CN104937505B - 用于钟表传感器的支承件 - Google Patents

Abstract

用于钟表传感器的三维支承件，该三维支承件制作为三维模塑互连器件，并且包括集成的电气连接路径以及柔性连接接口和刚性连接接口，柔性连接接口由弯曲线簧或柔性指状件构成。

Description

用于钟表传感器的支承件

技术领域

本发明涉及用于旨在安装在机电手表内的传感器的支承件。

背景技术

对于设置有传感器模块例如温度传感器或压力传感器的腕表而言，一方面必须确保传感器至表壳的牢固附接，另一方面必须提供用于电连接至集成控制电路的接口。

为了实现这个目的，如果传感器的几何形状允许，传感器可以设置在具有相应形状的设置于表壳中间部件中的容纳部内；或者它们通过用作支承和紧固构件的中间部件大体固定至表壳中间部件的侧壁。传感器模块总体还包括印刷电路板(PCB)，通过电流沉积法在印刷电路板上形成电气连接路径。该PCB包括用于传感器的电连接器，电连接器物理连接至传感器，并且该PCB控制与主集成控制电路的电连接，所述主集成控制电路通常在另一个印刷电路板上尤其通过斑马条连接器也布置在表壳内。

由于装配所需要的各种部件和各种连接接口，这些传感器模块的组装相对复杂和昂贵。

在电信领域，还已知模内贴标(IML)技术，其包括在薄膜上形成导电图案。该技术使得能够将称为薄膜天线的天线直接集成在移动终端壳体的壁上。美国专利US 2010/0035671公开了设置有这种天线的移动终端，该天线布置在壳体的上表面上，并且通过通路孔/过孔和连接器连接至PCB，在过孔中注入有导电树脂。所提出的布置相对于更可能被损坏的外部天线而言构成了有利的替代方案，但是它不能转用至钟表领域，在钟表领域，表壳的内表面并不一定像用于天线的薄膜的表面一样平坦。

另外在电信领域，还已知互联路径的三维注射成型和激光构造技术。欧洲专利EP2557904描述了用于具有三维的、激光构造的互联路径的电子模块的一种衬底，所述衬底旨在允许在壳体内部中的更容易的集成。但是，这种技术并不适用于钟表领域，在钟表领域，尤其对于戴在手腕上的钟表而言其尺寸更小，并且定位的限制更大。

因此，存在对不受上述限制的传感器模块的需求。

发明内容

特别地，本发明的目的是提供用于钟表传感器的支承件，其允许更容易的组装，并且涉及较有限数量的部件和接口。

通过用于钟表传感器的支承件来实现这些目的，所述支承件的特征在于，所述支承件制造成三维模塑互连器件(3D/MID)，从而使得其具有三维形状和集成的电气连接路径，并且还包括刚性连接接口和柔性连接接口，所述柔性连接接口通过组装在所述支承件上的弯曲线簧或通过上面设置有电气连接路径的柔性指状件形成。

所提出的解决方案的一个优点是使得能够以一体件集成用于传感器在表壳内的组装及传感器与集成控制电路的互联的机械和电子功能，这极大地简化了组装过程，同时减轻了表壳内的拥塞情况。

本发明的解决方案的另一个优点是，由于传感器支承件使得能够省去通常用在手表工业中的刚性或柔性PCB和斑马条连接器，这意味着可以省去连接接口和最小化模块的欧姆电阻。因此，还减少了焦耳效应损耗。

本发明的解决方案的另一优点是其提供了在表壳内组装的改善的灵活性，因此传感器模块因此可以安装在表盘侧和后盖侧，而使用斑马条连接器的解决方案只能从手表的表盘侧安装。另外，传感器模块可以完全独立地组装并且可更容易地在表壳内重新布置或者放置在不同表壳内的不同位置。

另外，根据本发明的钟表传感器的支承件包括用于连接至传感器的第一刚性接口和用于连接至集成控制电路的第二柔性接口，这一点所具有的优点是传感器模块在表壳内的定位要求较低的精度，柔性连接器可以占去较大的操作间隙，这不同于PCB。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从下面的详细描述和附图中变得更加清楚，图中：

