具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，“示例性”一词用来表示“用作例子、例证或说明”。本申请中被描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为比其它实施例更优选或更具优势。为了使本领域任何技术人员能够实现和使用本发明，给出了以下描述。在以下描述中，为了解释的目的而列出了细节。应当明白的是，本领域普通技术人员可以认识到，在不使用这些特定细节的情况下也可以实现本发明。在其它实例中，不会对公知的结构和过程进行详细阐述，以避免不必要的细节使本发明的描述变得晦涩。因此，本发明并非旨在限于所示的实施例，而是与符合本申请所公开的原理和特征的最广范围相一致。

目前，针对以通过测量形变和应变换算为压强和压力的压力传感器，由于材料的形变存在极限，当材料形变超过极限造成不可恢复的压缩或变形时，压力传感器就会失效，因此导致通过电容式压力传感器测量工作上限压力受到限制。

而经过发明人研究发现，材料在承受Z轴方向压力并发生压缩应变时，在XY轴方向会发生延展，因此材料在Z轴方向被压缩时由两个效应构成，其中一个是Z轴方向压缩变形，另外一个XY轴方向发生延展，而XY轴方向发生延展导致测量Z轴方向的压缩量减小，进而减小了压力传感器的测量量程，为此，本申请实施例提供一种压力传感器及其制备方法、压力检测系统，特别适用于形变和应变换算为压强和压力的压力传感器，例如电容式压力传感器，以下分别进行详细说明。

首先，参阅图，图1示出了本申请实施例中压力传感器的一种结构示意图，其中，一种压力传感器包括：

第一电极层110；

第二电极层120；

第一弹性电介质层130，第一弹性电介质层130位于第一电极层110与第二电极层120之间，第一弹性电介质层130具有第一拉伸模量；

抗压延结构140，抗压延结构140被配置为为限制第一弹性电介质层130受到压力时在垂直于压力方向的延展形变。

本申请通过在第一电极层110、第二电极层120、第一弹性电介质层130处设置抗压延结构140，抗压延结构140的第二拉伸模量大于第一弹性电介质层130的第一拉伸模量，因此抗压延结构140可以限制第一弹性电介质层130在XY轴方向的延展，从而避免弹性电介质层因XY平面方向延展而造成Z轴方向压缩量的减小，进而可以提高弹性电介质层在Z轴方向的压缩量程，最终实现提高压力传感器测量工作上限压力的目的。

具体的，第一电极层110、第二电极层120分别做为压力传感器的正极和负极，接入电源后在第一电极层110和第二电极层120之间形成电容空间，通过测量第一电极层110和第二电极层120之间因弹性电介质层压缩变形而导致的电容的变化，得到弹性电介质层压缩变形量，最终弹性电介质层的压缩模量计算得到压力值。其中，第一电极层110、第二电极层120为导电材料，示例性的，第一电极层110、第二电极层120材料包括但不限于自银、铜、石墨中的至少一种。可以理解的，第一电极层110、第二电极层120可以为具有银、铜材料的合金薄片。

第一弹性电介质层130位于第一电极层110与第二电极层120之间，当压力传感器受到压力后，第一弹性电介质层130变形使得第一电极层110与第二电极层120之间的电容发生改变，进而可以在测得第一电极层110与第二电极层120之间的电容后计算第一弹性电介质层130变形量，进而确定压力值。其中，第一弹性电介质层130为压缩模量较小、拉伸模量较小的材料构成，示例性的，第一弹性电介质层130材料包括但不限于环氧树脂、聚酰亚胺中的至少一种。

在本申请的一些实施例中，第一弹性电介质层130还可以经过工艺处理，使其密度不在工况条件下因压力而永久提高，例如对有机材料(如环氧树脂)进行热压，使其在高温下完成交联反应并固化分子链，进而使得第一弹性电介质层130密度不在工况条件下因压力而永久提高。

抗压延结构140为XY轴方向拉伸模量较大的材料，示例性的，抗压延结构140可以采用单晶体、玻璃体或陶瓷类多晶体制作，也可以使用石墨烯、纳米管等二维材料。在本申请的一些实施例中，抗压延结构140可以具有连续平整的表面，例如抗压延结构140可以为陶瓷片。在本申请的一些实施例中，抗压延结构140也可以是纤维编织物，例如玻璃玻纤布。

