CN108491113B - 超声波触控装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种超声波触控装置的制作方法，包括如下步骤：提供一超声感测模组及多个导电接脚，在所述超声感测模组上电连接所述导电接脚；提供一存在开口的模具，将所述超声感测模组固定于所述模具中，使所述导电接脚未与所述超声感测模组连接的一端通过所述开口向模具外延伸；向所述模具中注入封装胶并固化，使所述封装胶包裹所述超声感测模组，所述导电接脚未与所述超声感测模组连接的一端裸露于封装胶之外。本发明还提供一种由该制作方法制作的超声波触控装置。

Description

超声波触控装置及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种超声波触控装置的制作方法以及由该方法制得的超声波触控装置。

背景技术

超声波触控装置有着广泛的应用，在市场中存在较大的需求量，现有的超声波触控装置的制造方法中，需要先注塑成型封装塑料壳，在注塑成型的过程中，同时在封装塑料壳上嵌入导电引脚，导电引脚一端穿透封装塑料壳伸入封装塑料壳定义的容置空间内，另一端位于封装塑料壳外部；然后在导电引脚位于封装塑料壳内的端部点胶；再将封装塑料壳与超声波感测单元进行对位粘合，使导电引脚与超声波感测单元的相应电极电连接。在封装塑料壳上嵌入导电引脚时，导电引脚在塑料壳内的嵌入深度存在一定公差，封装塑料壳与超声波感测单元的贴合过程也存在对位的公差。由于不同的步骤中均存在公差，而多个步骤之后，可能因公差积累而出现结构严重变形甚至无法电导通的情况。

如图1所示，是传统的声波式感测单元的封装过程。导电接脚141预制于封装塑料壳150之上；超声感测模组包括预制且完成堆叠的超声波发射单元110 和超声波接收单元120，以及设置于超声感测模组表面的导电胶132。如图所示，将预装有导电接脚141的封装塑料壳150与超声感测模组进行贴合，封装贴合过程中导电胶132与导电接脚141连接以实现超声感测模组与外部电路的电性连接。

导电接脚141预制于封装塑料壳150时会存在一定的公差，导电接脚141 位于封装塑料壳150内的距离相较于标准距离可能更长或者更短，而后续的贴合过程中，封装塑料壳150与超声感测模组之间的对位也存在公差，可能出现左右不对准或者对位面倾斜的情况。当两种公差累积到一定程度时，就会造成导电胶与导电接脚无法正常电连接。如图2所示，是传统制程中容易出现的3 种无效封装的超声感测模组的例子。

发明内容

本发明提供一种可以有效降低制作公差的超声波触控装置的制作方法。

另，还提供一种由该方法制得的超声波触控装置。

一种超声波触控装置的制作方法，包括如下步骤：

提供一超声感测模组及多个导电接脚，在所述超声感测模组上电连接所述导电接脚；

提供一存在开口的模具，将所述超声感测模组固定于所述模具中，使所述导电接脚未与所述超声感测模组连接的一端通过所述开口向模具外延伸；

向所述模具中注入封装胶并固化，使所述封装胶包裹所述超声感测模组，所述导电接脚未与所述超声感测模组连接的一端裸露于封装胶之外。

一种超声波触控装置，包括超声感测模组、封装胶及导电接脚，所述封装胶包裹所述超声感测模组，导电接脚的一端位于封装胶内且与超声感测模组电性连接，导电接脚未与所述超声感测模组连接的一端裸露于封装胶之外。

本发明的超声波触控装置的制作方法与传统方法的主要差异在于：本发明的超声波触控装置中使用通过模内注胶的方式制作的封装胶替代封装塑料壳，可以先将导电接脚与导电胶粘结，再注入封装胶完成封装，这样就避免了导电接脚嵌入封装塑料壳时的公差。因此，本发明的超声波触控装置有效避免了公差积累，提高了制程的良率。

附图说明

图1为传统方法的超声波触控装置的组装示意图。

图2为传统方法组装后出现公差积累的超声波感测单元的示意图。

图3A～图3D为本发明较佳实施例的超声波触控装置的制作方法结构示意图。

图4为本发明较佳实施例的超声波触控装置的制作方法中使用的模具的剖视示意图。

图5为本发明较佳实施例的超声波触控装置的剖视示意图。

图6A～图6B为本发明超声波触控装置的超声波发射单元的几种实施例的平面示意图。

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

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可以参照附图以及本发明的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或者相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本发明所覆盖的范围。此外，附图用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

