CN106775118A - 一种压力感应装置及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力感应装置和具有压力感应装置的设备，其包括按钮组件、支撑组件和压感元件，按钮组件提供可供手指按压操作的操作表面；支撑组件支撑压感元件和按钮组件；压感元件保持在按钮组件和支撑组件之间，按钮组件承受的压力通过压感元件传递到支撑组件；上述技术方案的有益效果是，有效缩小压感装置的尺寸便于将压感装置安装在狭小的设备空间内，同时使用成熟的压感元件和简单的装配工艺，降低压感元件的成本和装配工艺的复杂度。

Description

一种压力感应装置及设备

技术领域

本发明涉及一种压力感应装置，特别是内置指纹传感器的压力感应装置以及具有压力感应装置的设备。

背景技术

在一些设备中有防水功能需求，例如iPhone7(请参照图1)按钮200做成不可活动的方式便于防水处理，为了同时兼顾用户体验使用压感元件代替锅仔片检测按压动作，并使用震动反馈引擎(taptic engine)模拟机械按钮按压震动实现相似的手感。

按钮防水方案导致的技术困难是：1、用于安装按钮的空间狭小，如果将成熟的压感元件颗粒直接安装在指纹传感器下方指纹模组会过厚占用安装空间多；若按钮设置在屏幕盖板底部的中央位置，会和设置在手机端部中央位置的数据接口产生干涉。2、压感元件要求很高的安装精度，压敏元件形变空间比锅仔片小的多，其能够容忍的安装面板与支撑部件之间的公差也就很小，也就要求上面板与支撑部件之间的公差很小，而面板300和支撑部件是大结构件其制造本身就具有大公差的特点，将公差降低到能够用于安装压敏原件的尺度很困难。

iPhone7技术方案的缺点是：压感元件204是非标准器件制造成本高，压感元件设置在盖板201下方金属环内打线206工艺与柔性电路与芯片203电性连接制造工艺复杂。

发明内容

本发明通过将压感元件保持在所述按钮组件和支撑组件之间，按钮组件承受的压力通过压感元件传递到支撑组件，此三层结构将压感元件设置在按钮组件的外部利于缩减按钮组件的厚度，同时实现了压感功能。

本发明更为具体的技术方案在于提出了一种压力感应装置，包括：

按钮组件、支撑组件和压感元件；

所述按钮组件，提供可供手指按压操作的操作表面；

所述支撑组件，支撑压感元件和按钮组件；

所述压感元件，保持在所述按钮组件和支撑组件之间，按钮组件承受的压力通过压感元件传递到支撑组件。

优选地，所述按钮组件包括：指纹传感器，可以采集手指按压操作面时的指纹图像。

优选地，所述按钮组件包括：支架，用于将操作表面受到的压力向下传递。

优选地，所述支撑组件包括：用于固定自身位置的紧固件。

优选地，所述压感元件包括：

第一表面，与按钮组件抵触；

第二表面，与支撑组件抵触。

为更好的解决上述技术问题本发明还提供一种具有压力感应装置的设备，包括：

按钮组件、支撑组件和压感元件；

所述按钮组件，提供可供手指按压操作的操作表面；

所述支撑组件，支撑压感元件和按钮组件；

所述压感元件，保持在所述按钮组件和支撑组件之间，按钮组件承受的压力通过压感元件传递到支撑组件；

壳体，用于收容按钮组件、支撑组件和压感元件，所述支撑组件将所述压力传递到壳体上。

优选地，所述按钮组件不直接安装在设备壳体，而由支撑组件与设备壳体共同固定。

优选地，所述支撑组件安装在与所述按钮组件同侧的壳体结构上。

优选地，在按钮组件同侧壳体延伸出安装基座，支撑组件固定在安装基座上。

优选地，所述支撑组件与壳体一体设置，支撑组件从所述壳体延伸至与压感元件第二表面抵触的位置。

优选地，所述压感元件位于按钮非正下方的位置。

本发明相对现有技术具有以下有益技术效果：

压感元件保持在按钮组件和支撑组件之间，而没有设置在按钮组件的内部最大程度上缩减了按钮的厚度；而支撑组件固定在按钮同侧的壳体上，支撑组件和壳体之间产生的公差小能够满足压感元件对公差的尺寸要求，同时压感元件使用成熟的压感颗粒和简单的装配工艺。

