CN108287032A - 按力检测器的系统和方法 - Google Patents

Abstract

某些示例性实施例包括包含具有连通的第一表面与第一层上的压电体层的按压传感器元件，所述第一层包括第一导电区域，其中，所述第一导电区域至少覆盖的中央部的第一表面。该传感器元件包括连通于第二层，所述第二层包括第二导电区域，第三导电区域和第一第二表面非导电空隙区域分离第二导电区域和第三导电区域。第一导电区域的面积在相对大小配置为将所述第三导电区域的面积基本上减少两个或更多个所述第一，第二，和第三导电区域的响应的相应的温度变化之间的热诱导的电压变化至少在压电层的一部分。

Description

按力检测器的系统和方法

交叉引用相关的专利申请

本申请是2016年1月5日提交的题为“按力检测器的系统和方法”的美国专利申请号 14/987,907的部分继续申请。美国专利申请号14/987,907是部分继续申请2014年9月18日以美国专利申请公开号US20140260679公开的名称为“用于按力检测器中的共模信号消除的系统和方法”的号14/204,217美国专利申请的优先权，美国专利申请号14/204,217要求2013年3月12日提交的标题为“热释电共模消除”的美国临时专利申请号61/777,231的权益，其内容在此通过引用整体并入。

背景技术

人机界面通常使用可以接收触摸输入以与数字内容，机器控制等进行交互的按力检测器。按力检测器可以被配置用于多种类型的应用和表面，包括例如汽车仪表板控制，触摸/手势用于便携式计算设备的输入，室外或恶劣的环境控制按钮等。这种按力检测器以自然和优选的方式实现触觉式人机交互。

由诸如聚偏二氟乙烯(PVDF)之类的聚合物材料形成的压电碰撞检测器提供成本效益且高性能的瞬时力检测，例如推动按钮或表面，关闭门或闩锁，或者通过人或车辆。这些热塑性含氟聚合物材料可以做得非常薄，通常耐溶剂，酸和碱。PVDF是一种在表面或薄型传感器模块的构造中非常有效的材料，用于触摸和压力检测。然而，许多压电材料如PVDF的缺点是它们也响应温度变化，热释电系数通常与其压电系数相对应。因此，由具有大热释电系数的材料制成的触摸传感器会由于温度变化而产生错误的信号，例如在车辆从空调环境移动到极端天气时，或者在阴影和烈日之间。需要具有减少热响应的按力检测器。

发明内容

上述需求中的一些或全部可以通过所公开的技术的某些实现来解决。

所公开技术的示例实施例包括按压传感器元件，按压传感器元件构造成减小或消除热感应信号。在一个示例实施方式中，传感器元件包括具有与第一层连通的第一表面的压电层，第一层包括第一导电区域，其中第一导电区域覆盖第一表面的至少中心部分。传感器元件包括与第二层连通的第二表面，第二层包括第二导电区域，第三导电区域和第一导电区域，分隔第二导电区域和第三导电区域的非导电空隙区域。第一导电区域的面积相对于第三导电区域的面积被配置为基本上减小第一导电区域，第二导电区域和第三导电区域中的两个或更多个导电区域之间的热感应电压变化，至少一部分压电层。

根据另一个示例实现，提供了一种系统。该系统包括力集中层，力接收板以及与力集中层和力接收板的至少一部分连通的压电元件。在一个示例实施方式中，压电元件包括具有与第一层连通的第一表面的压电层，第一层包括第一导电区域，其中第一导电区域覆盖第一表面的至少中心部分。压电元件包括与第二层连通的第二表面，第二层包括第二导电区域，第三导电区域以及第一导电区域分隔第二导电区域和第三导电区域的非导电空隙区域。第一导电区域的面积相对于第三导电区域的面积被配置为基本上减小第一导电区域，第二导电区域和第三导电区域中的两个或更多个导电区域之间的热感应电压变化，至少一部分压电层。

根据另一示例实施方式，提供了一种用传感器元件感测力变化或压力变化的方法。传感器元件包括具有与第一层连通的第一表面的压电层，第一层包括第一导电区域，其中第一导电区域至少覆盖第一表面的中心部分。传感器元件包括与第二层连通的第二表面，第二层包括第二导电区域，第三导电区域和第一导电区域分隔第二导电区域和第三导电区域的非导电空隙区域。第一导电区域的面积相对于第三导电区域的面积被配置为基本上减小第一导电区域，第二导电区域和第三导电区域中的两个或更多个之间的热感应电压变化，以响应至少一部分压电层。

本文中详细描述了所公开的技术的其它实施方式，特征和方面并且被认为是所要求保护的公开技术的一部分。其他实施方式，特征和方面可以参考以下详细描述，附图和权利要求来理解。

附图说明

现在将对附图和流程图进行参考，其不一定按比例绘制，并且其中：

图1描绘了典型压电传感器元件100的顶视图110，横截面侧视图120和底视图130。

图2示出了本领域已知的示例压电传感器测量电路200。

图3示出了根据所公开的技术的示例实现的示例压电传感器测量电路250。

图4示出了根据所公开的技术的示例实施方式的分布式压电传感器测量电路250的示例实施方式，其中电路250的第一部分251与按力检测器封装在一起，并且具有电路250的远端第二部分252。

图5描绘了根据本公开技术的示例实施方式的压电传感器元件300的俯视图(上图)，横截面侧视图(中图)和仰视图(下图)。

图6描绘了根据所公开的技术的示例实施方式的另一压电传感器元件380实施例的顶视图(上图)，横截面侧视图(中图)和底视图(下图)。

图7图示了示意性地等同于压电传感器元件300的层和区域的电容元件，如图7所示。如图 5所示，根据所公开的技术的示例实现。

图8是示出根据所公开的技术的示例实施方式的按力检测器系统500的实施例的横截面侧视图。

图9是示出根据所公开的技术的示例实施方式的另一个按力检测器系统600的实施例的横截面侧视图。

图10是示出根据所公开的技术的示例实施方式的另一个按力检测器系统650的实施例的横截面侧视图。

图11是根据所公开的技术的示例实施方式的示出包装之前的另一个按力检测器系统680实施例的横截面侧视图。

图12是示出根据所公开的技术的示例实施方式的封装的按力检测器系统690实施例的横截面侧视图。

图13是根据所公开的技术的示例实施方式的按力检测器系统690的3D分解图。

图14是根据所公开的技术的示例实施方式的组装的按力检测器系统690的3D图示。

图15是示出根据所公开的技术的示例实施方式的另一个按力检测器系统665实施例的局部分解横截面侧视图。

图16是示出根据所公开的技术的示例实施方式的另一个按力检测器系统680实施例的横截面侧视图。

图17是根据所公开的技术的示例实施方式的方法700。

图18是根据所公开的技术的示例实施方式的方法800。

具体实施方式

所公开的技术的一些实施方式将在下文中参照附图更充分地描述。然而，所公开的技术可以以许多不同的形式来实施，并且不应被解释为限于在此阐述的实施方式。

所公开的技术的示例实施例包括用于消除热释电信号的改进的机械和/或电气解决方案，所述热释电信号例如可以由于基于压电的力/按力检测器的某些部件经受的热变化而产生。根据所公开的技术的示例实施方式，术语“热释电”可以指响应于具有或不具有施加的力刺激的温度变化或热梯度的传感器输出。本文公开的实施例可以进一步使得能够构造具有由于设备经受的温度变化而可能发生的降低的热释电响应的更小且更具成本效益的力/压力检测设备。某些示例实现可以实现温度相关的压电传感器输出的补偿。

这里使用的术语“按力检测器”和“力和/或压力感测元件”旨在包括能够响应，检测和/或以其他方式测量施加在一个部分上的力和/或压力的传感器和/或传感器元件的探测器或元件。

按力检测器的某些示例实施例可以被配置为感测或检测例如来自人的手指，指示笔或类似物体的物理接触触摸或触摸手势。按力检测器的其他示例实施例可以被配置为感测或检测与物理触摸或触摸手势相关联的冲击，压力变化和/或压力振动。

如本文所公开的，按力检测器的某些示例性实施例可以被配置为检测和/或测量声压变化。例如，某些实施例可以响应于各种频率(f)和幅度的可听或无声的声音或噪声能量(即，声压)，有或没有依靠物体物理接触按力检测器。某些示例性实施方式可以响应于一个或多个音频频率范围，例如次声频率(f<～50Hz)，可听见的频率(～50Hz<f<～20KHz)和/或超声频率(f>～20Khz)。

常见的压电换能器材料是聚偏二氟乙烯(PVDF)及其变体。PVDF膜或其他压电或驻极体材料作为传感器的用途是多种多样的。PVDF聚合物可以从几个来源获得，并且可以挤出成薄膜或涂覆到其他材料上，例如硅晶片，以成为传感器和其他装置(例如微机电系统)的一部分。