第一实施例

本发明较佳实施例的超声波触控装置的制作方法包括如下步骤：

请参阅图3A，步骤S1：提供超声感测模组301，该超声感测模组301包括堆叠设置的超声波发射单元310和超声波接收单元320。

该超声波发射单元310包括第一压电片311、第一电极312以及第二电极 313。第一电极312完全覆盖第一压电片311的一第一表面3112并由该第一表面3112延伸至与该第一表面3112相对的一第二表面3114，第二电极313设置于该第二表面3114上，第二电极313与第一电极312不接触。该超声波接收单元320包括第二压电片321及设置在第二压电片321两侧的第三电极322、第四电极323。超声波发射单元310同时形成有该第一电极312及第二电极313的一侧与超声波接收单元320具有第三电极322的一侧通过第一粘胶331粘结在一起。超声波接收单元320的尺寸较超声波发射单元310的尺寸小，超声波接收单元320大致对应于超声波发射单元310一侧表面的中部区域设置，使得超声波发射单元310靠近超声波接收单元320一侧的第一电极312及第二电极313 至少部分相对于超声波接收单元320裸露，即未被超声波接收单元320覆盖。本实施例中，位于第二表面3114的第一电极312未被超声波接收单元320覆盖。本实施例中，所述第一粘胶330为绝缘胶。

请参阅图3A，步骤S2：在超声感测模组301上电连接导电接脚(Pin)341。

步骤S2可具体包括：提供导电胶332以及导电接脚341，该导电接脚341 可为铜导线或者铜片。在本实施例中，在所述超声波发射单元310靠近超声波接收单元320一侧未被超声波接收单元320覆盖的表面设置两处导电胶332，一处导电胶332设置于第一电极312表面与第一电极312电连接，另一处导电胶 332设置于第二电极313表面与第二电极313电连接，同时在超声波接收单元 320远离超声波发射单元310一侧的第四电极323表面设置一处导电胶332；上述导电胶332可以通过点胶、滴胶等可行的方式制作于预定位置。导电胶332具有良好的导电能力，可与所述第二电极313及第四电极323之间形成电性连接。将3根导电接脚341的一端分别插入一个导电胶332中，使导电接脚341 与超声波发射单元310及超声波接收单元320实现电性连接。

请参阅图3B和图4，步骤S3：提供一模具401，将超声感测模组301固定于模具中。

步骤S3具体包括：提供一种如图4所示的模具401，该模具401内的底部设置有一定位槽402，该定位槽402的尺寸与超声波发射单元310的尺寸相对应。将在步骤32中制作完成的接着有导电接脚341的超声感测模组301放入模具401 之中，超声波发射单元310位于定位槽402中，本实施例中，超声波发射单元 310靠近超声波接收单元320的一端凸伸出定位槽402。定位槽402与超声波发射单元310尺寸对应，二者相互嵌合，保证超声波感测单元固定于模具401中；模具401上方存在一开口403，该开口403为注胶口，导电接脚341向开口403方向延伸并穿过该开口403。

请参阅图3B，步骤S4：向模具401中注入封装胶350，并使封装胶350固化。

提供液态的封装胶350，该封装胶350具有良好的密封能力。将超声感测模组301固定好后，从模具401上方开口处向模具401中缓慢注入封装胶350，封装胶350到达或即将到达模具开口403处时停止注入封装胶350。该封装胶350 可以为有机物，如树脂。

将盛有封装胶350及超声感测模组301的模具401静置或加热以使封装胶 350凝固。液态的封装胶350可静置等待其凝固，也可适当加热使其凝固，加热过程温度不宜过高，以免对超声感测模组造成损伤。凝固的封装胶350包覆该超声感测模组301超出定位槽402以上的部分。

在其他实施例中，封装胶350可以包括第一封装胶351和第二封装胶352，第一封装胶351和第二封装胶352分两次注入，则步骤S4具体包括：

步骤S41：向模具401中注入第一封装胶351，并使第一封装胶351固化。

提供液态的第一封装胶351，该第一封装胶351具有良好的密封能力。将超声感测模组301固定好后，从模具401上方开口处向模具401中缓慢注入第一封装胶351，第一封装胶351逐渐没过第二电极313以及超声波接收单元320，当第一封装胶351没过所有导电胶332(或者说没过导电接脚341与超声感测模组301的电极的连接部)时停止注入第一封装胶351。该第一封装胶351可以为绝缘、绝热、防水气的材质，如环氧树脂、亚克力 、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、硅胶材质等。

将盛有第一封装胶351及超声感测模组的模具401静置或加热以使第一封装胶351凝固。液态的第一封装胶351可静置等待其凝固，也可适当加热使其凝固，加热过程温度不宜过高，以免对超声感测模组造成损伤。凝固的第一封装胶351包覆该超声感测模组301超出定位槽402以上的部分。

