CN106842207A - 感测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种感测装置，包括用于实现感测功能的感测模组和用于收容该感测模组并为该感测模组提供实现感测功能所需的电信号的传输通路的第一连接模组；所述感测模组包括二位于同一平面且彼此绝缘设置的二电极层；所述第一连接模组包括本体和至少二接触脚，所述至少二接触脚卡合在所述本体上，每一接触脚包括相互电连接的第一部分和第二部分，所述至少二接触脚的所述第一部分伸入所述本体，并分别与所述二电极层相接触，所述至少二接触脚的所述第二部分延伸至本体外部，所述感测模组经由所述至少二接触脚与外部系统电连接。所述感测装置通过第一连接模组将信号引出，无需外接导线，且第一连接模组能对感测元件其保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种感测装置。
背景技术
感测装置已经广泛地应用于工业、国防、消防、电子等不同领域。根据不同的感测原理，感测装置的类型有很多种，如光学式感测装置，电容式感测装置，物质波式感测装置等。一种典型的物质波式感测装置为超声波感测器，其通过感测元件产生超声波信号并接收被待测物反射回的超声波信号，基于接收到的超声波信号产生感测信号以感测被待测物。超声波感测装置利用声波覆盖整个用于感测的表面，而被测物会阻断这些驻波图样，此时可检测出相应的衰减，从而能进行感测操作。超声波感测装置的感测元件的电极通常需要通过焊接工艺与外部系统,如连接线、软性电路板进行连接，需要耗费焊接的人工成本。而感测元件在安装的过程中，由于元件裸露容易造成元件表面划伤等问题。并且，感测元件需透过光学胶,如环氧树脂胶，与保护盖板进行贴合固定，而该过程都需要烘烤硬化工艺，增加了制程步骤与工艺复杂度。
发明内容
鉴于此，有必要提供一种无需焊接导线、能够保护元件的感测装置。
一种感测装置，包括用于实现感测功能的感测模组和用于收容该感测模组并为该感测模组提供实现感测功能所需的电信号的传输通路的第一连接模组；
所述感测模组包括二位于同一平面且彼此绝缘设置的二电极层；
所述第一连接模组包括本体和至少二接触脚，
所述至少二接触脚卡合在所述本体上，每一接触脚包括相互电连接的第一部分和第二部分，所述至少二接触脚的所述第一部分伸入所述本体，并分别与所述二电极层相接触，所述至少二接触脚的所述第二部分延伸至本体外部，所述感测模组经由所述至少二接触脚与外部系统电连接。
相较于现有技术，本发明的感测装置的无需焊接导线，是通过一具有接触脚的连接器将信号引出，省去了焊线的人工成本，连接器能够对裸露的元件其保护作用，可提高感测装置的品质。此外，感测装置与盖板之间通过常温固化的胶系连接，避免了烘烤硬化工艺。
附图说明
图1是本发明第一实施例的感测装置的立体图。
图2是图1所示的感测装置的立体分解图。
图3是图1沿Ⅲ-Ⅲ处剖面示意图。
图4是图1沿Ⅳ-Ⅳ处剖面示意图。
图5是一较佳实施例的感测模组仰视图。
图6是第一实施的感测模组仰视图。
图7是第一实施例的第一连接模组的俯视图。
图8是第一实施例的第一连接模组与第二连接器的连接示意图。
图9是本发明第一实施例的感测装置的组装示意图。
图10是本发明第三实施例的感测装置的第一连接模组的立体分解图。
图11是本发明第二实施例的感测装置的剖面图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请一并参考图1、图2，图1是本发明感测装置一第一实施例的的立体图，图2是图1所示的感测装置的立体分解图，其中，图2中省略了粘合胶。本实施例的感测装置100包括第一连接模组1和感测模组2。该感测装置100可作为响应触控动作而模拟开关工作的感测装置，优选为一超声波式的感测装置。感测模组2为作为实现感测功能的核心部件，对于超声波式的感测装置100而言，感测模组2能够产生超声波、接收反射的超声波，并将反射的超声波转化为电信号的部件。该第一连接模组1用于收容该感测模组2，并为该感测模组2提供实现感测功能所需的电信号的传输通路。该第一连接模组1能够通过物理接触的方式实现该超声波感测模组2与一外部系统的电性连接。该外部系统可为包括接口(如图8所示的第二连接口)的供电模组，或具有接口的其他电子装置，该电子装置能通过该接口与该第一连接模组1电连接，为该感测模组2供电。