PVDF材料的许多常见用途利用对压电层的拉伸或压缩的压电响应以形成各种冲击，振动或触摸检测器。压电材料的一种常见用途是利用热释电效应来检测在传感器的视野内,人的热量。在这样的热传感器中，压电响应实际上是不希望发生的，并且通常通过使用两个压电传感器元件来最小化，这两个压电传感器元件遭受相同的机械干扰，但是其中仅一个暴露于入射热辐射。这两个元件可能是反串联的，因此它们的共同压电响应被抵消。

与热检测器相比，并且为了利用压电响应(即，使热响应最小化)，根据某些示例实施例，压电元件可以被分段，以产生对温度变化响应最小的压缩检测器。如上所述，一种可能的解决方案是增加热惯性。例如，如果粘合到具有可观的质量和比热的物体上，传感器元件的温度变化可以减慢到可控的速率。另一种可能的解决方案是将传感器嵌入热保护空间，与外部变化绝缘。但是，这两种解决方案通常会增加成本，增加体积，并限制设计自由度。

如本文所公开的，压电元件由区域或部分限定：一个将接收热干扰，另一个将接收热和机械刺激。然后这两个部分被配置为使得它们的热释电信号被减少或者被消除。根据所公开技术的示例性实施方式，机械刺激可主要指向第一部分以生成压电信号。例如，压电元件的一部分可以接收机械压缩信号，而其他部分可以避免压缩。根据所公开的技术的示例实施方式，这可以通过使用基本上刚性的力集中层来接收外力并且将力选择性地传递到压电元件的特定区域来实现。

在示例性实施方式中，可以使用导热扩展层来影响热量(例如，从力集中层)到压电元件的期望部分或区域的流动。根据所公开的技术的示例性实施方式，可以通过调节压电元件的层和部分的相对面积和/或布置来补偿这些效应。例如，导热扩展层可以被配置用于力敏感区域和力敏感区域的相对重叠，直到它们的热释电信号近似相等并且可以被消除。

以引用的方式并入本文中的美国专利申请公开号US20140260679描述了力和/或压力感测元件的某些示例性实施方式，其被设计成允许检测力/压力信号，同时减小热感应共模电响应与压电层相关联。在上述公开中公开的示例实施例可以利用与压电层相邻的导电区域的各种布置来实现降低的热响应，如图5，图7，图8和图9所示，并且可以共享本申请中公开的某些特征。本文描述和要求保护的公开技术的某些示例实现可以包括附加改进，特征和/或配置。

鼓励读者对比图1的压电元件。与图5的压电元件(以及图8或图9的相关壳体)3B(以及图10-16中所示的相关外壳)以理解所公开技术的各种实施例如何减少热诱导响应。例如，图5所示的压电元件，当与图8或图9的壳体布置结合时，可利用一个或多个“力传播”层(例如502,504) 将输入力或压力分配到压电元件(例如306)的外周边。图6(以及图10-16所示的相关外壳)可用于将输入力或压力引导至压电元件(例如382)的内部或中心区域。另外，如这里将要解释的那样，可以利用第一导电区域381来将热刺激扩散到压电层的中央和周围部分，以帮助降低由于热梯度引起的热响应。

现在将参照附图进一步描述本文所公开的按力检测器实施例和相关组件的各种技术，布置，配置等。

图1描绘了典型的压电传感器元件100的顶视图110，横截面侧视图120和底视图130。应该注意的是，图1示出了典型的“现有技术”装置，其不一定被配置成减小热响应，而是为了参考和比较目的而被示出。

典型的压电传感器元件100包括可以是聚偏二氟乙烯(PVDF)膜的压电层102。压电层102可以包括例如通过沉积导电层形成的两侧上的电极104与106。沉积可以是真空沉积的金属，丝网印刷的导电聚合物厚膜，碳纳米管(CNT)可印刷墨水或本领域已知的其它方法。膜的敏感区域通常由两侧的金属化重叠区域限定。

图2示出了本领域已知的示例压电传感器测量电路200。压电元件(例如，图1的压电传感器元件100)可以在电路200的最左侧部分表示为与小电容串联的交流电信号。在典型的布置中，压电元件可以与高值电阻器R4并联放置，以在将电荷转换为电压的同时实现低频响应。附加的并联电容C3可以用来增强低频响应。C3可能具有降低信号强度的副作用，在某些实施例中可以通过增加第一级放大器的增益来补偿信号强度。

通过与压电元件的相互作用产生的信号可以被第一级运算放大器U1放大。这种传统的非反相配置的增益由电阻器R2，R3，R5和R6设置。电阻R3是一个负温度系数热敏电阻，在这里用来增加低温下的增益。这有效地补偿了在低温下压电元件的灵敏度降低。电容器C4以及由R1和C2提供的低通RC滤波器提供信号平滑和60Hz噪声抑制。

放大器级U1的参考电压由运算放大器U3设置，运算放大器U3配置为跟随器以提供Vcc/2。响应于压电膜的压缩的正信号将导致该第一级放大器的输出上升到Vcc/2以上。压缩的放松导致输出降到Vcc/2以下。

该第一级放大器的模拟输出可以被测量电路直接使用。或者，可以提供第二阶段来创建数字信号。这里运算放大器U2配置为一个比较器，只要第一级放大器的输出上升到接近Vcc时就会提供一个高电平信号。这个数字信号然后可以连接到主电路的中断输入，或者用于驱动晶体管切换另一个信号。

图3示出根据所公开的技术的示例实现的示例压电传感器测量电路250，其中可以包括功能块以实现混合信号处理。根据所公开的技术的示例实施方式，压电传感器元件可以电连接在PIEZO_POS 和PIEZO_NEG端子之间。由压电元件产生的信号(例如响应于所施加的力)可以由运算放大器U2放大。增益和频率响应可以由运算放大器U2的反馈回路中的电阻器R5和C6设定。

根据所公开的技术的示例性实施方式，微控制器U3可以用于对模拟信号(例如，从运算放大器 U2接收的模拟信号)进行采样，以执行模数转换和后续处理。根据所公开的技术的示例实施方式，微控制器U3可以被配置为使用嵌入式固件对数字信号执行数字信号处理。例如，嵌入式固件可以被用来识别各种信号参数和/或切换条件(诸如真实按压，假按压，热感应信号等)，使得按力检测器的操作和功能可以是增强了更可靠的操作和输出。

根据所公开的技术的示例性实施方式，例如可以使用热敏电阻器R8来测量压电元件处或附近的环境温度，使得微控制器U3可以利用热敏电阻器R8信号来补偿所接收的与温度相关的信号来自压电元件。压电传感器元件输出通常与温度成比例，即具有正温度系数。因此，微控制器U3和嵌入式固件可以使用这样的温度补偿，以根据温度进一步区分各种信号参数和/或切换条件。例如，如果存在热循环(其倾向于引起相对缓慢变化的响应)，则可以使用固件来区分热循环，不同类型的推动，瞬时推动等。在某些示例实施方式中，例如通过设定从压电元件接收到的信号的最小响应阈值和/ 或相关的持续时间，可以进一步将意外推压与有意推压区分开来。在某些示例性实现中，信号的上升时间可以被用来区分意外推送和有意推送。

某些示例实现可以测量压机检测器的温度。某些示例实现可以包括例如查找表，以基于所测量的温度来校准和/或补偿按力检测器的响应。例如，所公开的技术的某些实现可以被配置为在非常低的温度下使用。在一些实施例中，可使用热敏电阻器R8来测量温度，并且例如可从与微控制器U3 相关联的存储器访问查找表以提供对应于所测量的温度或温度范围的温度补偿和/或校准。

根据所公开的技术的示例实施方式，微控制器U3和相关电路可以被集成在按力检测器内。在某些示例实施方式中，压电传感器测量电路250可以包括一个或多个低噪声放大器，例如用于进一步缓冲任何相关信号，包括但不限于来自压电元件的原始输出，压缩器的输出U2，微控制器U3的输出，和/或压电传感器测量电路250的输出。

在某些示例性实施方式中，压电传感器测量电路250可以包括例如无线接口以将无线信号或指示发送到与外部电路相关联的接收器。

根据所公开的技术的示例实施方式，微控制器U3可以产生并提供切换信号(例如，如图所示来自引脚4)。在某些示例性实施方式中，切换信号可以与一个或多个输出组件通信，所述一个或多个输出组件可以被配置为缓冲微控制器U3的输出，同时向外部电路提供切换输出指示。图3示出了示例性场效应晶体管Q1，其可以接收来自微控制器U3的信号并且充当数字逻辑输出开关，以例如经由上拉电阻器R2和电压源+VBATT。

图3示出分布式压电传感器测量电路250的示例实现，其中电路250的第一部分251与按力检测器一起封装。在该示例实施方式中，电路250的第二部分252可以与第一部分251通信，但远离按力检测器封装。如所指出的那样，与按力检测器一起封装的电路250的第一部分251可以包括与远程定位的微处理器U3通信的热敏电阻器，例如以提供用于温度补偿的信号。