在本申请的一些实施例中，抗压延结构140可以作为单独的材料层与第一电极层110和/或者第二电极层120粘接，其被配置为限制第一弹性电介质层130受压后沿平行于抗压延结构140方向的形变量，抗压延结构140可以限制弹性电介质层在XY轴方向的延展，从而避免弹性电介质层因XY平面方向延展而造成Z轴方向压缩量的减小，进而可以提高弹性电介质层在Z轴方向的压缩量程，最终实现提高压力传感器测量工作上限压力的目的。

在本申请的一些实施例中，例如对于抗压延结构140可以作为单独的材料层与第一电极层110和/或者第二电极层120粘接的实施例，抗压延结构140可以直接与第一弹性电介质层130贴合，例如，参阅图1，抗压延结构140位于第一电极层110和第一弹性电介质层130之间，由于抗压延结构140直接与第一弹性电介质层130贴合，拉伸模量较大的抗压延结构140可以直接限制第一弹性电介质层130在XY轴方向的延展，从而避免了弹性电介质层因XY平面方向延展而造成Z轴方向压缩量的减小。

在本申请的另外一些实施例中，抗压延结构140还可以直接与第一电极层110和/或者第二电极层120粘接，例如，参阅图2，图2示出了本申请实施例中压力传感器的另外一种结构示意图，其中，抗压延结构140位于第二电极层120背离第一弹性电介质层130的一侧，第一电极层110、第一弹性电介质层130、第二电极层120以及抗压延结构140组成的叠层结构相互作用下，抗压延结构140限制第一弹性电介质层130在XY轴方向的延展，从而避免弹性电介质层Z轴方向压缩量的减小。

可以理解的，抗压延结构140还可以位于第二电极层120和第一弹性电介质层130之间，其两侧面分别与第二电极层120和第一弹性电介质层130粘接；或者抗压延结构140还可以位于第一电极层110背离第一弹性电介质层130的一面。

在本申请的一些实施例中，抗压延结构140还可以同时与第一电极层110和第二电极层120粘接，例如，参阅图3，图3示出了本申请实施例中压力传感器的另外一种结构示意图，其中，抗压延结构140包括第一抗压延层141和/或者第二抗压延层142，第一抗压延层141位于第一电极层110与第一弹性电介质层130之间，第一抗压延层141一面与第一电极层110粘接，另外一面与第一弹性电介质层130粘接；第二抗压延层142位于第二电极层120与第一弹性电介质层130之间，第二抗压延层142一面与第二电极层120粘接，另外一面与第一弹性电介质层130粘接。

在上述实施例中，抗压延结构140直接与第一弹性电介质层130两侧贴合，保证第一弹性电介质层130两侧均能够进行延展变形限制，进而可以更好的限制第一弹性电介质层130在XY轴方向的延展，从而进一步避免弹性电介质层因XY平面方向延展而造成Z轴方向压缩量的减小。

作为另外一示例性的，参阅图4，图4示出了本申请实施例中压力传感器的另外一种结构示意图，其中，抗压延结构140包括第一抗压延层141和/或者第二抗压延层142，第一抗压延层141与第一电极层110背离第一弹性电介质层130的一侧粘接；第二抗压延层142与第二电极层120背离第一弹性电介质层130的一侧粘接。

在上述实施例中，第一抗压延层141和第二抗压延层142分别通过第一电极层110、第二电极层120对第一弹性电介质层130进行延展变形限制，保证第一弹性电介质层130两侧均受到延展变形限制，从而进一步避免弹性电介质层因XY平面方向延展而造成Z轴方向压缩量的减小。

在本申请的一些实施例中，压力传感器还可以包括更多层的抗压延结构140和弹性电介质层，例如，参见图5，图5示出了本申请实施例中压力传感器的另外一种结构示意图，其中，还包括第三电极层160、第二弹性电介质层150和/或者第三抗压延层143，第二弹性电介质层150和/或者第三抗压延层143设置于第二电极层120与第三电极层160之间。