请一并参考图2，图3和图4，图3是图1沿Ⅲ-Ⅲ处剖面示意图，图4是图1沿Ⅳ-Ⅳ处剖面示意图。感测模组2包括信号发送层21和信号接收层22。信号发送层21用于产生超声波。该信号接收层22能够接受反射回的超声波，并将其转化为电信号输出。在本实施例中，信号接收层22层叠设置在信号发送层21的下方，且信号发送层21的尺寸大于信号接收层22的尺寸，封装后的感测模组2的截面大致呈T形。可变更地，信号接收层22与信号发送层21的相对位置关系也可颠倒设置。
信号发送层21包括第一电极211、第二电极213及夹设于第一电极211与第二电极213之间的第一间隔层212。施加电压给该第一电极211与该第二电极213，从而形成电势差并加载于该第一间隔层212上。在本实施例中，第一间隔层212定义有第一表面2121以及与该第一表面2121相对设置的第二表面2122，第一电极211设置在该第一表面2121上，所述第二电极设置在第二表面2122，所述第一电极211进一步沿第一间隔层212的侧面延伸反转至第二表面2122，使得所述第一电极211部分覆盖第二表面2122。
可变更地，该信号发送层21的第二表面2122上同时具有相互绝缘设置的第一电极211与第二电极213，且设置在第二表面2122的该第一电极211靠近该第一间隔层212的一边侧设置，设置在第一表面2121上的第一电极211不经由侧面反转延伸至第二表面2122上，而是经由贯穿该第一间隔层212的连接孔(图未示)连接至设置在该第二表面2122上的第二电极213。
所述信号接收层22包括第三电极221、第四电极223及夹设于第三电极221与第四电极223之间的第二间隔层222。施加电压给该第三电极221与该第四电极223，从而形成电势差并加载于该第二间隔层222上。该第三电极221设置于该第二间隔层222邻近该信号发送层21的表面上，该第四电极223设置在该第二间隔层222的另一表面上。在本实施例中，所述第二电极213与第三电极221之间通过第一粘合胶24固定，第二电极213与第三电极221之间还通过一导电材料23电连接，使第二电极213与第三电极221具有相等的电势。该第一粘合胶24为一绝缘胶，且呈一框形，导电材料23设置在第一粘合胶24框形的中空区域内，导电材料23为一导电胶，如银胶、异方性导电胶(ACF)等。
请一并参考图5，图5是第一实施方式的感测模组2仰视图。所述第一电极211经由第一间隔层212的侧面反转后仅覆盖第二表面2122的一侧边缘带。
可变更地，如图6所示，示出另一变更实施例的感测模组的仰视图，对于相同的元件采用相同的元件标号，且该变更实施例的感测模组2的结构与第一实施方式感测模组2的结构基本相同，其区别包括：所述第一电极211反转延伸至第二表面2122且仅覆盖第二表面2122的一个角，该第二电极213与该第一电极211绝缘设置。但可以理解，第一电极211在第二表面2122上并不局限与上述两种覆盖方式。
在本实施例中，第一电极211、第二电极213、第三电极221、第四电极223可以为但不限于铜、银、钼、钛、铝、钨、氧化铟锡。所述第一间隔层212、第二间隔层222可以为压电材料，如聚二氟亚乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)、锆钛酸铅压电陶瓷(piezoelectric ceramic transducer，PZT)。
请一并参考图2、图3和图7，其中，图7是第一实施例的第一连接模组1的俯视图。第一连接模组1可以包括本体11和至少一个接触脚16。该本体11用于收容该感测模组2，该接触脚16用于与该外部系统的接口物理接触而实现电连接。本体11包括收容部12和至少三开口15。在本实施例中，所述开口15包括第一开口151、第二开口152和第三开口153。收容部12用于收容感测模组2，收容部12由底部13和侧壁14包围构成，至少三开口15可开设在底部13，也可以开设在侧壁14，以相应贯穿该底部13或该侧壁14，自开口15能够分别曝露出所述感测模组2的所需供电的电极层，如信号发送层21的第一电极211、第二电极213以及信号接收层22的第四电极223。