-图1A示出了根据第一优选实施例的用于钟表的传感器支承件的第一面视图，在第一优选实施例中，布置有用于传感器的容纳部及与传感器的连接接口。

-图1B示出了在传感器组装在它的容纳部中时的图1A中的传感器支承件。

-图2A示出了根据图1A中示出的优选实施例的传感器支承件的反面视图，在图1A中示出的优选实施例中，布置有与外部集成电路的连接接口。

-图2B示出了根据图2A中示出的优选实施例的传感器支承件的一面视图，其示出了线簧的形状和定位。

-图2C示出了在所有的线簧已装配好且安装脚已插入在侧向凹口中时的根据图2B中示出的优选实施例的传感器支承件。

-图3示出了根据第二优选实施例的用于钟表的传感器支承件，其包括柔性指状件，且在柔性指状件上布置有激光构造的电气连接路径。

具体实施方式

3D-MID是对三维(“3D”)模塑互连器件的缩写，其包括制造含有集成电子连接路径的注射成型塑料部件，所述集成电子连接路径特别地通过激光直接成型(LDS)制造。在第一步中，所述部件的三维几何形状由模具的形状决定，特别针对LDS方法优化的第一不导电材料被注入至模具中。然后在注射成型部件上激光构造将成为连接路径的表面。最后，由此形成的部件经过化学金属化处理，在化学金属化处理过程中仅仅是先前暴露于激光的表面会金属化。该技术提供了在用于集成在给定形状的器件中的部件的设计方面的增强的适应性，例如用于移动电话的天线，该移动电话的天线在容量方面受到越来越严格的约束。本发明还优化了制造电子部件的方法，该方法对于批量生产而言具有改进的生产率。作为上述LDS技术的一个替代方案，3D-MID部件也可通过其他方法制造，并且尤其通过双组分注射技术制造。该方法使用两种塑料材料，这两种塑料材料中的一种材料可被金属化以形成电气互连路径，而另一种材料保持无源性。该双组分(2C)技术比LDS技术要求更多的投资，但是对于大生产批量而言可进一步减少每一个部件的成本。也可以设想其它技术，例如通过气溶胶喷涂直接银金属化，然后实施烧结法。

在本发明的范围内的以3D-MID技术制造的用于钟表的传感器支承件的使用使得一方面可以免去通常为平坦形状的专用传感器支承件，这导致节省了空间且简化了装配过程，且另一方面免去了通常用于连接至集成控制电路的斑马条连接器，这最小化了连接接口并且提供了在表壳内定位传感器模块方面的较大的灵活性。

图1A-1B和2A-2C示出了根据本发明的第一优选实施例的传感器支承件1，图3示出了根据本发明的第二优选实施例的传感器支承件1。

根据两个优选实施例中的每一个，支承件1包括用于连接至传感器2的第一刚性接口和用于连接至集成电路的第二柔性接口，该第二柔性结构用以占去在钟表领域通常很重要的操作游隙并且因而保证与集成控制电路的接触。

在图1A中，传感器支承件1从第一面11侧示出，在第一面11上布置有与传感器2的连接接口，在(第一面11的)中央设置有用于传感器2的容纳部21。在容纳部21中，设置第一过孔16以在传感器支承件1的模制过程中在相反侧形成紧固夹18，如在接下来的图2A-2C中可见，而第二过孔17设置在下方以提供双重固定和连接保证，如下面参照相同附图2A-2C所说明的。在电气连接路径10——该电气连接路径此处优选为激光构造——的一端处，可以看到方形连接器102，该方形连接器102设置在容纳部21的外周上以连接传感器2，而可在支承件1的上边缘看到电气连接路径10的扩大部分101，该扩大部分101布置在围绕中间突出部150对称布置的凹槽15内。这些扩大部分旨在便于支承件的电气测试的实施和便于通过激光构造路径的方法实现路径的良好互联，而这些扩大路径101在支承件的一个边缘上的凹槽15中的布置旨在避免它们任何过早的恶化/退化，所述恶化尤其由在运输和/或操作支承件1的过程中的磨损引起。因此针对支承件1可以采用散装运输技术，这优化了利润而不存在由此破坏支承件1的导电性能的风险。

在支承件的左侧布置有第一激光引导标记110以用于在路径的激光构造过程中的正确定位。在容纳部21的左侧设有用作可见引导标记的圆形部分，以用于支承件的正确的适当组装。该第二装配引导标记19这里采用空心的形式。在支承件1的第一面11的中间的每一侧设有紧固构件14，紧固构件14用于将支承件1安装在表壳上；根据描述的第一优选实施例，用于紧固至表壳的这些构件14采用凹口140的形式，凹口140设置成与下面描述并且在图2B-2C中示出的安装脚4配合。

图1B示出了在图1A中示出(即从第一面11侧示出)的传感器支承件1，在该传感器支承件的中央部分中现安装有传感器2。图1B中的所有附图标记——除了传感器2——都已在图1A中示出(采用凹口140形式的紧固构件14、第二过孔17、连接路径10和扩大部分101、凹槽15和中间突出部150)并且因而已被描述。