在上述实施例中，与第一电极层110与第二电极层120类似地，第二弹性电介质层150和第三抗压延层143设置于第二电极层120与第三电极层160之间，即第二电极层120、第三电极层160、第二弹性电介质层150和第三抗压延层143组成又一个量程的压力传感器，实现两个量程/灵敏度的电容式压力传感。

在本申请的一些实施例中，例如对于上述包含第三抗压延层143的实施例，第三抗压延层143可以在Z轴方向具有较小的压缩模量，可以直接替代第二弹性电介质层150实现弹性的电介质层功能。可以理解的，对于其他实施例，例如包含第一抗压延层141、第二抗压延层142的实施例，第一抗压延层141、第二抗压延层142也可以在Z轴方向具有较小的压缩模量，进而配合第一弹性电介质层130进一步提高压缩量以增大压力传感器的量程。

在本申请的一些实施例中，抗压延结构140还可以作为其他材料层(例如第一电极层110、第二电极层120、第一弹性电介质层130)的内部结构，从而实现对第一弹性电介质层130的抗压延效果。例如参阅图6，图6示出了本申请实施例中压力传感器的另一种结构示意图，其中，抗压延结构140包括设置于所述第一弹性电介质层130内部的抗压延骨架144，示例性的，抗压延骨架144可以为玻璃纤维布，将玻璃纤维布浸泡环氧树脂后，凝结的环氧树脂包裹玻璃纤维布形成第一弹性电介质层130，以通过玻璃纤维布作为抗延展骨架144的方式限制凝结后环氧树脂在XY轴方向的延展。可以理解的，抗压延骨架144还可以采用其他材料，例如玄武岩纤维布等。

作为又一示例性的，参阅图7，图7示出了本申请实施例中压力传感器的另一种结构示意图，其中，所述抗压延结构140包括设置于所述第一电极层110内的抗压延骨架144；和/或者所述抗压延结构140包括设置于所述第二电极层120内的抗压延骨架144。

在上述实施例中，抗压延骨架144可以单独设置在第一电极层110或者第二电极层120内部，也可以同时设置在第一电极层110和第二电极层120内部，抗压延骨架144通过第一电极层110、第二电极层120与第一弹性电介质层130之间的作用力限制第一弹性电介质层130在XY轴方向的延展。

值得注意的是，上述关于压力传感器的说明描述仅为清楚说明本申请的验证过程，本领域技术人员在本申请的指导下，可以对上述压力传感器做出等同的修改设计，例如，上述压力传感器还可以包括封装层；又例如，在抗压延结构140在Z轴方向具有较小的压缩模量，同时在XY轴方向具有较大的拉伸模量的情况下，抗压延结构140可以直接弹性电介质层；再例如，当抗压延结构140具有导电性时，还可以直接作为电极层，例如第一电极层110或第二电极层120。

进一步的，为了更好的实施上述压力传感器，本申请在上述压力传感器的基础上，还提供一种压力传感器制备方法，参阅图8，图8示出了本申请实施例中压力传感器制备方法的一种流程示意图，其中，压力传感器制备方法包括：

提供一第一电极层110；

提供一第二电极层120；

提供一第一弹性电介质层130；

提供一抗压延结构140，所述抗压延结构140包括第一抗压延层141；

将所述第一电极层110、所述第一弹性电介质层130、所述第二电极层120以及所述第一抗压延层141堆叠并粘合。

在本申请的一些实施例中，如图8所示，将所述第一电极层110、所述第一弹性电介质层130、所述第二电极层120以及所述第一抗压延层141堆叠并粘合可以是先在第一电极层110上形成第一抗压延层141，然后再在第一抗压延层141上形成第一弹性电介质层130。

在本申请的另外一些实施例中，如图9所示，图9示出了本申请实施例中压力传感器制备方法的另一种流程示意图，在第一电极层110上形成第一弹性电介质层130和第一抗压延层141可以是先在第一电极层110上形成第一弹性电介质层130，然后再在第一电极层110上形成第一抗压延层141。具体的，在第一电极层110上形成第一弹性电介质层130和第一抗压延层141可以采用半导体制备工艺，例如热压粘合、磁控溅射、原子层沉积(ALD)、脉冲激光沉积(PLD)、喷雾热解、喷涂、旋涂、刮涂、丝网印刷、化学气相沉积、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等方法。

