鎖緊層13。導(dǎo)電層12另一端的兩側(cè)設(shè)置有向上彎曲卷起的包邊結(jié)構(gòu)122。第一保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)112、第二保護(hù)性連接結(jié)構(gòu)121和包邊結(jié)構(gòu)122為圓滑結(jié)構(gòu)或者保護(hù)性倒邊結(jié)構(gòu)，用以保護(hù)可拉伸的柔性絕緣保護(hù)材料單元3，避免剛性導(dǎo)電裝置1各層結(jié)構(gòu)的尖銳邊破壞柔性絕緣保護(hù)材料單元3。

進(jìn)一步，連接裝置2與導(dǎo)電層12的連接方式至少有兩種。其中，如圖1a所示，第一種是在導(dǎo)電層12的另一端的底部向下延伸設(shè)置連接裝置2。采用這種連接方式時，連接裝置2為按扣式多向鎖緊裝置21，按扣式多向鎖緊裝置21底部的按扣為球狀結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)100相對信號處理設(shè)備的多向鎖緊定位，按扣式多向鎖緊裝置21采用導(dǎo)電材料制成，在本實用新型的一個具體實施例中，按扣式多向鎖緊裝置21采用不銹鋼導(dǎo)電材料，按扣式多向鎖緊裝置21可以與其他檢測與使用設(shè)備(即信號處理終端)連接傳導(dǎo)信號，并且能夠防止電阻式應(yīng)變片9在發(fā)生形變再恢復(fù)這一往復(fù)循環(huán)過程中相對于連接設(shè)備產(chǎn)生位移。

如圖4所示，連接裝置2與導(dǎo)電層12的第二種連接方式是在導(dǎo)電層12的另一端固定插設(shè)連接裝置2，連接裝置2為自導(dǎo)電層的另一端向外延伸設(shè)置的插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu)22。插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu)22上設(shè)置有沿導(dǎo)電層12兩側(cè)設(shè)置的水平的向外凸出結(jié)構(gòu)。

實施例一：

如圖1a所示，電阻式應(yīng)變片9的兩端固定連接兩個剛性導(dǎo)電裝置1，剛性導(dǎo)電裝置1采用的材料為銅，電阻式應(yīng)變片9的端部插設(shè)通過導(dǎo)電層12和鎖緊層13之間的空間后反折抵靠在鎖緊層13的底部，鎖緊層13將電阻式應(yīng)變片9緊固在導(dǎo)電層12的底部，電阻式應(yīng)變片9的導(dǎo)電面與導(dǎo)電層12抵靠電連接，剛性導(dǎo)電裝置1遠(yuǎn)離電阻式應(yīng)變片9的一端的底部向下延伸設(shè)置按扣式多向鎖緊裝置21，電阻式應(yīng)變片9、各剛性導(dǎo)電裝置1與電阻式應(yīng)變片9端部的連接端的外部包覆柔性絕緣保護(hù)材料單元3，按扣式多向鎖緊裝置21外露于柔性絕緣保護(hù)材料單元3，柔性絕緣保護(hù)材料單元3采用硅膠材料。

本實用新型的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)100使用時，將兩端的按扣式多向鎖緊裝置21插入信號處理設(shè)備進(jìn)行電連接，按扣式多向鎖緊裝置21受力拉伸電阻式應(yīng)變片9，拉伸時，兩端的剛性導(dǎo)電裝置1中間敏感區(qū)域發(fā)生形變，形變后電阻發(fā)生變化通過導(dǎo)電層12傳導(dǎo)至按扣式多向鎖緊裝置21，再通過按扣式多向鎖緊裝置21傳導(dǎo)至信號處理設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

實施例二：

如圖4所示，電阻式應(yīng)變片9的兩端固定連接兩個剛性導(dǎo)電裝置1，剛性導(dǎo)電裝置1采用的材料為鋁合金，電阻式應(yīng)變片9的端部插設(shè)通過導(dǎo)電層12和鎖緊層13之間的空間后反折抵靠在鎖緊層13的底部，鎖緊層13將電阻式應(yīng)變片9緊固在導(dǎo)電層12的底部，電阻式應(yīng)變片9的導(dǎo)電面與導(dǎo)電層12抵靠電連接，剛性導(dǎo)電裝置1遠(yuǎn)離電阻式應(yīng)變片9的一端的向外延伸設(shè)置插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu)22，電阻式應(yīng)變片9、各剛性導(dǎo)電裝置1與電阻式應(yīng)變片9端部的連接端的外部包覆柔性絕緣保護(hù)材料單元3，插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu)22外露于柔性絕緣保護(hù)材料單元3，柔性絕緣保護(hù)材料單元3采用橡膠材料。

本實用新型的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)100使用時，將兩端的插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu)22插入信號處理設(shè)備的導(dǎo)電母頭卡扣5進(jìn)行電連接，插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu)22受力拉伸電阻式應(yīng)變片9，拉伸時，兩端的剛性導(dǎo)電裝置1中間敏感區(qū)域發(fā)生形變，形變后電阻發(fā)生變化通過導(dǎo)電層12傳導(dǎo)至插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu)22，插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu)22傳導(dǎo)至信號處理設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

由上所述，本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)，具有如下有益效果：

(1)本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)將電阻式應(yīng)變片的兩個信號輸出端分別固定連接于剛性導(dǎo)電裝置上，電阻式應(yīng)變片及其與剛性導(dǎo)電裝置的連接端的外部固定封裝有能拉伸的柔性絕緣保護(hù)材料單元，剛性導(dǎo)電裝置上設(shè)置的導(dǎo)膠孔使得絕緣保護(hù)材料能夠注入剛性導(dǎo)電裝置的內(nèi)部，提升了電阻式應(yīng)變片被拉伸時的受力的均勻與穩(wěn)定性；

(2)本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)中，電阻式應(yīng)變片的信號輸出端連接的剛性導(dǎo)電裝置上設(shè)置連接裝置(按扣式多向鎖緊裝置或插入式雙向鎖緊卡扣結(jié)構(gòu))，連接裝置具有信息傳導(dǎo)和鎖緊固定的功能，進(jìn)一步方便了電阻式應(yīng)變片的拔插使用以及與其他設(shè)備的集成；

(3)本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)的剛性導(dǎo)電裝置為三層一體結(jié)構(gòu)，制造成本低，能夠穩(wěn)定連接應(yīng)變片，提高了電學(xué)性能的穩(wěn)定性和拉伸時應(yīng)變片信號輸出端受力的穩(wěn)定性；

(4)本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)為電阻式應(yīng)變片提供了有效地保護(hù)，大大提高了產(chǎn)品的使用壽命；

(5)本實用新型提供的電阻式應(yīng)變片的封裝結(jié)構(gòu)便于測試安裝以及隨身攜帶，方便集成于其他儀器以及可穿戴式設(shè)備。

以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實用新型保護(hù)的范圍。