在本实施例中，第二开口152开设于底部13。侧壁14为一阶梯状侧壁，优选地，阶梯状侧壁为二阶侧壁，定义一阶区域141和与一阶区域141相连通且位于该一阶区域141上方的二阶区域142。侧壁14的形状与感测模组2的形状相适应，即二阶区域142处的收容部12的空间大于一阶区域141处的收容部12的空间。所述信号发送层21收容于二阶区域142，第一开口151、第三开口153开设于用于支撑信号发送层21的台阶底面处，该信号发送层21在第二表面2122上的第一电极211处于该台阶底面正上方。信号接收层22收容于一阶区域141，信号接收层的第四电极223处于底部13上方。
所述开口15使得接触脚16得以穿过，接触脚16将感测模组2与外部系统实现电连接。所述接触脚16包括第一部分1601和第二部分1602，第一部分1601自第二部分1602延伸长出，作为接触脚16伸入本体11内部的部分，用于与感测模组2的电极层进行物理接触。第二部分1602连接该第一部分1601并穿过开口15伸出第一连接模组1的外部。所述第一部分1601与第二部分1602之间形成一定角度，优选地，所述第一部分1601与所述第二部分1602相互垂直，在本实施例中，第二部分1602垂直连接于第一部分1601。组装后，所述第一部分1601被感测模组2压合。在本实施例中，接触脚16包括第一接触脚161、第二接触脚162、第三接触脚163，所述第一接触脚161通过第一开口151与第二电极213电连接，所述第二接触脚162通过第二开口152与第四电极223电连接，所述第三接触脚163通过第三开口153与第一电极211连接。在本实施例中，第一接触脚161与第三接触脚163的长度相等，第二接触脚162的长度较第一接触脚161和第三接触脚163的长度短。
在第一实施方式中，由于第一电极211的反转设计可以使所述接触脚16能够在同一平面上连接第一电极211和第二电极213，避免了接触脚16需延伸至第一间隔层212两个不同的表面才能与第一电极211及第二电极213连接，可简化装置的结构。当然，可以理解，所举变更实施例的第一电极211也与第二电极213设置在同一平面上，故也可简化装置的结构。
请参考图8，图8是第一实施例的第一连接模组1与第二连接器6的连接示意图。第二连接器6可进一步经由导线连接电子装置或供电装置，第二连接器6与第一连接模组1的接触脚16插接，从而实现电连接。在本实施例中，第二连接器6包括与接触脚16对应的收容端子61，如第一收容端子611、第二收容端子612、第三收容端子613。所述第一接触脚161、第二接触脚162、第三接触脚163分别通过第一收容端子611、第二收容端子612、第三收容端子613相插接，进而使得收容于第一连接模组1中的感测模组2通过第二连接器6能够与外部系统实现电连接，使感测信号能够输入或传导至外部系统。
请再次参考图3，本发明第一实施例的感测装置100还包括第二粘合胶3、第三粘合胶4、盖板5。盖板5设置在该感测模组2的上方，配合第一连接模组1构成一密闭空间。所述第二粘合胶3涂布于侧壁14与盖板5之间，所述第三粘合胶4涂布于感测模组2与盖板5之间，盖板5与第一连接模组1和感测模组2通过第二粘合胶3和第三粘合胶4进行贴合。第一连接模组1与感测模组2之间的缝隙可用第一粘合胶24填充以进一步贴合固定。所述第一粘合胶24为绝缘胶，所述第二粘合胶3为双面胶，所述第三粘合胶4为硬胶，优选地为常温固化的胶系。研究表明，第三粘合胶4选用硬胶，能够避免超声波在传递过程中发生损耗。优选地，该第三粘合胶4的厚度小于100μm，优选为20μm。所述第一连接模组1的材质为绝缘材质，可为但不限于聚碳酸酯(polycarbonate、PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)等，但不以此为限。所述盖板5可以为不锈钢、玻璃、塑胶等材质，但不以此为限。可选地，在第一电极211的外表面表面可覆盖有保护层18，对第一电极211起保护作用。所述保护层18的材质可为铁氟龙。