在一些应用中，例如，远程定位的微控制器U3和/或晶体管Q1可能具有某些优点，以降低传感器实施所需的成本，组件数量和物理空间。该方法还可以允许微控制器固件/软件被校准，升级和/ 或修改，而不需要直接访问按力检测器封装。此外，根据所公开的技术的示例性实施方式，远程定位的微控制器可以用于例如通过使用多路复用器(未示出)与按力检测器阵列对接。在某些示例实施方式中，微控制器U3的外部/远程安装可以改善热/机械保护，可靠性和/或操作，特别是在按力检测器暴露于恶劣环境条件的应用中。

在某些示例性实施方式中，晶体管Q1和相关联的电路可以用于驱动电子致动器或电动机。在一些实现中，驱动电子器件(诸如晶体管Q1和相关电路)可以是可选的。在一些示例的实施方式中，驱动电子器件可以位于远离电路的第二部分252的位置，例如以实现模块化方法，其中可以根据给定的应用选择特定的驱动或输出电路。

图5描绘了根据本公开技术的示例实施方式的压电传感器元件300的俯视图(上图)，横截面侧视图(中图)和仰视图(下图)。在示例性实施方式中，压电传感器元件300包括具有第一表面310 和第二表面330的压电层301。在示例实现中，压电层301的第一表面310可以与第一层303连通，可以包括第一导电区域305。在一个示例实施方式中，第一层303可以由覆盖压电层301的大部分第一表面310的导电区域305限定。在其他示例实施方式中，第一导电区域305可以覆盖在某些示例性实施方式中，导电区域305可以包括导电有机材料，导电聚合物，金属，透明导电金属氧化物，石墨烯，碳纳米管(CNT)，金属纳米棒，金属颗粒，金属氧化物颗粒或其混合物。

根据所公开的技术的示例实现方式，压电层301的第二表面330可以与第二层307连通。在示例实现中，第二层可以包括第二导电区域304，第三导电区域306以及分隔第二导电区域304和第三导电区域306的非导电空隙区域302。在某些示例实施方式中，导电区域304306可以包括导电有机材料，导电聚合物，金属，透明导电金属氧化物，石墨烯，碳纳米管(CNT)，金属纳米棒，金属颗粒，金属氧化物颗粒或其混合物。根据本公开技术的某些示例性实施方式，可以通过印刷导电聚合物厚膜油墨，包括碳纳米管(CNT)的可印刷油墨，通过掩模蒸发金属膜，或其他方法艺术。

根据所公开的技术的示例性实施方式，第二层307可以被分段为由一个或多个非导电空隙区域 302分开的两个或更多个导电区域306,304。在示例实现中，导电区域306304可被布置或配置成主要响应热刺激，而导电区域306,304中的另一个可被布置或构造为响应机械力和热刺激。

图5还描绘了对应于导电区域对30430306的示例性响应信号测量引线。例如，测量引线可以连接到第一导电区域305，第二导电区域304和第三导电区域306以监测电荷并且/或电压响应 340,350,360，在相应的导电区域对310-330,310-304,330-304之间。

在图中未示出。尽管图5中示出的示例性信号测量导线被认为是在所公开的技术的范围之内，但是除了图1中示出的示例性信号测量导线的一般示例外，3。例如，其它测量和/或信号线可以被配置为从压电传感器元件300的一个或多个边缘延伸的一个或多个尾部(或尾纤)，其中从期望的导电区域迹线(例如，从第二304和第三306个的导电区域)可以沿着尾部进行路由。在一个示例实现中，尾部的尖端可插入的连接器。在另一示例实现中，一个连接器可以连接到尾部用于与另一连接器配合。在另一示例实现中，测量和/或信号引线可以压接通，铆接，或以与各导电区域接触焊接到接线端子。在某些示例实现中，与测量和/或信号引线相关联的导电迹线可以在尾部的相对面上向下延伸的尾部，从导电区域在元件的一个表面的每个发出的。可替换地，无论是在压电传感器元件300的上或尾部主体，从压电传感器元件300的一侧上的信号可以被带到使用经由导电，类似于公知的导电通孔的元件的另一侧在印刷电路板的结构。在示例实现中，尾部可以被插入到具有仅用于面对一个方向迹线接触元件的连接器。类似于导电通孔在印刷电路板结构公知的。在示例实现中，尾部可以被插入到具有仅用于面对一个方向迹线接触元件的连接器。类似于导电通孔在印刷电路板结构公知的。在示例实现中，尾部可以被插入到具有仅用于面对一个方向迹线接触元件的连接器。

许多其它形式的用于从所述压电传感器元件300访问响应信号的连接可以根据所公开的技术的示例实现中利用。例如，从导电环氧树脂，固体或图案化的导电压敏粘合剂膜，和/或与信号迹线的物理接触制成导体可以利用，因为从压电传感器元件300的信号从根本上是一个动态信号。根据一个示例实施方式所公开的技术，交流信号可以被从所述压电传感器元件300通过薄电介质层耦合。

为了适应复杂的几何形状，安装孔，或其他约束，压电传感器元件300和相关联的层和区域可被进一步分割成任意数量的部分，并且将在下面参照图9进行讨论。但是每个部分可以被分类为主要响应于热刺激或响应于机械和热刺激。

图6示出的俯视图(上图)，横截面侧视图(中图)，和另一个压电传感器元件380实施例的仰视图(下图)，根据一个示例性实施方式所公开的技术。该压电传感器元件380实施例共有许多的如上面关于图1讨论的特征。3，具有的一些导电区的381 382 386 390和非导电空隙区域384 388. 例如放置，形状和/或尺寸的例外，在该第二示例实施例中，第一导电区域381可以覆盖在至少一个中心部分与压电层301在某些示例实现相关联的第一表面310，该第一导电区域381可以被对准，以覆盖和/或第二表面330上的重叠区域，但如第二导电区域382，第三导电区域386，和分离所述第二导电区域382和第三导电区域386的第一非导电空隙区域384。在某些示例实现中，一个第四导电区域390可围绕第三导电区域386在某些示例实现中，第二非导电空隙区域388可以至少部分地在第四导电区域390和第三导电区域386在某些分离示例实现中，第四导电区域390可与第三导电区域386电通信，例如，由通过第二非导电空隙区域388穿过一个或多个导电桥区域389。和第一非导电空隙区域384分离第二导电区域382和第三导电区域386。在某些示例实现中，一个第四导电区域390可围绕第三导电区域386在某些示例实现中，第二非导电空隙区域388可以至少部分地在第四导电区域390和第三导电区域386在某些分离示例实现中，第四导电区域390可与第三导电区域386电通信，例如，由通过第二非导电空隙区域388穿过一个或多个导电桥区域389。和第一非导电空隙区域384分离第二导电区域382和第三导电区域386。在某些示例实现中，一个第四导电区域390可围绕第三导电区域386在某些示例实现中，第二非导电空隙区域388可以至少部分地在第四导电区域390和第三导电区域386在某些分离示例实现中，第四导电区域390可与第三导电区域386电通信，例如，由通过第二非导电空隙区域388穿过一个或多个导电桥区域389。在某些示例实现中，第二非导电空隙区域388可以至少部分地在第四导电区域390和第三导电区域386 在某些示例实现中分离，所述第四导电区390可以是在电通信与所述第三导电区域386，例如，由通过第二非导电空隙区域388穿过一个或多个导电桥区域389。在某些示例实现中，第二非导电空隙区域388可以至少部分地在第四导电区域390和第三导电区域386在某些示例实现中分离，所述第四导电区390可以是在电通信与所述第三导电区域386，例如，由通过第二非导电空隙区域388 穿过一个或多个导电桥区域389。由通过第二非导电空隙区域388穿过一个或多个导电桥区域389。由通过第二非导电空隙区域388穿过一个或多个导电桥区域389。

根据一个示例性实施方式所公开的技术，由传感器元件380产生的信号可以是通过直接的物理信号输出抽头361与连接到第二导电区域382和一个或多个第三导电的电极区域386和/或第四导电区域390(其可经由导电桥区域389被电连接到所述第三导电区域386)。

根据本公开技术的某些示例实现中，一个或多个第一内部信号的挖掘341，并且可以提供抽头 350，如图第二内部信号。如图6所示，以提供额外的监测，偏压等

由于可以是与图的辅助下显而易见。图10-16和相关说明，利用图的压电传感器元件300中的按压传感器之间的至少一个关键的区别。图5(第一实施例)相对于设计用于与图1的压电传感器元件380使用压传感器。3B(第二实施例)是第二实施例被设计用于压力是主要入射到传感器元件 380的中心区域内，诸如在第二导电区域382相反内对准，第一实施例被设计为压力围绕压电传感器元件300的外周界被主要分布(例如与第三导电区域306图5的对准)。一个的第二实施例的优点是，它可能有助于避免某些脱层问题(如由热膨胀引起)，和开放的电路，例如各种电极和相关联的基片之间。

