CN109508097A - 触觉反馈模块及其制备方法和触控装置 - Google Patents

触觉反馈模块及其制备方法和触控装置 Download PDF

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Abstract

一种触觉反馈模块，包括电路板以及压电单元。电路板包括间隔设置的第一连接垫以及第二连接垫。压电单元包括压电层、第一电极以及第二电极。压电层具有相对的第一表面以及第二表面，第一表面靠近电路板。第一电极由压电层的第二表面向压电层的厚度方向延伸至压电层的第一表面。第二电极至少形成于压电层的第一表面并与第一电极绝缘间隔设置。电路板分别通过第一连接垫和第二连接垫向第一电极和第二电极施加电压。压电层根据电压产生触觉反馈。还提供该触觉反馈模块的制备方法以及应用该触觉反馈模块的触控装置。

Description

触觉反馈模块及其制备方法和触控装置
技术领域
本发明涉及触控技术领域，尤其涉及一种触觉反馈模块、其制备方法以及应用该触控反馈模块的触控装置。
背景技术
一般，触觉反馈模块包括压电单元以及电性连接该压电单元的电路板。
然而，现有的触觉反馈模块，在可靠度测试中，当电压较高时，压电单元和电路板的电性连接处存在电弧放电现象，使得压电单元无触觉反馈功能。
发明内容
本发明提供一种触觉反馈模块，包括：
电路板，包括第一连接垫以及与所述第一连接垫间隔设置的第二连接垫；
第一各向同性导电胶层，设置于所述第一连接垫上；
第二各向同性导电胶层，设置于所述第二连接垫上；
压电单元，包括：
压电层，具有相对的第一表面以及第二表面，所述第一表面靠近所述电路板；
第一电极，由所述压电层的第二表面向所述压电层的厚度方向延伸至所述压电层的第一表面，并且通过所述第一各向同性导电胶层与所述第一连接垫电性连接；以及
第二电极，至少形成于所述压电层的第一表面，并与所述第一电极绝缘间隔设置，并且通过所述第二各向同性导电胶层与所述第二连接垫电性连接；
其中，所述电路板分别通过所述第一连接垫和所述第二连接垫向所述第一电极和所述第二电极施加电压，所述压电层根据所述电压产生触觉反馈。
本发明还提供一种触控装置，包括盖板以及上述的触觉反馈模块，所述盖板定义有用于输入触控操作的触控面，所述触觉反馈模块设置于所述盖板远离所述触控面的一侧。
本发明还提供一种触觉反馈模块的制备方法，其包括如下步骤：
步骤S1：提供一电路板，所述电路板包括第一连接垫以及与所述第一连接垫间隔设置的第二连接垫，于所述第一连接垫和第二连接垫上分别形成未固化的膜型各向同性导电粘合剂；
步骤S2：提供一压电单元，所述压电单元包括压电层、第一电极以及第二电极，所述压电层具有相对的第一表面以及第二表面，所述第一电极由所述压电层的第二表面向所述压电层的厚度方向延伸至所述压电层的第一表面，所述第二电极至少形成于所述压电层的第一表面并与所述第一电极间隔设置，将所述压电单元层压至所述电路板上；
步骤S3：固化所述膜型各向同性导电粘合剂，分别形成第一各向同性导电胶层和第二各向同性导电胶层，使所述第一电极通过所述第一各向同性导电胶层与所述第一连接垫电性连接，使所述第二电极通过所述第二各向同性导电胶层与所述第二连接垫电性连接。
由于第一电极通过所述第一各向同性导电胶层与所述第一连接垫电性连接，所述第二电极通过所述第二各向同性导电胶层与所述第二连接垫电性连接，使得在较高的电压(例如，2000V-3000V)下，无电弧放电现象的产生，从而保证压电单元可正常工作，仍具有良好的触觉反馈效率。
附图说明
图1为本发明实施例的电子装置的平面示意图。
图2为图1中触觉反馈模块的剖面示意图。
图3为图2中压电单元的俯视图。
图4为图2中压电单元的仰视图。
图5为图2中电路板的俯视图。
图6为图5中电路板沿线VI-VI剖开的剖面示意图。
图7为本发明实施例的触觉反馈模块的制备方法的流程图。
图8至图12为本发明实施例的触觉反馈模块的制备方法的各步骤的示意图。
