2011年5月2日 星期一

軟性感測器的發展與應用www.tool-tool.com

經濟部將軟性電子視為台灣未來產業升級的關鍵角色, 且未來該產 業會結合更多國內其他產業的資源擴大發展。軟性電子所發展的應用大多著力在軟性顯示器(電子紙)、射頻辨識技術(RFID)、軟性光源、軟性能源(太陽能 /電池)或軟性感測器;而其技術所需的軟性主被動元件、軟性換能材料(Transducer)、軟性記憶元件和軟性感測材料均是技術開發的重點。

兩 平行板電極即可構成一個電容,電容的大小會和兩電極的面積大小(Area)成正比,也會和兩電極間的距離(d)成 反比。薄型的電容式壓力感測器(Capacitive Pressure Sensor)主要結構為上下兩個平行板電極,中間介質可以為空氣或其他軟性的填充物質,一旦感測器受到壓力,如圖三(b)所示,兩電極間的距離d會改 變,因為存在兩電極間的介電容值也會改變,因此只要能夠量測其電容值的變化,就可以得知壓力的變化。

薄型的電阻式壓力感測器 (Resistive Pressure Sensor),其感測機制主要來自於複合式壓阻材料(Piezo Resistive Material),壓阻材料的組成主要為聚合物塑料(Silicon或PET等)內混合可導電的物質(如碳黑)所構成(圖四),內部導電物質因為壓力壓 合後產生形變而聚集,在上下電極間產生了導電路徑(Conducting Path),因此內部的阻值降低。壓力不斷地增加,導電路徑也隨之增加,所以壓力越大,電阻越小(圖四)。

圖四、 壓阻材料及壓阻特性

圖七、彎曲感測器

壓 力分布量測已行之有年,壓力感測陣列(Pressure Mapping Pad)的量測在許多工業的研究和發展中產品有著極重要的作用,如量測輪胎紋路與地面的接觸輪廓和壓力分布狀況;埋入鞋內量測腳的受壓狀況,進而改善鞋面 的設計;測量車門密封條的受力分布,確保車門的密封性;印刷電路板(PCB)的生產過程中,需要測量網版/鋼版印刷時,刮刀接觸壓力強度分布等,如圖十所 示,壓力分布的測量是解決以上問題的關鍵診斷工具。此類型的代表廠商有Tekscan Inc.、Pressure Mapping、Pressure Profile Systems、Xsensor等;在台灣方面,工研院南分院和電光所共同合作,亦在此類產品有其相對應的技術開發。

國 內壓力分布量測系統長期均依賴國外技術,在成本控制和客製化需求上有實質的困難,目前工研院南分院積極開發觸覺陣 列技術,利用點電阻陣列開發獨有的多點觸控技術,另外整合ITO製程設計高低電阻區,讓電阻式多點觸控可從硬體上消除鬼點問題,並提供灰階準位,可提高內 差的準確度;工研院電光所亦投入了相當的資源,開發出電子鼓和紙磅秤等消費性產品,兩研究單位也合作試圖將這項感測技術、材料和製程技術本土化,達到有效 控制成本,並進一步朝向消費性產品來發展,達到2.5D(含垂直向壓力資訊)的多點觸控

http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=8948

引用出處:

http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=8999

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