在第一实施方式和第二实施方式之间的另一个区别是，第二实施例的第一导电区域381可以被配置为导通，并且传播被施加到第一导电区域381到压电层301的部分的任何热刺激对应于第一导电区域381的与第二382和第三386个的导电区域的重叠，以减少可能在这些区域中所经历的热诱导的电压变化。

图7示出是示意性等效于层和压电传感器元件300的区域电容性元件，根据本发明的示例性实施方式所公开的技术。图7和相关联的描述提供了可以使如何制造和使用所公开的技术的某些实施例用于减少与压电层相关联的热致，共模电响应，特别是与参考第一实施例作为显示于理解信息在图5。然而，示出和图2所讨论的某些方面。5也可以与第二实施例中使用，如图6。

如本领域中已知的那些技术人员，压电膜元件具有相关联的极性，使得当所述膜被压缩时，产生电荷分离的结果在膜的一侧和另一侧之间的电压电势差。所公开的技术的某些方面可以不管被选择用于面，其极性的利用。然而为了描述的清楚，将推定该压电元件301的极性被选择相对于在压电层301的第一表面310所呈现的充量压缩期间提供(分段)的第二表面330上的正电荷。与此选择，机械刺激(例如，压缩)可能会导致外部区域(例如，第二表面330的第三导电区域306)成为相对于与所述第一层303相关联的第一导电区域305更积极。

根据一个示例性实施方式所公开的技术，两个或更多个区域中的压电传感器元件300的304 305 306可以被连接在串联组合，其可以用于取消在两个区域起源常用信号。

如在图中描绘。如图7所示，压电元件300可以由具有第一电容板402通过第二导电区域304 上所分割的面限定的压电体层301的(第二表面330)，第一电容器被表示和相应的第二电容板408 大致限定由第一层310作为第二层307(或第二表面330)的第二导电区域304相对的第一导电区域 422。

同样在图中描绘。4，并且根据一个示例实施方式中，是通过一第三电容板410，其由第一表面310是第三导电区域的第二层307的306相反的第二导电区域426大致限定表示的第二电容器(或第二表面330)。最后，将第二电容器的第四电容板406可以由第二层307(或第二表面)的第三导电区域306来定义。公共导体，如图所示串联连接的第一电容器和第二电容器，可以表示和由第一表面310是第二层307的非导电空隙区域302相对的第三导电区域424秒表面限定(或330)。

根据一个示例性实施方式所公开的技术的，最里面的板的两个电容器408 410可以被认为是一个共同的板，由第一表面310大致限定并且具有导电性的单一区域(例如，金属化)和任意选择的是压电元件组件300的负面在一个示例实现中，这些最内层电容器板没有连接到一个终端的串联组合的本身；有这些平板上没有连接，就如同没有单独定义的离散“连接”接合的相应的面(例如，第一导电区域422，第二导电区域426，以及第三导电区域424连接)作为第一层303可以是一个连续的导电层。

根据一个示例实现中，串联组合的终端T1，并且如示于图如图7所示，可对应于第二表面330 的主要热响应区，而端子T2可主要对应于机械响应区第二表面330(取决于掩模的配置，如将参照地讨论图8和图9下文)。例如，通过施加机械刺激，回顾，掩模层可用于任何压力刺激只集中到外环区域(即，第三导电区域306)可能会导致该第二表面330的外圈变得正。在电容器模型，如上文所描述的，该区域对应于T2。在示例实现中，在T2的正电荷可能导致相应的负电荷出现在T1。根据一个示例实现中，一个放大器连接到这些端子T1T2可以被用于检测的信号正比于刺激的量值。

然而，整个压电层301经受的温度变化可能引起与压电层301相关联的两个部分(即，第二导电区域304和第三导电区域306)，以产生在对应的导电区类似电荷422 426第一表面310的。因此，在电容器模型中，T1和T2可以看到这样的电荷。根据一个示例实现(以及取决于因素如第二和第三导电区304 306的面积比例)，连接到T1和T2端子的放大器可以注册很少或没有热诱导的电压差，并且这样的热产生信号将趋于抵消作为这种新颖的安排的结果。

关于进行电气连接到各个导电区域(例如，以导电区304 306)，用于将信号路由到被感测(例如，由电路200或电路250)，某些电极和/或导电触点可以对进行(未示出)的两个导电区域中的压电元件组件300在一个示例实现的(分段的)第二表面330上304 306中，连接可以通过路由从这些部分中的迹线向下的连接尾巴制成。可替换地，连接可以通过按压在印刷电路板对的导电焊盘中的两个导电部分制成。由于传感器旨在检测压缩，传感器的致动可用于提高压电元件的导电区域和在电路板上的焊盘之间的接触。对于更坚固的连接，导电压敏粘合剂膜，如从AR8001胶粘剂研究公司，可以使用粘附针对PCB两个导电段。

图8描绘了一个力所分割的压电元件520根据一个示例性实施方式所公开的技术中的顶部扩散层502和掩模层504，施加的力可以通过掩模来集中到压电层301的单个部分504和力散布502层。图8包括指示具有实心顶部导电区域的压电元件520通过一个压电元件组件实施例500的横截面视图(诸如第一导电区域305图5和-7)和两部分底部导电区(如第二导电区域304和第三导电区域 306由非导电空隙区域302分开，如图5和图7)，其中所述顶部和底部区域由压电膜分离(例如，压电层图301。图5和7)。顶部，底部，和压电层可以被共同表示为一个压电元件520。

在第一示例实施方式中，压电元件520的外部区域可被配置为机械接受区域，而内区域可以从机械刺激分离。这种构造可优选用于某些应用中，然而，应容易理解的是，在其它示例实施例中，内区可如参考讨论暴露为机械接受区域，而外部区域从机械刺激分离图6和第二实施例。

在如上所述的第一示例实施方式，其中，所述外部区域被配置为接受对机械刺激，掩模层504 可以附着到压电元件520的外周，其可提供更大的机械稳定性比相反选择。另外，通过在掩模层504 附着到压电元件520的周界，所述热响应区域可以被至少部分地从外部的空气流，辐射等分离

根据一个示例性实施方式，掩模层504可限定在其上的力被传递到所述压电元件的面积。其中掩模层504是实心的，力被传递。其中掩模层504具有的空隙，没有力被传递。根据一个示例实施方式中，掩模层504的实心区域可以被布置在指定在掩模层504，以接收热和机械刺激，和空隙压电元件520的区域可以被布置在压电的那些区域元件指定为仅接收热刺激。

在一示例实现中，掩模层504可以是压敏粘合剂(PSA)，如零件号7962得自3M或4972从德莎。掩模层504还可以含有聚酯或其它聚合物膜，或者是几种材料的复合物。这些膜状材料可以通过几种方法，包括冲切和激光切割来方便地形成图案。交替的掩模层504可以由可成形为具有空隙的任何材料制成。

在所公开的技术的某些示例实现中，掩模层504可以是基本上不可压缩的，至少使得掩模层504 上预期的力的范围内不会改变其性能掩蔽。此外，在某些实施例中，掩模层504不应该压缩力转化为拉伸力，例如可压缩的泡沫可能会做。

根据所公开的技术的各种示例实施方式，掩模层504可以是支持掩蔽作用的任何厚度的。材料和厚度的选择的掩模层504可以考虑热性能，因为理想的是固体和空隙区域应类似地传送热变化到元件。

图8还示出了力的扩展，可以提供给集中力量到掩模层504的实心区域，并防止施加在掩模层 504的开口区域的力到达压电元件520扩展层502上的力层502可以具有足够的刚性不变形向下进入掩模层504的空区域，并导致热唯一区域的不希望的机械刺激，即使外力刺激浓缩过的空隙。

根据某些实施方式中，扩散层502上的力可以由任何可成形的刚性材料制成。理想的是，扩散层502上的力增强了热传递的相似度成压电元件520。实施例的两个区域，扩展层502上的力可以是金属的具有大的比热和热导率。这样的材料可被用于在空间上均匀化的热传递和减缓任何快速热瞬变。

所述的力扩散层502，掩模层504和压电元件520的形式，如图所示的垂直堆栈。5.在一个示例实现中，该堆叠可以搁在其形成底部力吊具刚性基底506。刚性基片506可以是电路板，其与压电元件520被电仅仅通过接触或通过导电粘接剂连接的，或者可以是一些其它表面如果连接方法以其它方式布置。

如果连接方法不需要分段电极以与刚性基础506接触，则在某些实施例中，压电元件520和掩模层504的相对位置可以被切换。掩模层504，例如，可被图案化，并且如上所述对齐，但可以定位在压电元件520和底部刚性基座506之间。然后将力扩散层502可以跨过压电的整个顶部施加力从刚性基506元件520，但反力可能会感觉到只有在掩模层504是实心的。