本案第一实施例的感测装置100在工作时，所述第一电极211与所述第二电极213对所述第一间隔层212施加电压，所述第一间隔层212在电压的作用下产生振动从而发出超声波。当被测物体放在盖板5上面时，超声波受到被测物体的影响，被发射的超声波发生相应的变化，所述超声波被手指等被感测物反射至所述信号接收层22，信号接收层22将收到的超声波转化为电信号，然后通过接触脚16将信号从感测装置100通过第二连接器6引出至外部系统。
本发明采用第一连接模组1收容感测模组2，并通过接触脚16和第二连接器6的收容端子61、导线将信号引出至外部电路，不仅取代了人工焊接导线的工艺步骤，节约人工焊线的成本，同时，第一连接模组1对感测模组2其保护作用，提高了产品的质量。所述第三粘合胶4采用常温固化的硬胶，不仅减少了超声波传递时能量的损失，亦能进一步省去烘干胶体的步骤。
请参考图9，图9为本发明第一实施例的感测装置100组装示意图。组装时，先将接触脚16插接在对应的开口15处，其中接触脚16的第一部分1601卡接在本体11上。再将外表面具有一离型保护胶膜19的感测模组2按照与本体11匹配的形状放置以使其收容在该本体11的收容部12，其中，离型保护胶膜19包括第一区域191与第二区域192，其中，第二区域192对应贴附在本体11的侧壁14的最上表面，第一区域192对应本体11的收容部12。第一区域191与第二区域192之间具有一裁切线193，以便第一区域191能够被挖空，进而形成一中空区域。接着，将离型保护胶膜19的第一区域191挖空，仅保留对应侧壁14最上表面的第二区域192，同时撕离该第二区域192处的离型保护胶膜19，留下胶层，该胶层形成第二粘合胶3。再在感测模组2的外露的上表面上涂布第三粘合胶4，最后将盖板5借由设置在侧壁14的第二粘合胶3及设置在感测模组2外表面的第三粘合胶4实现与感测模组2与第一连接模组1的组装固定。
为了描述方便，以下实施例的元件符号沿用第一实施例的元件符号，其相同结构或功能的描述亦不重复累述。
请参考图10，图10是第三实施例的感测装置100的第一连接模组1的立体分解图。图10仅示出第一连接模组1，感测装置100包含的其他元件及其功能与本案第一实施例中所述的元件及其功能相同，在此不再赘述。图10所示的第一连接模组1包括本体11与接触脚16。本体11具有一开口的框架，包括收容感测模组2的收容部12，所述收容部12由底部13和侧壁14构成。所述第一连接模组1还包括至少一个凸状物17，所述凸状物17用于支撑感测模组2。具体地，所述凸状物17用于支撑信号发送层21。所述凸状物17可为一凸条，第一开口151、第二开口152和第三开口153均开设于底部13，其中第一开口151与第三开口153设于二凸条之间，该二凸条可用于支撑接触脚16的第一部分1601。所述接触脚16的所述第一部分1601与第二部分1602相互垂直构成一T型结构。所述第一部分1601压合于感测模组2和底部13或者感测模组2和凸状物17之间。具体地，第一接触脚161和第三接触脚163卡在信号发送层21和凸状物17之间，并穿过第一开口151、第三开口153；第二接触脚162卡在信号接收层22和底部13之间，并穿过第二开口152。可以理解，该凸状物17可为其他形状，以满足支撑与卡接接触脚16的需求即可，并不以此为限。
可以理解，本发明的感测装置100可以为超声波感测装置，但不限于此，比如一电容式的感测装置，如图11，图11是本发明第二实施例的感测装置200剖面图，在本实施例中，感测装置200为一电容式感测装置。该电容式的感测模组7的上驱动电极71、下驱动电极73与绝缘介质72之间的位置关系可类似第一实施方式的感测模组2的信号发送层21设置。所述感测装置200的感测模组7包括上驱动电极71、弹性绝缘介质72、下驱动电极73。当手指或者被感测物触碰到盖板5时，感测模组7会发生一定的形变，上驱动电极71与下驱动电极73的距离发生一定的变化，从而使电容发生变化。位于弹性绝缘介质72的第二表面上的上驱动电极71与下驱动电极73分别透过接触脚16，包括第一接触脚161与第二接触脚162，进行电连接。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
Claims (13)