在第一电极层110上形成第一弹性电介质层130和第一抗压延层141后，即可在第一弹性电介质层130上粘接第二电极层120，以形成第一电极层110和第二电极层120分别位于第一弹性电介质层130两侧的压力传感器叠层结构，具体的，可在第一弹性电介质层130上粘接第二电极层120同样可以采用上述方法，此处不再赘述。

可以理解的，还可以将所述第一电极层110、所述第一弹性电介质层130、所述第二电极层120以及所述第一抗压延层141堆叠后直接粘合，例如在高温下施加Z向压力，在使第一电极层110、第一弹性电介质层130、第二电极层120以及第一抗压延层141固化并粘合。

进一步的，在本申请的一些实施例中，还可以在第二电极层120上形成第二抗压延层142，参阅图10，图10示出了本申请实施例中压力传感器制备方法的另一种流程示意图，压力传感器制备方法还包括：

在第二电极层120上形成第二抗压延层142。

在上述实施例中，抗压延结构140直接与第一弹性电介质层130两侧贴合，保证第一弹性电介质层130两侧均能够进行延展变形限制，进而可以更好的限制第一弹性电介质层130在XY轴方向的延展，从而进一步避免弹性电介质层因XY平面方向延展而造成Z轴方向压缩量的减小。

作为另一示例性的，参阅图11，图11示出了本申请实施例中压力传感器制备方法的另一种流程示意图，第一抗压延层141与第一电极层110背离第一弹性电介质层130的一侧粘接，即仅通过第一电极层110背离第一弹性电介质层130一侧的第一抗压延层141进行延展变形限制。可以理解的，抗压延结构140也可以仅包括第二抗压延层142，其中第二抗压延层142与第二电极层120背离第一弹性电介质层130的一侧粘接，即仅通过单侧的第二抗压延层142进行延展变形限制。

作为又一示例性的，参阅图12，图12示出了本申请实施例中压力传感器制备方法的另一种流程示意图，其中压力传感器制备方法包括：

提供一抗压延结构140，所述抗压延结构140包括抗压延骨架144；

基于所述抗压延骨架144，形成包裹所述抗压延骨架144的第一弹性电介质层130；

提供一第一电极层110；

提供一第二电极层120；

将所述第一电极层110、所述第一弹性电介质层130以及所述第二电极层120堆叠并粘合。

其中，形成包裹所述抗压延骨架144的第一弹性电介质层130在第一弹性电介质层130内部对其进行XY轴方向的延展限制，在本申请的一些实施例中，例如对于抗延展骨架144为玻璃纤维布的实施例，形成包裹所述抗压延骨架144的第一弹性电介质层130可以是将玻璃纤维布浸泡环氧树脂后，其中玻璃纤维布作为抗压延骨架144，凝结的环氧树脂作为与玻璃纤维布同层的第一弹性电介质层130，以通过玻璃纤维布作为抗延展骨架144的方式限制凝结后环氧树脂在XY轴方向的延展。

值得注意的是，上述关于压力传感器制备方法的说明描述仅为清楚说明本申请的验证过程，本领域技术人员在本申请的指导下，可以对上述压力传感器制备方法做出等同的修改设计，例如，上述第一抗压延层141、第二抗压延层142可以分别制备在第一电极层110、第二电极层120背离第一弹性电介质层130的一面，又例如，还可以在第一电极层110和/或第二电极层120内设置抗延展骨架144。

进一步的，为了更好的实施上述压力传感器，本申请实施例还提供一种压力检测系统，其中，压力检测系统包括如上述任一实施例的压力传感器。本申请实施例中的压力检测系统因设置有上述实施例的压力传感器，从而具有上述连接组件的全部有益效果，在此不再赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见上文针对其他实施例的详细描述，此处不再赘述。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考，但与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

以上对本申请实施例所提供的一种压力传感器及其制备方法、压力检测系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。