根据一个示例实现中，设计的目标是有压电元件520响应的两个段相同地热瞬变。因为面膜的实心和空心地区将不同传递热量，并且由于压电元件的热段只可从力扩散层看到直接的热辐射，可以采取一些措施来实现这一目标。一个量度是调整两个压电元件段的相对尺寸。例如(如示于图5 和7)在第二导电区域304和第三导电区域306的相对面积比可以相应地配置。

图9描述了传感器组件600，其中所述压电元件可以是一个完全封装的和自包含压力检测传感器的一部分。图9示出了示例三维传感器组件600与页面上垂直取向的z维度的垂直截面。在xy平面中，传感器组件600和它的内部元件可以是矩形的(如在图7)，但也可具有任何形状，包括但不限于圆形，环形等。

如在本示例实施例中所示，力扩展502和504层的层被示出在压电元件的顶部部分掩模。在示例实现中，压电元件可以使用导电性粘接剂602连接到导电垫片在印刷电路板604(PCB)606。在一个示例实现中，PCB 606可以包括电路组件608，其包括测量电路类似于电路200如示于图2。在所公开的技术的某些示例实现中，上面提及的元素可以被设置成保护壳体610在一个示例实施方式中，壳体610可以是定制的注射模制塑料部件。在外壳610的空腔可以被配置成接收电路元件 608，例如，印刷电路板606的底表面上，以允许PCB 606坐平。在一个示例实现方式中，壳体610 的下侧可以具有类似于在组件的顶部扩展层502上的力的刚性力接收板612。在另一示例实现方式中，壳体610可以由足够的刚性以接收和不接收板612分配力。

对于在恶劣环境提高可靠性，在壳体610的顶部边缘可以与基本上柔性填缝或其它有机硅密封剂密封。可能所有部件的组装过程中被引入密封剂到外壳以便它填充部件之间的间隙空间，或者它可以在珠在所述壳体的顶部唇缘和顶部力扩散层的横向边缘之间施加。

图中未示图9是金属丝，其可以包括至少功率，接地和信号线。在一个示例实现方式中，这些线可以通过在壳体610的侧面上的槽进入，并焊接到焊盘上的PCB的下侧。

图10是示出另一个按力检测器系统650实施例的横截面侧视图示图，根据本发明的示例性实施方式所公开的技术。在该示例实现中，压电传感器元件380(如以上参考图6所讨论的)可以在该示例实现中被利用。在这个例子中按力检测器系统650实施例中，顶部致动器660可以被放置在接触与压电传感器元件380的一部分，例如，使得顶部致动器660的凸缘664是连通的顶表面压电层 301，并且使得顶部力集中区域670与第二导电区域382和与第一导电区域381接触对准。

根据一个示例实施方式所公开的技术的，顶部致动器660还可以包括可以被配置为允许一个力施加在顶部致动器660以弯曲悬臂区域的悬臂区域662 662使得顶力集中区域670压缩该压电层301 主要在下方的区域(或对准)的顶力集中区域670如先前所讨论的，并且根据一个示例性实施方式所公开的技术，通过顶部致动器传递热刺激660和顶力集中区域670可以耗散和通过第一导电区域381蔓延到对应于第二导电区域382和第三导电区域386的压电层301的那些区域中，例如，使热响应可被最小化。

根据一个示例性实施方式所公开的技术，并示于图作为。如图10所示，致动器顶660还可以包括支撑区域615上侧可与前后力接收板612被连接，例如，以保持按力检测器系统650一起。在一示例实现中，这可以允许顶部致动器660以保持压电传感器元件380和印刷电路板606在抵靠后力接收板612，这可能会导致顶力集中区域670压靠第一导电区域381的压缩(传播热激发)，而进一步压缩在压电层301的致动力基本上局限在压电体层301的中间区域。

根据一个示例性实施方式所公开的技术，当顶部致动器660被连接到后力接收板612(例如，经由支撑615)的凸缘664可作用以保持所述第四导电区域390经受机械的预加载力，以保持确保PCB电极604对第四导电区域390的接合，例如，通过导电性粘接剂602根据一个示例性实施方式所公开的技术，机械预负载可以被施加时顶部致动器660和后力接受板612使用超声波焊接，粘合剂粘合，或其它方式结合在一起。

在示例实现中，一个或多个第二导电区域382的，第三导电区域386，和第四导电区域390可以电连接到对应的电极的印刷电路板604(PCB)606。在一个示例实施方式中，导电区域可以通过导电粘合剂602中。在某些示例实现中被连接到电极604，PCB 606可具有附加的电子部件608安装在其上(如电气部件如图3所示)。根据一个示例性实施方式所公开的技术的，后力接收板612可以至少部分地支撑在PCB 606的一部分，并且其可以包括切口或凹陷区域，以允许室为PCB 606上的电组件608中示例实现，后力接收板612可包括底力集中区域613附近的中央部，并与所述压电传感器元件380的第二传导区域382对齐。在一个示例实现中，一个或多个顶端力集中区域670的和底部的力集中区域613可包括一个凸起的形状，诸如十字形，或其它图案。

根据一个示例性实施方式所公开的技术的，压电层301可以具有约50微米与约100微米之间的厚度。在某些示例实现中，制造公差的各种壳体部件，如顶致动器660和后力接收板612可以是+/- 50微米。因此，所公开的技术的某些示例实现中可利用预压，如上面所讨论的，为了避免间隙在各个层，同时确保在层间良好的电接触。

根据一个示例性实施方式所公开的技术，机械输入力的阻尼和按力检测器的其它特性可以通过几何设计和材料的选择来控制。例如，致动器顶部660，悬臂662区域，和/或所述凸缘区域664的杨氏模量特性可以被选择为在特定区域中提供预定的刚度，而在其他用户提供了灵活性。根据一个示例实施方式所公开的技术的，顶力集中区域670和/或底部强制集中区域613可以比第一导电区域 381，使得硬得多当施加力的刺激，仅内部中心区域压电层301将被压缩。

图11是示出另一按力检测器系统680(在包装前)的横截面侧视图示图，根据本发明的示例性实施方式所公开的技术。该示例实现可以类似于按力检测器系统650实施例中，如上面描述的和在图中所示。如图10所示，但是，而不一定需要一个前后力接收板(如板612和/或底部强制集中，如图10中所示区域613)，因为这些部件可以通过在包装外壳中处理的功能，并且将参考图下面讨论。图12-图14。此外，并且根据本发明的示例性实施方式所公开的技术，(如凸缘664，如图10 中所示)的凸缘区域可以被消除以避免或减少机械错位。例如，壁架的消除可能有助于降低顶部驱动器660的公差和精度要求。此外，在除去凸缘的可能有助于增加力传递灵敏度，因为较少的材料将需要被压缩以激活检测器。在示例实现中，与按力检测器系统680相关联的PCB 606可以包括(或与之通信)，其包括类似于电路251中的测量电路的电路组件609，如图所示。2B1。与按力检测器系统680相关联的PCB 606可以包括(或与之通信)的电路组件609，包括测量电路类似于电路251，如图4。与按力检测器系统680相关联的PCB 606可以包括(或与之通信)的电路组件609，包括测量电路类似于电路251，如图4。

根据一个示例性实施方式所公开的技术中，按按力检测器系统680可以包括粘合剂和/或密封垫设置在所述顶部致动器660(和/或悬臂区域662)和PCB 606。在某些699之间示例实施方式中，粘合剂/衬垫699可以提供额外的稳定性和/或附加的环保用于压电传感器元件组件694接合。

再次参考图11，并且根据一个示例性实施方式所公开的技术中，按按力检测器系统680可以包括顶部致动器660和的压电传感器元件组件694间隔的第一导电区域381之间的间隔件671可以 671充当顶力集中区域(类似于顶力集中在图所示的区域670。10)。在示例实现中，间隔件671可以从所选择的材料具有的机械性能，可以从致动器顶部660和/或悬臂区域662在一示例实现中，间隔物671的材料不同可以提供机械预制成-load和/或静态的力，以确保顶部外壳和压电元件之间的良好物理接触。在一个示例实现，间隔件671可提供力在外部力的刺激超过压电元件的力检测范围的应用阻尼。在一些示例实现中，间隔件671可以被固定在适当位置用粘合剂或其它机械接合方法。