步骤S42：向模具401中注入第二封装胶352，并使第二封装胶352固化。

具体地，提供液态的第二封装胶352，该第二封装胶352同样具有良好的密封能力。待第一封装胶351凝固后，从模具401上方开口处向模具401中缓慢注入第二封装胶352，第二封装胶352到达或即将到达模具开口403处时停止注入第二封装胶352。凝固的第二封装胶352对接该第一封装胶351远离超声波发射单元310的一端，并使所述导电接脚341远离超声感测模组301的一端裸露。该第二封装胶352可以为绝缘、绝热、防水气的材质，如环氧树脂、亚克力 、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、硅胶材质等。第二封装胶352可不同于第一封装胶351。

通过与第一封装胶351相同的固化方法固化该第二封装胶352。

当第一封装胶351和第二封装胶352材质不相同时，第一封装胶351与第二封装胶352可以选择具备不同性能的胶材以使封装胶350具备多种属性，例如，用于直接包裹所述超声感测模组301的第一封装胶351应具有更好的绝缘性能，第一封装胶351的硬度应该偏小以增强缓冲性能，而第二封装胶352应倾向于具有更高的硬度以提升抗冲击能力。

请参阅图3C，步骤S5：脱除模具401。

待封装胶350凝固后，使用业界常规的脱模手段对超声感测模组301进行脱模处理，将部分区域包覆有封装胶的超声感测模组301从模具401中取出。

请参阅图3D，步骤S6：在超声感测模组301未被封装胶350包裹的一侧贴合盖板360。

具体地，提供一盖板360，使该盖板360与超声波发射单元310进行贴合。在之前的步骤中，第二电极313、第三电极322、第四电极323均已位于第一封装胶351中，仅有第一电极312裸露在外。使用第三粘胶333将盖板360与第一电极312进行贴合，贴合后使用适当的力对其进行压合。盖板360与第一电极312贴合之后，在超声感测模组301位于第一封装胶351与盖板360之间存在未被封装胶350及盖板360覆盖的裸露部361，为了更好的密封保护该超声感测模组301，则该超声波触控装置的制作方法可进一步包括如下步骤S7。

步骤S7：在该裸露部361涂布第三封装胶353，以使超声波触控装置除导电接脚641一端之外的其余元件均被包裹。

第二实施例

如图5所示，是由上述超声波触控装置的制作方法制得的超声波触控装置 600的结构示意图。

超声波触控装置600包括超声感测模组601、导电接脚641、封装胶650以及盖板660。

超声感测模组601包括超声波发射单元610以及超声波接收单元620。超声波发射单元610包括第一压电片611、第一电极612以及第二电极613。第一电极612完全覆盖第一压电片611的一第一表面6112并由该第一表面6112延伸至与该第一表面6112相对的第二表面6114，第二电极613设置于与第一电极612 完全覆盖的表面相对的表面，如图6A～6B所示，在同时设置有第一电极612及第二电极613的表面上，第一电极612占据的面积小于第二电极613占据的面积，第二电极613与第一电极612不接触；且，超声波发射单元610的形状不受限制，其可以为矩形、圆形等。第一压电片611为一种压电材料，可以为压电陶瓷(piezoelectric ceramics，PZT)，或者聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride， PVDF)。第一电极612和第二电极613为导电材料，可以为导电银浆、金属铜 (金)、氧化铟锡等具有良好的导电能力，在本实施例中，选用可采取涂布方式制作的导电银浆为电极材料。

超声波接收单元620包括第二压电片621及设置在第二压电片621两侧的第三电极622、第四电极623。第二压电片621为一种压电材料，可以为压电陶瓷(piezoelectricceramics，PZT)，或者聚偏氟乙烯(Polyvinylidene fluoride， PVDF)。第三电极622和第四电极623为导电材料，可以为导电银浆、金属铜 (金)、氧化铟锡等具有良好的导电能力，在本实施例中，选用可采取涂布方式制作的导电银浆为电极材料。

超声波发射单元610和超声波接收单元620尺寸不相同，在本实施例中，超声波接收单元620的尺寸较超声波发射单元610的尺寸小。在其他实施例中，超声波发射单元610和超声波接收单元620的尺寸的相对大小可以根据具体需要进行变换。