在设备上压感元件设置在按钮组件的非正下方的位置不与数据接口干涉，压感元件设置在金属环的底部端面并与柔性电路电性连接；因此压感元件可以使用成熟的压感颗粒原件并使用简单的装配工艺，降低压感元件的成本和装配工艺的复杂度。

附图说明

图1展示了一种现有技术压感指纹芯片传感器封装技术方案。

图2展示了本实施例的一种具有压力感应装置的设备局部示意图。

图3a-3c展示了沿图2中A-A剖面示意图，其中包含了支撑组件的不同实施方式。

图4展示了压感指纹传感器模组封装结构分解示意图。

图5a-5c展示了实施例2示意图，其中包含了不同的技术方案。

具体实施方式

实施例一

以下将结合附图对本发明具体实施方式做进一步详尽的说明，本发明涉及的压力感应装置和具有压力感应装置的设备分别以带有压力感应功能的指纹识别按钮和具有压力感应功能的指纹识别按钮的手机为例，但压力感应装置和具有压力感应装置的设备的应用的范围并不限制在指纹识别按钮技术或手机的领域内，凡是压力感应装置或具有压力感应装置的设备设备都可以使用本发明公开的技术方案。

请参照图2和图3a展示了一种带有指纹传感器的设备1局部示意图，其具体可以是一种通讯设备或多媒体设备或手持智能设备等。其包括壳体10壳体用于收容组成设备的压力感应装置100（参照图4）和其他元器件，例如用于显示内容的电子屏幕，在壳体10表面覆盖有面板11，通常所述电子屏幕设置在面板11的底部，在所述面板的底部中央开设有开口20，所述开口20用于容纳可供用户操作的按压操作按钮组件2，按钮组件2表面设置可供操作的表面201，可供按压操作的按钮组件2内置指纹传感器23。按钮组件2通过开口设置在壳体10的内部，在所述壳体10的底部端面中央位置设置有电联接口3，此电联接口3可用于给设备充放电或传输数据，图中使用了能够盲插拔的新型usb type c接口，本领域技术人员易于的得知的还可以使用miniusb接口、microusb接口和hdmi接口等常规接口作为等同的替代方案。

请参照图3a和图4分别展示的安装在设备中压力感应装置100和独立于设备1的压力感应装置100，压力感应装置具体包括：按钮组件2，压感元件4和支撑组件5。进一步地，按钮组件2包括：指纹传感器23、硬质盖板21、金属环22、柔性电路25。上诉指纹传感器23用于采集用户按压操作时的指纹图像，其可以为电容式指纹传感器、超声波指纹传感器或光学指纹传感器，指纹传感器23具有相对设置的功能面和非功能面。上述硬质盖板21是本领域的一种常规材料通常可选的材料包括，玻璃、蓝宝石、陶瓷等各向异性材料或各向同性材料，硬质盖板21的具有相对设置的第一表面201和第二表面202，第一表面201设置在图2中展示设备的开口20中作为可供按压操作的表面201，硬质盖板21盖板的第二表面202覆盖在所述指纹传感器23的功能面231（参照图3c）之上。所述柔性电路25设置在指纹传感器23的非功能面232的底部（参照图3c），柔性电路25的以常规的方式与指纹传感器23电性连接，所述指纹传感器23功能面在工作时产生的数据通过柔性电路25以常规的方式传输至控制单元中（图中未示出），控制单元产生的控制信号也以常规的方式传递到指纹传感器23的内置电路中。在柔性电路25与指纹传感器23电性连接区域的背部贴合有指纹传感器23补强板24，所述补强板24对指纹传感器23起到力的支撑作用增加芯片抗外力的能力防止意外导致指纹传感器23损坏。同时柔性电路25向着补强板未贴合的表面弯折，柔性电路25包围所述芯片补强板24；柔性电路25与指纹传感器23贴合的部分具有与指纹传感器23相近形状；柔性电路25弯折至芯片补强板底部的部分具有与金属环22相似的跑道形，柔性电路25延伸至与金属环22的外边缘基本对齐的位置，补强板底部的柔性电路面积略大于。