根据一个示例实施方式所公开的技术的，间隔物671的材料可以被其特征在于，可以从外部包装/模制和/或杨氏模量和顶罩或不同杨氏模量(或肖氏A硬度计)计致动器660在某些示例实现中，当突出顶部部分致动器660由致动器或者直接压间隔物671的材料可以被选择用于所需的机械行程，位移和/或压缩。在某些示例实现方式中，致动器顶660的突出顶部部分可以不存在，或可以凹进，以避免意外致动。在一些示例实现中，间隔件671的杨氏模量可以是在约0.01GPA至约0。为1GPa (或具有类似的应力-应变曲线为橡胶)。在一些示例实现中，间隔件671的杨氏模量可以在大约为0.1GPa到大约为1.0GPa的范围内(或具有类似的应力-应变曲线为低密度聚乙烯)。在一些示例实现中，间隔件671的杨氏模量可以在大约为0.5GPa到大约为1.0GPa的范围内(或具有类似的应力-应变曲线为高密度聚乙烯)。在某些示例实现中，间隔件671的杨氏模量可以是在约为1.0GPa 至约为1.5GPa(或具有类似的应力-应变曲线为聚丙烯)。在某些示例实现中，间隔件671的杨氏模量可以是在约为1.5GPa至约3.0GPA(或具有类似的应力-应变曲线为PET，尼龙，或皮革)。在其中最大的力传递期望的应用，在约为3.0GPa的范围内的刚性材料至约300GPA(或更大)，如丙烯酸，碳纤维，或金属可以用于间隔件671在某些示例实现中，间隔件671的杨氏模量可以在大约为0.1GPa的范围至大约为2.0GPa。

图12是示出了包装的按力检测器系统690实施例的横截面侧视图示图，根据本发明的示例性实施方式所公开的技术。在某些实现方式中，压电传感器元件组件694可被安装在外壳695在其他示例实现中，外壳695可以在压电传感器元件组件694周围被模制，例如，以提供围绕组件694封装在某些示例实现中，外壳695可以包括用于路由选择的应变消除697和保护布线698在某些示例实现中，外壳695可包括封装材料或支架696用于支撑PCB的压电传感器元件组件694的606，和用于外壳695内定位所述按力检测器组件在这方面，支座696(和/或密封材料或与模压外壳695相关联的其他形式填充材料)可以用作底部力集中区域，如如前所述。根据一个示例实施方式所公开的技术，外部模制可被用于实现特定应用的物理外形(形状和尺寸)，特别是在精密的机械接头被期望或需要的情况下。外部模制可被用于实现特定应用的物理外形(形状和尺寸)，特别是在精密的机械接头被期望或需要的情况下。外部模制可被用于实现特定应用的物理外形(形状和尺寸)，特别是在精密的机械接头被期望或需要的情况下。

在某些实施方式中，外壳695可以包括可选的特征，诸如锥形区691附近和/或与致动器顶660 在某些示例实现一体化时，致动器顶部660可以通过孔突出在外壳695。在一些实施方式中，致动器顶部660可以与外壳695例如被集成，在某些实施方式中，致动器顶660可以用作外壳695的顶部在该示例实现中，顶部致动器660可以被密封到外壳695的底部部分，并且可以利用支座696，包封，粘合剂和/或密封垫699对准和/或密封所述按力检测器系统690和保护压电传感器元件组件 694。

图13是3D分解图的按力检测器系统690的图示，根据本发明的示例性实施方式所公开的技术。间隔物671，如以上所讨论的，在虚线圆中示出。

图14是组装的按力检测器系统690的一个三维图，根据一个示例性实施方式所公开的技术。参考图4和图11-图14，使用外壳695(具有相关的包装，成型，和/或封装)与分布式电子电路可以允许与温度补偿可重构力感测换能器沿。例如，使用外部封装/模制的可被用来实现不同的外部形状 /尺寸/约束内体积解决可能受益于或需要精确的机械组件的应用程序/嵌合压电传感器元件组件694 的在某些示例实现，不同的外部封装/成型也可定制恶劣的环境条件。根据一个示例实施方式所公开的技术，相同的内部换能器模块(例如图中所示的按力检测器系统680。图11)可以产生用于多个应用和外部封装/模塑695可被修改为特定的应用。此外，如参照图8所讨论。2B1，电子可以是可重新配置的和/或模块化的，以提供具有不同的微控制器和/或电子接口的兼容性。电子可以是可重新配置的和/或模块化的，以提供具有不同的微控制器和/或电子接口的兼容性。电子可以是可重新配置的和/或模块化的，以提供具有不同的微控制器和/或电子接口的兼容性。

图15是表示另一按力检测器系统665实施例的部分分解横截面侧视图，根据本发明的示例性实施方式所公开的技术。在该示例实现中，前后力接收板612可以包括可以被用来连接到顶部驱动器 661，以提供预加载，如上面参考图5所讨论的支撑616。6B。在某些示例实现方式中，单独的致动器顶部661既可以在组装过程中或在组装之后被结合到按力检测器系统665的其余部分，例如，在该领域。

图16是示出另一压检测器系统680实施例的横截面侧视图示图，根据本发明的示例性实施方式所公开的技术。与在图中所示的检测器系统650的描绘。如图10所示，这不一定是按比例绘制，图 16示出了相对于彼此的各种组件的一个例子的规模，如可以在一个实际的传感器一起使用。例如，压电传感器组件699，如在图中所示。图16可以包括一个压电传感器元件的相应部件的全部(或大部分)(如压电传感器元件380和相关的部件381 382 386390 602 604 606，如示于图10)。

在该示例的压力检测器系统680的实施例中，例如顶部致动器660可以放置为与压电传感器组件699的一部分接触，使得顶部力集中区域670与底部力在一个示例性实施方式中，顶部力集中区域670和底部力集中区域613中的一个或多个可以包括凸起形状，例如十字形或其他图案(未示出) 以进一步集中如前所述，将压力施加到压电传感器组件699的期望区域(例如，在中心区域内)。

根据一个示例性实施方式所公开的技术中，按按力检测器系统680的致动器顶部660还可以包括悬臂区域662，如先前所讨论的。其可以被配置成允许力的悬臂区域662施加在顶部致动器660 以弯曲悬臂区域662，例如，以提供压缩力到压电传感器组件699的所需区域，同时保持结构的完整性系统680在一个示例实现中，一个或多个空隙区域622可以在顶部致动器660例如被定义，空隙区域622的尺寸，与悬臂区域662的尺寸一起，可以被配置为提供一理想的刚度和弹性。

根据一个示例性实施方式所公开的技术中，按按力检测器系统680的致动器顶部660可包括凸缘部分664，如先前所描述。在一个示例实施方式中，凸缘部分664可构造成用于与所述压电传感器组件699的顶表面上。在一个示例实现中，凸缘部分664可在压缩保持压电传感器组件699的外侧部分靠在下支持区域616。在一个示例实施方式中，外支撑区域615可被结合到刚性力接收板612 以密封单元和/或提供预加载。

根据一个示例实施方式所公开的技术中，按按力检测器系统678的一个或多个空腔部分(和/ 或先前所描述的按力检测器系统600 650 665)可填充有密封剂681，例如，保持了湿度和/或保持传感器防水。例如，在接收板612和在印刷电路板上的部件之间的底部的空气腔(如压电传感器组件699的一部分)可以被包封681.在某些示例实现中，传感器元件下方的空隙区域可被封装681. 在某些示例实现中，密封剂681可能比周围材料有不同的杨氏模量。在某些示例实现中，顶部空气腔可填充有弹性体材料，使得最小的力将被转移到该压电传感器组件699的某些部分，例如，除区域与顶力集中区域670和底部力-共-对准浓缩区域613在实践中，顶部空气腔可填充有空气。

在某些示例实现中，密封剂681可以被用于保持了湿度和/或保持传感器防水。例如，在接收板 612和压电传感器组件699的印刷电路板之间的底部的空气腔可以被封装681.正如前面所讨论的，一个或多个空腔部分还可以包括电子部件(未示出)。

图17是根据所公开的技术的示例实现的方法700。在步骤702中，方法700可以包括利用传感器元件感测力变化和/或压力变化，该传感器元件包括：压电层，包括：与第一层连通的第一表面，第一层包括第一导电区域；以及与第二层连通的第二表面，所述第二层包括：第二导电区域；第三导电区域；以及分隔第二导电区域和第三导电区域的第一非导电空隙区域；其中所述第一导电区域的面积相对于所述第三导电区域的面积被配置成大体上减小所述第一导电区域，所述第二导电区域和所述第三导电区域中的两个或更多个导电区域之间的热致电压变化，以响应相应的温度变化的压电层的至少一部分。在步骤704中，方法700可以包括响应于感测而输出力变化或压力变化的指示

在一示例实施方式中，热刺激施加到第一导电区域381可以被传播到对应于第一导电区域381 的重叠与第二382和第三386导电的压电体层301的部分的一部分区，以减少热感应电压变化。

根据所公开的技术中，力和/或压力变化由传感器元件检测到的某些示例实现中可被转化为用于输出的可测量的指示和/或信号，如上面参考图1讨论。2。例如，压电层301上的电荷分离可通过机械刺激(如力或压力变化)并且这样的电荷分离来诱导可反过来，感应出电流在连接到该压电层的两侧上的电路301.根据所公开技术的某些示例实现中，感应电流可被用作输入到一个或多个电子电路，在那里它可被转换(例如，在电压)，放大，调节，过滤，整流，测等，并用于产生输出指示或信号利用。已知的那些技术人员所熟知的其他电子电路可以在不脱离所公开的实施例的范围的情况下可以使用。