超声波发射单元610与超声波接收单元620堆叠设置，超声波发射单元610 具有第一电极612及第二电极613的一侧和超声波接收单元620具有第三电极 622的一侧通过第一粘胶631实现粘结。本实施例中，超声波发射单元610的尺寸大于超声波接收单元620的尺寸，超声波接收单元620大致对应于超声波发射单元310一侧表面的中部区域的第二电极613设置，使得超声波发射单元610 靠近超声波接收单元620一侧的第一电极612和第二电极613至少部分相对于超声波接收单元620裸露，即未被超声波接收单元620覆盖。本实施例中，位于第二表面6114的第一电极612未被超声波接收单元620覆盖。在所述超声波发射单元610靠近超声波接收单元620一侧未被超声波接收单元620覆盖的区域设置有两个导电胶632，其大致对称分布于超声波接收单元620的两侧，一处导电胶632设置于第一电极612表面与第一电极612电连接，另一处导电胶632 设置于第二电极613表面与第二电极613电连接，第四电极623远离所述第二压电片621的表面也设置有导电胶632。在其他实施例中，第二电极613上还可以设置多个导电胶632，导电胶632的位置也可以根据具体需要做出改变。在本实施例中，超声感测模组601上一共设置有3处导电胶632。

超声波发射单元610通过第三粘胶633与盖板660粘结，第三粘胶633覆盖第一电极612，盖板660与第三粘胶633贴合。

在本实施例中，第一粘胶631是一种绝缘胶，其可以阻止第二电极613和第三电极622之间发生电串扰；在其他实施例中，第一粘胶631可以是同时包含有导电胶和绝缘胶的复合胶类，这种复合胶类中绝大多数为绝缘胶，仅包含有少量可导电的胶类，这些可导电的胶类可以用于第二电极613和第三电极622 之间接地线路的电性连接。在本实施例中，导电胶632分别设置于第二电极613 和第四电极623表面，作为其他元件与第二电极613和第四电极623实现电接触的媒介。第三粘胶633可以为防水性能较好的胶类，第三粘胶633具有较强的粘附性，使盖板660与超声波发射单元610牢固结合。

每一导电接脚641一端插入导电胶632中并通过导电胶632与第二电极613 和第四电极623实现电接触，另一端朝远离超声波发射单元610的方向延伸，以预留连接端口以便后续与其他电路电接触。在本实施例中，超声感测模组601 上设置有3处导电胶632，对应的，导电接脚641的数量为3条，每一条导电接脚641分别与一个导电胶632电接触。在其他实施例中，导电接脚641的数量可以为多条，或多条导电接脚641同时连接一个导电胶632。

所述封装胶650包括第一封装胶651、第二封装胶652以及第三封装胶653，封装胶650为具备较佳的绝缘防水性能的胶体。在本实施例中，第二电极613、第一粘胶631、导电胶632、超声波接收单元620完全被第一封装胶651包裹，导电接脚641部分被第一封装胶651包裹。第二封装胶652位于第一封装胶651 远离所述超声波发射单元610的一侧，第二封装胶652与第一封装胶651紧密结合。导电接脚641未与导电胶632连接的一端朝向远离超声波发射单元610 的方向穿透第一封装胶651和第二封装胶652。第三封装胶653包裹超声感测模组601未被第一封装胶651、第二封装胶652以及盖板660覆盖的裸露部661，以使超声波触控装置600除部分导电接脚641之外的其余元件均被包裹于封装胶650中。封装胶650包裹超声感测模组601并防止其被水等液体侵袭。

可以理解，在其他实施例中，也可以是超声波接收单元620的尺寸较超声波发射单元610的尺寸大，此时，只要将超声波发射单元610层叠于超声波接收单元620一侧表面的中部区域，使得超声波接收单元620靠近超声波发射单元610一侧的电极相对的两端相对于超声波发射单元610裸露，同样可以分别设置导电接脚641与超声波接收单元620、超声波发射单元610电性连接。

上文中，参照附图描述了本发明的具体实施方式。但是，本领域中的普通技术人员能够理解，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，还可以对本发明的具体实施方式作各种变更和替换。这些变更和替换都落在本发明权利要求书所限定的范围内。

Claims (13)

1.一种超声波触控装置的制作方法，包括如下步骤：

提供一超声感测模组及多个导电接脚，所述超声感测模组包括堆叠设置的超声波发射单元和超声波接收单元，所述超声波接收单元的尺寸较所述超声波发射单元的尺寸小，所述超声波发射单元包括第一压电片、第一电极及第二电极，所述第一压电片包括相对的第一表面和第二表面，所述第一电极由所述第一表面延伸至所述第二表面，所述超声波接收单元包括第二压电片及设置在所述第二压电片两侧的第三电极、第四电极，所述超声波发射单元具有所述第一电极及所述第二电极的一侧与所述超声波接收单元具有所述第三电极的一侧通过第一粘胶粘结在一起，位于所述第二表面的所述第一电极和所述第二电极至少部分相对于所述超声波接收单元裸露，在所述超声感测模组上电连接所述导电接脚：在位于所述第二表面的所述第一电极和所述第二电极未被所述超声波接收单元覆盖的表面设置导电胶，同时在所述第四电极表面设置导电胶，将所述导电接脚的一端插入所述导电胶中；