上述的金属环22用作将操作表面产生的压力向下传递的支架，其内侧形成有台阶222承载所述硬质盖板21，所述台阶222的内轮廓围成一收容指纹传感器23、与指纹传感器23连接的柔性电路25和补强板24的开口223，金属环22向外侧延伸形成耳部221，耳部与向内延伸的台阶222形成以较宽的底部端面224，所述柔性电路25弯折至指纹传感器23补强板底部24的部分与金属环底部端224面直接接抵触。

在按钮组件2的底部所述柔性电路25形成可供压感元件4抵触的连接面，压感元件4设置在柔性电路25的外边缘，与所述金属环22的底部端面224在厚度方向上对齐。压感元件包括相对设置的第一表面41和第二表面42，第一表面41与所诉柔性电路的底部连接面直接抵触；压感元件4可选的包括电阻式压感元件、电容式压感元件、陶瓷压感元件等本领域技术人员熟知的能够将按压力转换成电信号的元器件。本实施例中压感元件呈颗粒状，压感元件4的第一表面41具有连接电极，连接电极以常规的方式与柔性电路25电性连接，压感元件4可通过柔性电路25传递压力信号至控制单元（图中未示出）。当用户对按钮组件2进行按压操作时，按压操作面板21产生的按压力能够通过金属环22的底部端面224向下传递到压感元件4上。

在压感元件的底部提供了一个支撑组件5，上述的压感元件5被保持在按钮组件2和支撑组件5之间，支撑组件5为压感元件4提供支撑力以抵消所述按压操作产生的按压力，支撑组件5包括跨越电联接口3的连接板51 （参照图3b）和位于电联接口两侧为压感元件提供支撑力的支撑板52，在连接板51和支撑板52之间形成支撑台阶52’，支撑台阶52’的高度与压感元件4的高度大致相同与按钮组件2形成收容压感元件的空间。所述的支撑板52与压感元件的第二表面42抵触，当用户对按钮组件2进行按压操作时，所述支撑组件5形成的支撑力通过支撑台阶52’作用在压感元件的第二表面42上。

在支撑板52的两侧设置有用于固定自身位置的紧固板53，在紧固板53的表面设置有贯穿的开孔13，所述贯穿的开口13内设置有紧固件13’，其优选具有外螺纹。在壳体10的内部关于电联接口3中心对称的的位置向下延伸出固定基座12，固定基座优选的设置能够与所述紧固件13’的外螺纹啮合的内螺纹。旋紧所述紧固件13’将所述支撑组件5固定在壳体10的固定基座12上，需要指出的是：所述按钮组件2不直接安装在设备壳体10上能够为按压操作预留一定的活动空间，而由支撑组件5与设备壳体10共同固定。当用户对按钮组件2进行按压操作时，所述的支撑组件5，按压操作产生的按压力至壳体10。请参照图3b作为一种变换的实施方式，本领域技术人员容易想到所述也可以不设置所述固定基座12而在壳体上设置螺钉孔直接螺钉固定在所述壳体上，本领域技术人员容易想支撑基座也可以是壳体内其他能够用于固定的组件。

请参照图3c，作为一种可替代的实施方案，所述支撑组件5’为壳体的一部分与壳体10一体设置，形成收容所述压感元件的台阶，支撑组件5’的下表面凸出于所述壳体表面。支撑组件5’从所述壳体的两侧向中心延伸，其延伸至与压感元件4的第二表面42抵触的位置。面板11设置在壳体10之上并与壳体形成一个可以收容金属环的耳部221的台阶101，所述台阶101对按钮组件2起到止位的作用防止指纹模组从面板11的开口20脱落，按钮组件2的底部通过支撑组件托住，使得金属环22和面板开口20之间具有一定的活动空间。