在一示例实现所公开的技术，在第二导电区域304是一个内部区域，并且其中所述第三导电区域306是至少部分地包围所述第二导电区域304的外侧区域。

在一示例实施方式中，压电体层301被配置为产生可测量的电压差340，350，两个或更多个第一305，第二304个第三导电区域306响应于一个相应的力的变化或压力变化之间360施加在第一表面310或第二表面330。在一个示例实施方式上，第一导电区域305基本上覆盖所述第一表面310。

根据一个示例实现中，一个或多个第一305，第二304个第三导电区域306包括在与压电层301 在某些实施例中紧密接触的导电材料层，所述导电材料可以是有机材料，聚合物，金属，透明导电性金属氧化物，石墨烯，碳纳米管(CNT)，金属纳米棒，金属颗粒，或金属氧化物颗粒，或它们的混合物。在示例实现中，一个或多个第一305，第二304和第三导电区域306包括在与压电层301 紧密接触的导电粘合剂。

某些示例实施方式可以进一步包括力传播层502；与力传播层502的至少一部分连通的掩模层 504；以及与掩模层504的至少一部分连通的压电元件320。

如参照图2--7所讨论。图10-16，所公开的技术可以包括具有压电层301的传感器元件实施方案中，其可以包括第一表面310连通的第一层303，包括第一导电区域381，其中，第一导电区域 381的第一层303覆盖至少一个中心部分中的第一表面310的压电层301可包括第二表面330连通于第二层307第二层307可包括第二导电区域382，第三导电区域386和第一分离第二导电区域 382和第三导电区域386在一个示例实施方式中，第一导电区域381的区域不导电的空隙区域384 中的相对大小被配置为将第三导电区域的面积大幅度减少热两个或更多个第一381，第二382和响应于所述压电体层301的至少一部分的相应的温度变化386个第三导电区域之间诱导的电压变化。

在某些示例实现中，热刺激施加到第一导电区域381被扩展到对应于第一导电区域381的重叠与第二382和第三386个的导电区域的压电体层301的部分的一部分以减少热感应电压的变化。

在某些示例实现中，第二导电区域382是一个内部区域，和第三导电区域386是至少部分地包围所述第二导电区域382的外侧区域。

在一示例实施方式中，压电体层301被配置成产生两个或更多的第一381，第二382和响应于一个相应的力变化或压力变化第三386个的导电区域的第一表面之间施加之间可测量的电压差310 和第二表面330。

在一示例实施方式中，第二层307还包括围绕第三导电区域386的第四导电区域390和第二非导电空隙区域388至少部分地分离所述第四导电区域390和第三导电区域386在一个示例实现中，第四导电区域390与第三导电区域386电连通。

在一个示例实现中，第二导电区域382被布置在所述传感器元件的中央部分，所述第一非导电空隙区域384包围第二导电区域382，以及第三导电区域386围绕第一非导电空隙区域384。

在一个示例实现中，一个或多个第一，第二和第三导电区域可以包括在与压电层紧密接触的导电材料。在某些示例实现方式中，导电材料可以是各向同性的导电粘合剂。

如参照图2-7所讨论。图10-16，所公开的技术可包括传感器系统，其包括力聚集层660，力接收板612；并且在通信的压电元件699具有至少一个集中的力的部分层660和力接收板612的压电元件699可包括压电层301与相关的部件，如上述那样。

在某些示例实现中，传感器系统的压电元件699还可以包括具有对应的印刷电路板606的电极 604电连通的至少第二导电区域382和第三导电区域386。

在某些示例实现中，导电性粘接剂602可以加入该电极604与至少第二382和第三386的导电区域。

根据一个示例性实施方式所公开的技术的，浓缩层660上的力可以被配置为施加的压力传递到第一导电区域381的中心部分和压电层301的相应部分。

如所讨论的，热刺激施加到第一导电区域381可以被传播到对应于第一导电区域381的重叠与第二382和第三386个导电区域到压电层301的部分的一部分降低了热感应电压的变化。

在某些示例实现中，第二导电区域382是一个内部区域，并且其中所述第三导电区域386是至少部分地包围所述第二导电区域382的外侧区域。

在一示例实施方式中，压电体层301被配置成产生两个或更多的第一381，第二382和响应于一个相应的力变化或压力变化第三386个的导电区域的第一表面之间施加之间可测量的电压差310 和第二表面330。

在某些示例实现中，第二层307还可以包括围绕所述第三导电区域386的第四导电区域390和第二非导电空隙区域388至少部分地分离所述第四导电区域390和第三导电区域386.在一个示例实现中，第四导电区域390与第三导电区域386电连通。

在一个示例实现中，第二导电区域382被布置在所述传感器元件的中央部分，所述第一非导电空隙区域384包围第二导电区域382，以及第三导电区域386围绕第一非导电空隙区域384。

在某些示例实现中，一个或多个第一，第二和第三导电区域包括与所述压电体层紧密接触的导电材料。根据一个示例实施方式所公开的技术中，导电材料可包括一种或多种有机材料的，聚合物，金属，透明导电性金属氧化物，石墨烯，碳纳米管(CNT)，金属纳米棒，金属颗粒，或金属氧化物颗粒，或它们的混合物。

图18是方法800，根据一个示例性实施方式所公开的技术。在步骤802中，方法800可以包括确定用于按力检测器的形状因数的要求。在步骤804中，方法800可以包括布置在连通的配置间隔物具有压电传感器元件的至少一部分。在步骤806中，方法800可以包括设置在通信的致动器与可配置间隔物。在步骤808中，方法800可以包括封装，基于所确定的形状因数的要求，压电传感器元件组件和在壳体中的可配置间隔物。

在某些示例实施方式中，压电传感器元件组件可以包括具有第一表面和第二表面的压电层；设置在所述压电层的所述第一表面的至少中心部分上的第一导电区域；设置在所述压电层的所述第二表面的至少中心部分上的第二导电区域；以及温度传感器，被配置为测量压电传感器元件组件的至少一部分的温度。

在某些示例实现方式中，致动器可以被配置成接收外部力和间隔件可以被配置为至少接收的外部力的一部分传递到压电传感器的第一导电区域的至少一部分元件组件。

在某些示例实现中，壳体可包括至少所述致动器的至少一部分。

根据所公开的技术的示例实施方式，可配置隔离物的特征在于约0.5GPa至约1.5GPa范围内的杨氏模量。根据所公开的技术的示例实施方式，可配置间隔物的特征在于约0.1GPa至约2.0GPa范围内的杨氏模量。

根据一个示例实现中，所公开的技术包括可配置的按力检测器系统，该系统可包括外壳695和设置在壳体695中的示例实现的压电传感器元件组件694中，压电传感器元件组件694可包括压电层具有第一表面和第二表面301；第一导电区域381设置在至少一个中央部分的压电层301的第一表面上；第二导电区域382设置在压电层301的第二表面的至少一个中心部分；和温度传感器R8，(参见图4)被配置为测量所述压电传感器元件组件694的至少一部分的温度。压电传感器元件组件694 可在通信inclulde可配置的间隔件671与压电传感器元件组件694的第一导电区域381和与所述可配置的间隔件671的致动器690中的通信。在一个示例实现中，该致动器690可以被配置以接收外力，和间隔件671可以被配置为至少接收的外部力的一部分传递到压电传感器元件组件694的第一导电区域381的至少一部分。根据示例实施公开的技术，第一导电区域381的面积可以在相对大小被配置成至少在第二导电区域382的面积显着减少响应中的至少一个对应温度变化的第一和第二导电区域之间的热引发的电压变化压电层的至少一部分。在一示例实施方式中，压电传感器元件组件 694可以被配置为输出所接收的外部力的指示，并输出所述压电传感器组件694的至少一部分的温度的指示。并输出压电传感器组件694的至少一部分的温度的指示。并输出压电传感器组件694的至少一部分的温度的指示。

在一示例实施方式中，压电传感器元件组件694还可以包括设置在压电层301的第二表面上的第三导电区域386，第三导电区域386可以与第二导电区域382通过一个分隔第一非导电空隙区域，以进一步降低两个或更多响应于所述压电层的至少一部分的相应的温度变化，第一，第二和第三导电区域之间的热引发的电压的变化。

在一示例实施方式中，热刺激施加到可以扩散到对应于所述第一导电区域的重叠与所述第二和第三导电区域，以减少热的压电层的部分中的第一导电区域的一部分诱导的电压变化。

在一个示例实现中，第二导电区是内部区域，和第三导电区域是至少部分地包围所述第二导电区域的外部区域。

根据一个示例性实施方式所公开的技术的，可配置的按力检测器系统可以进一步包括围绕所述第三导电区域的第四导电区域和第二非导电空隙区域至少部分地分离所述第四导电区域和第三导电区域。在某些示例实现中，第四导电区域与所述第三导电区域电连通。

根据一个示例性实施方式所公开的技术，该压电层可以被配置为产生之间的至少响应于对应的力的变化或压力变化的第一和第二导电区域的第一表面和之间施加的可测量的电压差第二表面。