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
如图1所示，触控装置100包括盖板20以及多个触觉反馈模块10。盖板20定义有用于输入触控操作的触控面21。触觉反馈模块10设置于盖板20远离触控面21的一侧。触控装置100可以为手机、平板电脑、智能穿戴设备(如智能手表)等。
如图2所示，触觉反馈模块10包括电路板11、第一各向同性导电胶层(IsotropicConductive Film，ICF)12、第二各向同性导电胶层13、压电单元14以及绝缘胶层15。
如图2所示，电路板11包括基材111、第一连接垫112以及第二连接垫113。第一连接垫112和第二连接垫113位于基材111的同一表面，且第一连接垫112和第二连接垫113间隔设置。
如图2所示，第一各向同性导电胶层12设置于第一连接垫112远离基材111的表面。第二各向同性导电胶层13设置于第二连接垫113远离基材111的表面。
如图2所示，压电单元14包括压电层141、第一电极142以及第二电极143。压电层141具有相对的第一表面1411以及第二表面1412。第一表面1411靠近电路板11。第一电极142由压电层141的第二表面1412向压电层141的厚度方向延伸至压电层141的第一表面1411。第二电极143由压电层141的第一表面1411向压电层141厚度方向延伸至压电层141的第二表面1412。于另一实施例中，第二电极143也可以仅形成于压电层141的第一表面1411，并与第一电极142间隔设置。
第一电极142通过第一各向同性导电胶层12与第一连接垫112电性连接。第二电极143通过第二各向同性导电胶层13与第二连接垫113电性连接。当触控装置100的触控面21对应触觉反馈模块10的位置被触摸时，电路板11分别通过第一连接垫112和第二连接垫113向第一电极142和第二电极143施加电压，使压电层141根据电压产生震动。
由于第一电极142通过第一各向同性导电胶层12与第一连接垫112电性连接，第二电极143通过第二各向同性导电胶层13与第二连接垫113电性连接，使得当工作在较高的电压(例如，2000V-3000V)时，可以避免产生电弧放电现象，从而保证压电单元14可正常工作，并且具有良好的触觉反馈效率。
于一实施例中，第一各向同性导电胶层12和第二各向同性导电胶层13包括柱状的第一导电颗粒161。第一导电颗粒161为铜(Cu)涂覆的直径为5μm-10μm的柱状TiO2。
于一实施例中，可通过水解四异丙醇钛(titanium tetraisopropoxide)合成柱状TiO2颗粒，然后用Cu涂覆在柱状的TiO2颗粒上，进而形成柱状的第一导电颗粒161。多个柱状的第一导电颗粒161相互交叉形成树枝状结构。多个柱状的第一导电颗粒161相互交叉形成的树枝状结构，有利于避免高压(例如，大于2000V)下产生电弧放电的现象。
于另一实施例中，第一各向同性导电胶层12和第二各向同性导电胶层13还包括球状的第二导电颗粒162。第二导电颗粒162为镍(Ni)涂覆的直径为20μm-40μm的球形树脂。通过控制添加的球状的第二导电颗粒162的量，可调整第一各向同性导电胶层12和第二各向同性导电胶层13的厚度，进而调整触觉反馈模块10的厚度。
如图2所示，第一各向同性导电胶层12和第二各向同性导电胶层13还包括环氧粘合剂163。于一实施例中，将柱状的第一导电颗粒161、球状的第二导电颗粒162以及环氧粘合剂163通过湿化学方法混合并搅拌，然后再将搅拌后得到的混合物通过丝网印刷的方法印刷至一基膜上，采用光波长为365nm的紫外光照射0.5-1秒来进行固化，进而形成膜型各向同性导电粘合剂(film-type isotropic conductive adhesive，ICF)16，以用于制备第一各向同性导电胶层12和第二各向同性导电胶层13。基膜的材质可以为PET。