1.一种感测装置，其特征在于：
包括用于实现感测功能的感测模组和用于收容该感测模组并为该感测模组提供实现感测功能所需的电信号的传输通路的第一连接模组；
所述感测模组包括二位于同一平面且彼此绝缘设置的二电极层；
所述第一连接模组包括本体和至少二接触脚，
所述至少二接触脚卡合在所述本体上，每一接触脚包括相互电连接的第一部分和第二部分，所述至少二接触脚的所述第一部分伸入所述本体，并分别与所述二电极层相接触，所述至少二接触脚的所述第二部分延伸至本体外部，所述感测模组经由所述至少二接触脚与外部系统电连接。
2.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于：所述感测模组为电容式感测模组，所述电容式感测模组包括上驱动电极、弹性绝缘介质及下驱动电极，所述弹性绝缘介质包括相对设置的第一表面与第二表面，所述上驱动电极部分设置在所述第一表面上，部分设置在所述第二表面上，所述下驱动电极设置在所述第二表面上且与设置在所述第二表面上的所述上驱动电极的部分绝缘设置，所述二电极层包括位于所述第二表面上的所述上驱动电极与所述下驱动电极。
3.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于：所述感测模组为超声波感测模组，所述超声波感测模组包括信号接收层与信号发送层，所述信号接收层用于产生超声波，所述信号接收层能够接受反射回的超声波，并将其转化为电信号输出。
4.如权利要求3所述的感测装置，其特征在于：所述信号发送层包括第一电极、第二电极及夹设于第一电极与第二电极之间的第一间隔层；所述信号接收层包括第三电极、第四电极及夹设于第三电极与第四电极之间的第二间隔层，所述第一间隔层包括相对设置的第一表面与第二表面，所述第一电极部分设置在所述第一表面上，部分设置在所述第二表面上，所述第二电极设置在所述第二表面上且与设置在所述第二表面上的所述第一电极的部分绝缘设置，所述二电极层包括位于所述第二表面上的所述第一电极与所述第二电极。
5.如权利要求4所述的感测装置，其特征在于：所述第二电极与所述第三电极之间通过导电材料电连接。
6.如权利要求4所述的感测装置，其特征在于：所述第一电极自第一间隔层的第一表面沿该第一间隔层的侧面延伸至第二表面，并部分覆盖该第二表面。
7.如权利要求4所述的感测装置，其特征在于：设置在所述第一表面上的所述第一电极部分经由贯穿所述第一间隔层的连接孔与设置在所述第二表面上的所述第一电极部分电连接。
8.如权利要求4所述的感测装置，其特征在于：所述至少二接触脚包括第一接触脚，第二接触脚与第三接触脚，所述第一电极、第二电极与第四电极分别通过所述第一接触脚、所述第二接触脚及所述第三接触脚与所述外部系统电连接。
9.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于：所述第一连接模组包括分别与所述至少二接触脚对应的至少二开口，每一接触脚通过相应的开口伸入所述本体。
10.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于：所述第一连接模组包括用于固定每一接触脚的第一部分的凸状物结构。
11.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于：所述第一连接模组的侧壁呈阶梯状，所述阶梯状的侧壁用于支撑所述接触脚的第一部分。
12.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于：所述感测装置进一步包括第二粘合胶、第三粘合胶及盖板，所述第二粘合胶设置在所述盖板和所述第一连接模组之间，所述第三粘合胶设置在所述盖板和所述感测模组之间，其中，所述第二粘合胶为双面胶，所述第三粘合胶为常温固化的硬胶。
13.如权利要求12所述的感测装置，其特征在于：所述第二粘合胶为将一贴附在收容有所述感测模组的第一连接模组的开口处的离型保护胶膜对应该感测模组所在处的离型保护胶膜挖空，并撕除所述离型保护胶膜的剩余的离型膜后形成的。
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