在某些示例实现中，外壳695可以包括至少所述致动器690的一部分。

在某些示例实现中，壳体695可配置为一个预先确定的形状因数。

在某些示例实现中，壳体695可包括一个或多个支架和密封材料的用于支撑至少所述压电传感器元件组件694的一部分。

在某些示例实现中，可配置压力检测系统还可以包括被配置为与和电子测量系统252进行通信的电子电路609。

在某些示例实现中，压电传感器元件组件还可以包括具有对应的电极电连通的至少第二导电区的印刷电路板。

在某些示例实现中，导电性粘接剂602可以利用与至少所述第二和第三导电区域加入电极。

在某些示例实施方式中，可配置间隔物671的特征在于约0.1GPa至约1.0GPa范围内的杨氏模量。

在某些示例实施方式中，可配置间隔物671的特征在于约1.0GPa至约1.5GPa范围内的杨氏模量。

在某些示例实施方式中，可配置间隔物671的特征在于约1.5GPa至约3.0GPa范围内的杨氏模量。

在某些示例实施方式中，可配置间隔物671的特征在于约3.0GPa至约300GPa范围内的杨氏模量。

在某些示例实施方式中，可配置间隔物671的特征在于约0.1GPa至约2.0GPa范围内的杨氏模量。

根据示例实施方式，可以提供某些技术效果，例如创建某些系统和提供力和/或压力传感器，其具有降低的热响应的方法。所公开的技术的示例性实现可以提供一种提供系统和方法用于减少与制造的力和/或压力传感器相关联的尺寸和/或成本的进一步的技术效果。

在整个说明书和权利要求，许多具体细节进行阐述。然而，这是可以理解的是该公开技术的实现可以在没有这些具体细节来实现。在其他实例中，公知的方法，结构和技术没有被详细示出，以免模糊对本说明书的理解。对“一个实施方式”，“实施方式”，“示例实施方式”，“各种实施方式”等的引用指示如此描述所公开的技术的实施(多个)可以包括特定的特征，结构或特性，但不是每一个实施必须包括该特定的特征，结构或特性。此外，“在一个实施”一词的重复使用并不一定是指相同的实现，虽然它可能。

在整个说明书和权利要求中，以下术语采取至少含义本文明确相关联，除非上下文另有明确规定。“连接”一词是指一个功能，特征，结构，或特性被直接结合到或与另一种功能，特征，结构，或特性的通信。“耦合”的术语是指一个功能，特征，结构，或特性被直接或间接地接合到或通信与另一个功能，特征，结构，或特性。术语“或”旨在表示包含性“或”。此外，术语“一”，“一个”和“所述”旨在表示一个或多个，除非另有指定或从上下文中明确得知其针对于单数形式。

如本文使用的，除非另有说明的U序数形容词SE“第一”，“第二”，“第三”等来描述共同的对象，仅仅指示类似对象的不同实例被称为，并且不旨在暗示如此描述的对象必须处于给定的顺序，无论是时间，空间上，等级，或以任何其他方式。

虽然所公开的技术的某些实现方式已经结合目前被认为是最实用的各种实施方式进行了描述，但是应当理解的是，所公开的技术是不被限于所公开的实施方式，但对相反，本发明旨在覆盖各种修改和包括在所附权利要求书的范围内的等同布置。虽然本文采用了特定的术语，但是它们仅以一般和描述性意义上使用，而不是为了限制的目的。

本书面描述使用实例来公开本公开的技术的某些实现中，包括最佳模式，并且还使任何本领域技术人员能够实践本公开技术的某些实现方式中，包括制造和使用任何装置或系统，以及执行任何结合的方法。所公开的技术的某些实现中的可专利范围由权利要求限定，并且可包括想到的这些领域的技术人员在其他实施例。这样的其它实例旨在处于权利要求的范围之内，如果它们具有不与权利要求的字面语言不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差异的等效的结构元件。

Claims (20)

1.一种可配置的按力检测器系统，包括：

壳体；

压电传感器元件组件设置在所述壳体中，压电传感器元件组件，包括：

具有第一表面和第二表面的压电体层；

具有第一导电区域设置在至少一个中心部分的第一表面压电层；

具有第二导电区域设置在至少一个中心部分的第二表面压电层；和

配置为测量所述压电传感器元件组件的至少一部分的温度的温度传感器；

可配置的间隔件与所述压电传感器元件组件的第一导电区域的通信；

在通信的致动器与可配置间隔件，其中所述致动器被配置为接收外力，并且其中所述间隔物被配置成至少所接收的外部力的一部分传递到压电的第一导电区域的至少一部分传感器元件组件；和

其中，第一导电区域的面积在相对大小被配置成至少在第二导电区域的面积显着减少响应于至少一个部分的对应温度变化的第一和第二导电区域之间的热引发的电压变化所述压电层的；

其中，所述压电传感器元件组件被配置为输出所接收的外部力的指示，并输出所述压电传感器组件的至少一部分的温度的指示。

2.如权利要求1所述的压电传感器元件组件还包括设置在压电层，通过第一与第二导电区域分离的第三导电区域的第二表面上的第三导电区域的配置的按力检测器系统非导电空隙区域，以进一步降低两个或更多响应于所述压电层的至少一部分的相应的温度变化，第一，第二和第三导电区域之间的热引发的电压的变化。

3.根据权利要求2，其特征在于，施加到所述第一导电区的一部分的热刺激被扩展到对应于所述第一导电区域与所述第二和第三导电区域的重叠压电层的部分的配置的按力检测器系统以减少热感应电压的变化。

4.根据权利要求2，其中所述第二导电区是内部区域的配置的压力检测器系统，并且其中所述第三导电区域是至少部分地包围所述第二导电区域的外部区域。

5.如权利要求2所述的可配置的按力检测器系统，还包括：

围绕所述第三导电区域的第四导电区域；和

一第二非导电空隙区域至少部分地分离所述第四导电区域和所述第三导电区域；

其中，所述第四导电区域与所述第三导电区域电连通。

6.权利要求1，其中所述压电层被配置成产生至少响应于一个相应的力的变化或压力变化的第一和第二导电区域之间的可测量的电压差的可配置的按力检测器系统中的第一表面和第二施加之间表面。

7.根据权利要求1，其中，所述壳体包括至少所述致动器的一部分的配置的压力检测器系统。

8.根据权利要求1所述的可配置的按力检测器系统，其中所述外壳是可配置为给定的形状因数。

9.根据权利要求1所述的可配置的压力检测器系统，其中，所述壳体包括用于支撑所述压电式传感器元件组件的至少一部分的支架和封装材料中的一个或多个。

10.权利要求1所述的可配置的按力检测器系统，还包括被配置为与和电子测量系统进行通信的电子电路。

11.如权利要求1所述的可配置的按力检测器系统，其中，所述压电传感器元件组件，还包括具有对应的电极电连通的至少第二导电区的印刷电路板。

12.根据权利要求11所述的导电性粘接剂连接电极至少与所述第二和第三导电区域的配置的按力检测器系统。

13.根据权利要求1所述的可配置按压力检测器系统，其中所述可配置间隔物的特征在于约0.1千兆帕斯卡至约1.0千兆帕斯卡范围内的杨氏模量。

14.根据权利要求1所述的可配置按压力检测器系统，其中所述可配置间隔物的特征在于约1.0千兆帕斯卡至约1.5千兆帕斯卡范围内的杨氏模量。

15.根据权利要求1所述的可配置按压力检测器系统，其中所述可配置间隔物的特征在于约1.5千兆帕斯卡至约3.0千兆帕斯卡范围内的杨氏模量。

16.根据权利要求1所述的可配置按压力检测器系统，其中所述可配置间隔物的特征在于约3.0千兆帕斯卡至约300千兆帕斯卡范围内的杨氏模量。

17.一种方法，包括：

确定用于按力检测器的形状因数的要求；

在使用压电传感器元件的至少一部分上设置的通信的可配置间隔物；

布置在与所述可配置的间隔连通的致动器；和

包封，基于所确定的形状因数的要求，压电传感器元件组件和在壳体中，其中，所述压电传感器元件组件包括可配置的间隔物：

具有第一表面和第二表面的压电体层；

一个第一导电区域设置在至少一个中央部分的压电层的所述第一表面；

第二导电区域设置在至少所述压电层的所述第二表面的中心部分；和

一个温度传感器，配置成测量所述压电传感器元件组件的至少一部分的温度。

18.权利要求17，其特征在于，所述致动器被配置为接收外力的方法，并且其中，所述间隔件被构造成至少所接收的外部力的一部分传递到压电传感器的第一导电区域的至少一部分元件组件。

19.权利要求17的方法，其中，所述外壳包括至少所述致动器的至少一部分。

20.根据权利要求17所述的方法，其中所述可配置间隔物的特征在于约0.1G千兆帕斯卡至约2.0G千兆帕斯卡范围内的杨氏模量。