图2A至2C示出了从第二面12看过去的传感器支承件1，第二面12构成图1A和1B中示出的第一面11的相反面。再次示出了第一激光引导标记110、激光构造电气连接路径10、凹槽15和中间突出部150的图2A示出了紧固凹口140在另一侧设置有肩部141，该肩部141具有用于图2C中示出的安装脚4的装配的支承表面1411、以及旋转锁定表面1412，旋转锁定表面1412即为竖直直线壁，该竖直直线壁阻止容纳于凹口140中和肩部上的紧固部件例如在旋拧操作期间被驱动旋转。

图2A也示出了在传感器支承件1的中心处设置有容纳线簧3的(多个)空心部分，所述线簧中的一个在图2B中可见并且所有线簧在图2C中示出处于安装位置。上述空心部分中的每一个由一系列夹子18界定，所述夹子允许线簧3被安装至传感器支承件1。线簧3首先夹在界定一个空心部分的两个相邻的夹子18之间，然后被向内迫压，夹子18然后将弹簧保持压在其容纳部内。在四个第二过孔17中的每一个都设置有连接孔眼103，连接孔眼103用于电连接至每一线簧3。

图2B示出了在线簧3装配至第二连接过孔17中期间图2A中示出的传感器支承件1的相同的第二面12。所有的附图标记与已参照图2A描述的附图标记相同，除了用于形成用来连接至位于表壳内其它位置的集成电路的柔性接口的线簧3。线簧3具有几乎弯曲180°的特定的形状，第一部分31旨在通过限定于空心部分并且通过夹子18保持而紧固至传感器支承件1，而第二部分32——其端部是自由和柔性的——将连接至集成控制电路并可占去操作游隙。示意性地，线簧的第一部分31因而形成用于连接至3D-MID传感器支承件1的部分，而线簧3的第二部分32形成用于连接至集成电路的部分。尽管其它的几何形状是可能的，示出的优选实施例的特定的发夹形状使得能够提供在每一连接接口处的、即与集成电路和与传感器支承件的最大接触表面，而且在必要时在每一连接部分之间的接合部处表现出足够的鲁棒性，用以在第一部分31和第二部分32移动至彼此更靠近时占去操作游隙并且同时施加足够强度的回弹力以按压第二部分32与具有集成电路的接触部件接触。

为了进一步改善线簧3至传感器支承件1的紧固并且同时提供冗余的电气触点，例如在趋于使紧固至支承件的线簧3的第一部分31略微移动的剧烈冲击下，根据描述的优选实施例，实施焊接线簧3的下端，该线簧3的下端此处朝向固定至支承件1的第一部分31的底部弯曲90°，并且在第二过孔17的上端进入与连接孔眼103的接触。根据一个变型，线簧3的端部也可以通过导电粘合剂、特别是具有触变性能的硅基导电粘合剂接合/粘接在第二过孔17内，该具有触变性能的硅基导电粘合剂不易流动(包括在聚合过程期间)，其不同于用于焊接的且在该操作期间完全液化从而更难控制焊接区域的长期质量和可靠性的传统锡合金。硅基导电粘合剂的另外的一个优点为它的机械柔性，该机械柔性使组件针对机械应力、冲击或振动更强固而不同于锡焊接，锡焊接保持非常刚硬并且可能例如在机械应力下产生裂纹。最后，导电粘合剂的使用具有在比锡的熔点(约130°而不是250℃)低的温度下硬化的优点，从而去除了破坏模制支承件的塑料部分的风险，这不同于焊接操作过程。

也可以设想在本发明的传感器支承件1的后续使用中将线簧3用具有较长或较短的部分32的线簧3的变型来替换，以使得关于连接至PCB的定位更灵活。

图2C示出了所有处于组装至传感器2的支承件1的位置的线簧3、和安装脚4，安装脚4包括截顶柱形安装环/套环41，该截顶柱形安装环在安装脚的柱状部分从外侧被接合并且被卡住时适配至每一凹口140的肩部141上。与紧固凹口140的肩部141相似，截顶柱形安装环41包括轴向止挡表面141和旋转锁定表面412，该轴向止挡表面141可保持接触靠在肩部的轴向支承表面1411上，旋转锁定表面412由安装环41的截顶部分的竖直直线壁形成。左侧安装脚4示出处于在支承件上的组装位置，而右侧安装脚4示出处在卡扣配合至紧固凹口的过程中。具有特定形状的安装脚4和凹口140的所述紧固结构有利地允许例如从表壳外侧使用能够插入至每一安装脚4的中心孔42中的螺钉来紧固传感器支承件1。所述从表壳外侧紧固的方法——其使用在表壳壁上的刺穿孔——与从表壳内侧紧固的方法相比具有明显的优点，在从表壳内侧紧固的方法中，由多个部件引起的空间不足和拥塞迅速使得任何旋拧操作相对不便。另外，所述具有安装脚4的装配方法提供了在垂直于第二面12的平面的方向上定位支承件1方面更多的自由，因此使得整个组件对于传感器在垂直于表壳壁的该径向方向上的任何安装偏移更加稳固。事实上，因而不存在任何过大的侧向应力作用在紧固螺钉和相应的接合部上，从而确保在任何情况下的表壳的密封。