提供一存在开口的模具，将所述超声感测模组固定于所述模具中，使所述导电接脚未与所述超声感测模组连接的一端通过所述开口向模具外延伸；

向所述模具中注入封装胶并固化，使所述封装胶包裹所述超声感测模组，所述导电接脚未与所述超声感测模组连接的一端裸露于封装胶之外。

2.如权利要求1所述的超声波触控装置的制作方法，其特征在于：所述模具内的底部设置有定位槽，将所述超声感测模组固定于所述模具中时，超声波发射单元位于定位槽，且超声波发射单元靠近超声波接收单元的一端凸伸出定位槽。

3.如权利要求2所述的超声波触控装置的制作方法，其特征在于：向所述模具中注入封装胶并固化的步骤包括：

提供液态的封装胶，从模具上方开口处向模具中缓慢注入封装胶，封装胶到达或即将到达模具开口处时停止注入封装胶；及

静置或加热以使封装胶凝固，凝固的封装胶包覆该超声感测模组超出定位槽以上的部分。

4.如权利要求2所述的超声波触控装置的制作方法，其特征在于：向所述模具中注入封装胶并固化的步骤包括：

向模具中注入第一封装胶，第一封装胶没过所有导电胶时停止注入第一封装胶，并使第一封装胶固化，凝固的第一封装胶包覆该超声感测模组超出定位槽以上的部分；及

向模具中注入第二封装胶，并使第二封装胶固化，凝固的第二封装胶对接该第一封装胶远离超声波发射单元的一端，并使所述导电接脚远离超声感测模组的一端裸露。

5.如权利要求1所述的超声波触控装置的制作方法，其特征在于，进一步包括：

脱除模具后在超声感测模组未被封装胶包裹的一侧贴合盖板。

6.如权利要求5所述的超声波触控装置的制作方法，其特征在于，进一步包括：

在超声感测模组未被封装胶及盖板覆盖的裸露部涂布第三封装胶。

7.一种超声波触控装置，包括超声感测模组、封装胶及导电接脚，其特征在于：所述封装胶包裹所述超声感测模组，所述导电接脚的一端位于所述封装胶内且与所述超声感测模组电性连接，所述导电接脚未与所述超声感测模组连接的一端裸露于所述封装胶之外，所述超声感测模组包括堆叠设置的超声波发射单元和超声波接收单元，所述超声波接收单元的尺寸较所述超声波发射单元的尺寸小，所述超声波发射单元包括第一压电片、第一电极及第二电极，所述第一压电片包括相对的第一表面和第二表面，所述第一电极由所述第一表面延伸至所述第二表面；所述超声波接收单元包括第二压电片及设置在所述第二压电片两侧的第三电极、第四电极，所述超声波发射单元具有所述第一电极及所述第二电极的一侧与所述超声波接收单元具有所述第三电极的一侧通过第一粘胶粘结在一起，位于所述第二表面的所述第一电极和所述第二电极的至少部分相对于所述超声波接收单元裸露，在位于所述第二表面的所述第一电极和所述第二电极未被所述超声波接收单元覆盖的表面设置有导电胶，所述第四电极表面设置有导电胶，所述导电接脚的一端插入所述导电胶中。

8.如权利要求7所述的超声波触控装置，其特征在于：所述封装胶包括第一封装胶和第二封装胶，所述第一封装胶包裹所述超声波发射单元靠近所述超声波接收单元的一端、所述超声波接收单元以及所述导电胶，所述超声波触控装置还包括盖板，所述第二封装胶设置于所述第一封装胶远离所述盖板的一端。

9.如权利要求8所述的超声波触控装置，其特征在于：第一封装胶和第二封装胶分别为环氧树脂、亚克力 、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯及硅胶材质中的一种。

10.如权利要求9所述的超声波触控装置，其特征在于：第一封装胶和第二封装胶材质相同。

11.如权利要求9所述的超声波触控装置，其特征在于：第一封装胶和第二封装胶材质不同。

12.如权利要求7所述的超声波触控装置，其特征在于：该超声波触控装置还包括盖板，盖板贴合于超声感测模组未被封装胶包裹的一侧。

13.如权利要求12所述的超声波触控装置，其特征在于：所述封装胶还包括第三封装胶，所述第三封装胶包裹超声感测模组未被封装胶以及盖板覆盖的部分。

Images