请参照图4和图5a电联接口3设置在压力感应装置100的底部穿过支撑组件5底部中空的位置，所述压感元件4同时分布在所述电联接口3的两侧，压感元件4在厚度方向上避开了所述电联接口3，压感元件4设置在按钮组件2的外部。此种布置方式避免了直接将压感元件集成在按钮组件2内导致过按钮组件2厚的问题，因而能够安装在手机内部狭小的空间内；特别是在厚度方向上能够有效的避开与电联接口干涉，同时压感元件可以使用厚度较大的成熟压感元件颗粒降低了原件成本，压感元件直接与柔性电路电性连接并且设置在指纹模组的外部制造工艺简单。

实施例二

请参照图5b-5c，在图中压感元件隐藏在金属环22和硬质盖板21底部使用虚线表示，与实施例一的区别在于所述压感元件4设置多个并与金属环底部端面224对齐。压感元件4同时分别并排的分布在电力连接口3的两侧每侧3个，以在厚度方向上避免与电力连接扣3产生干涉。本领域技术人员易于想到：可以使用更小的压感元件4作为替代使用增加更多的压感元件4，或者在左右两侧设置个数不同的压感元件4，在左侧设置一个压感元件4在右侧设置两个压感元件4。本领域技术人员易于想到一种替代技术方案：可在压感元件之间设置一些没有压敏功能的垫块，垫块能够填充空余的位置，垫块可以使用具有弹性的材料例如弹性泡面为按钮组件2提供一定的弹性活动空间。

请参照图5c作为一种替代技术方案，相应组件可以为圆形，相应的金属环为圆形，所述压感元件分布在电力连接口的两侧，压感元件可以包括一个或多个压感元件。

Claims (10)

1.一种压力感应装置，其特征在于，包括：

按钮组件、支撑组件和压感元件；

所述按钮组件，提供可供手指按压操作的操作表面；

所述支撑组件，支撑压感元件和按钮组件；

所述压感元件，保持在所述按钮组件和支撑组件之间，按钮组件承受的压力通过压感元件传递到支撑组件。

2.根据权利要求1所述的一种压力感应装置，其特征在于，所述按钮组件包括：

指纹传感器，可以采集手指按压操作面时的指纹图像。

3.根据权利要求1所述的一种压力感应装置，其特征在于，所述按钮组件包括：

支架，用于将操作表面受到的压力向下传递。

4.根据权利要求1所述的一种压力感应装置，其特征在于，所述支撑组件包括：

用于固定自身位置的紧固件。

5.根据权利要求1所述的一种压力感应装置，其特征在于，所述压感元件包括：

第一表面，与按钮组件抵触；

第二表面，与支撑组件抵触。

6.一种具有压力感应装置的设备，其特征在于，包括：

按钮组件、支撑组件和压感元件；

所述按钮组件，提供可供手指按压操作的操作表面；

所述支撑组件，支撑压感元件和按钮组件；

所述压感元件，保持在所述按钮组件和支撑组件之间，按钮组件承受的压力通过压感元件传递到支撑组件；

壳体，用于收容按钮组件、支撑组件和压感元件，所述支撑组件安装在壳体上，并将所述压力传递到壳体。

7.根据权利要求6所述的一种具有压力感应装置的设备，其特征在于，所述按钮组件不直接安装在设备壳体，而由支撑组件与设备壳体共同固定。

8.根据权利要求6所述的一种具有压力感应装置的设备，其特征在于，所述支撑组件安装在与所述按钮组件同侧的壳体结构上。

9.根据权利要求8所述的一种具有压力感应装置的设备，其特征在于，在按钮组件同侧壳体延伸出安装基座，支撑组件固定在安装基座上。

10.根据权利要求9所述的一种具有压力感应装置的设备，其特征在于，所述支撑组件与壳体一体设置，支撑组件从所述壳体延伸至与压感元件第二表面抵触的位置。