图3示出了根据本发明的传感器支承件1的另一优选实施例，其中与集成电路的柔性连接接口不再由线簧组成，而由与3D-MID传感器的剩余部分构成一体件的柔性指状件13构成，电气连接路径10直接布置在该柔性指状件13上，该电气联接路径激光构造而成或者例如通过双组分注射得到。根据该实施例，制造传感器支承件的方法因而被进一步简化；然而，该制造方法具有在长时期内在连接质量方面的缺点，因为连接指状件13在与传感器主体的接合部处易于磨损，那么在该位置电气连接路径10可能损坏，或者甚至断裂。该第二优选实施例和前面附图示出的实施例之间的另一不同点涉及紧固至表壳的方法，由于可以观察到支承件不再具有侧向凹口140，而具有通过140’，通孔140’的柱形形状允许螺钉头插入通过内部以用于紧固至表壳。如前面描述的，该变型具有更脆弱的缺点，但是优点为在不改善生产量的情况下少需要一个部件并且因而节省了单位成本。但是，相对于在图1A-B和2A-C中示出的实施例，需要注意到的是保留了电气连接路径10的扩大部分101和它们在凹槽15内围绕中间突出部150对称设置的布置结构，以便于电气测试并且在支承件1的任何散装处理期间保护该路径。

Claims (10)

1.一种用于钟表传感器(2)的支承件(1)，包括制造为三维模塑互连器件的支承件，从而使得该支承件具有三维形状和集成的电气连接路径(10)、第一刚性连接接口和第二柔性连接接口，所述第二柔性连接接口通过组装至所述支承件上的至少一个弯曲线簧(3)或通过上面布置有电气连接路径(10)的柔性指状件(13)形成，其特征在于，由所述至少一个弯曲线簧或柔性指状件形成的所述第二柔性连接接口从与所述支承件的能安装有钟表传感器的第一面相对的所述支承件的第二面朝外伸出。

2.根据权利要求1所述的用于钟表传感器(2)的支承件(1)，其特征在于，所述弯曲线簧(3)包括紧固至所述支承件(1)的第一部分(31)、和自由且柔性的第二部分(32)。

3.根据权利要求2所述的用于钟表传感器(2)的支承件(1)，其特征在于，所述支承件包括用于所述弯曲线簧(3)的组装的夹子(18)。

4.根据权利要求3所述的用于钟表传感器(2)的支承件(1)，其特征在于，所述支承件包括第二过孔(17)，所述电气连接路径(10)在该第二过孔中形成用于电连接至所述线簧(3)的孔眼(103)。

5.根据权利要求4所述的用于钟表传感器(2)的支承件(1)，其特征在于，所述弯曲线簧(3)的一端焊接在所述第二过孔(17)中。

6.根据权利要求4所述的用于钟表传感器(2)的支承件(1)，其特征在于，所述弯曲线簧(3)的一端通过导电粘合剂接合在所述第二过孔(17)中。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的用于钟表传感器(2)的支承件(1)，其特征在于，所述电气连接路径(10)包括设置在凹槽(15)中的扩大部分(101)，所述凹槽(15)设置在所述支承件(1)的一个边缘上。

8.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于钟表传感器(2)的支承件(1)，其特征在于，所述支承件包括用于组装的第一引导标记(19)和用于加工电气连接路径(10)的一系列第二激光引导标记(110)。

9.根据权利要求1至6中的任一项所述的用于钟表传感器(2)的支承件(1)，其特征在于，所述支承件包括具有肩部(141)的紧固凹口(140)，所述肩部(141)包括轴向支承表面(1411)和旋转锁定表面(1412)。

10.一种包括传感器模块的钟表，所述传感器模块由安装在根据权利要求9所述的支承件(1)上的传感器(2)构成，其特征在于，所述支承件(1)借助安装脚(4)组装至所述钟表的表壳的内壁。