如图2所示，绝缘胶层15完全填充第一连接垫112和第二连接垫113之间的间隙、第一各向同性导电胶层12和第二各向同性导电胶层13之间的间隙以及第一电极142和第二电极143之间的间隙。于一实施例中，绝缘胶层15可以为膜型非导电粘合剂(film-type non-conductive adhesive，NCF)17。
绝缘胶层15使得第一连接垫112和第二连接垫113之间完全绝缘；第一各向同性导电胶层12和第二各向同性导电胶层13之间完全绝缘；以及第一电极142和第二电极143之间完全绝缘。进而在较高的电压(例如，2000V-3000V)下，第一连接垫112和第二连接垫113之间以及；第一电极142和第二电极143之间，无电性导通。
如图2所示，第一电极142在压电层141的第一表面1411延伸超出第一各向同性导电胶层12。第二电极143由压电层141的第一表面1411向压电层141的厚度方向延伸至压电层141的第二表面1412。
如图3所示，其为图2中压电单元14的俯视图。在压电层141的第二表面1412上，第一电极142和第二电极143沿第一方向D1延伸，并通过第一间隙144彼此间隔开，且第二电极143在第一方向D1上的延伸长度大于第一电极142在第一方向D1上的延伸长度。压电层141的第二表面1412沿第二方向D2的相对的两边缘未被第一电极142和第二电极143覆盖。第一方向D1和第二方向D2交叉。
于一实施例中，第一方向D1和第二方向D2正交。于其他实施例中，第一方向D1也可以与第二方向D2相交于非直角的其它角度。
如图4所示，其为图2中压电单元的仰视图。在压电层141的第一表面1411上，第一电极142和第二电极143沿第一方向D1延伸，并通过第二间隙145间隔开，且第一电极142在第一方向D1上的延伸长度大于第二电极143在第一方向D1上的延伸长度。压电层141的第一表面1411沿第二方向D2的相对的两边缘未被第一电极142和第二电极143覆盖。
于一实施例中，压电层141未被第一电极142覆盖的一边缘的沿第二方向D2的宽度、压电层141未被第二电极143覆盖的一边缘的沿第二方向D2的宽度、第一间隙144沿第一方向D1的宽度以及第二间隙145沿第一方向D1的宽度相等，例如，均为0.5mm。
于一实施例中，压电层141沿第二方向D2的宽度为11mm，沿第一方向D1的宽度为32mm。压电层141的厚度为0.2mm。第一电极142和第二电极143的厚度为0.005mm。
于一实施例中，压电层141的材质可以为钙钛矿锆钛酸铅(PZT)，其有优良的正压电效应或逆压电效应，以及高的机械性能。第一电极142和第二电极143的材质可以为金属，例如，铜、银，也可以为金属合金，例如，铜镍合金等。
于一实施例中，电路板11为金属基印刷电路板11(Metal Core Printed CircuitBoard，MCPCB)。基材111为热传导效果较好的金属，例如304不锈钢(SUS304)，以改善电路板11的散热。
于一实施例中，第一连接垫112以及第二连接垫113的材质可以为金属，例如，铜、银，也可以为金属合金，例如，铜镍合金等。于其他实施例中，第一连接垫112以及第二连接垫113的材质也可以为其他导电材料。
如图5所示，为图2中电路板的俯视图。电路板11中，第一连接垫112和第二连接垫113沿第一方向D1间隔排布。第一连接垫112为沿第二方向D2延伸的矩形条状，第二连接垫113为沿第二方向D2延伸的矩形条状。
于一实施例中，基材111沿第一方向D1的长度为60mm。第一连接垫112沿第二方向D2延伸的长度为11mm。第二连接垫113沿第二方向D2延伸的长度为11mm。第一连接垫112沿第一方向D1延伸的宽度、第二连接垫113沿第一方向D1延伸的宽度、以及第一连接垫112和第二连接垫113沿第一方向D1的距离之和为32mm。第一连接垫112的沿第二方向D2延伸的两端到基材111沿第二方向D2相对的两边各有2mm的间距。第二连接垫113的沿第二方向D2延伸的两端到基材111沿第二方向D2相对的两边各有2mm的间距。于其他实施例中，基材111、第一连接垫112以及第二连接垫113的尺寸以及间距可以根据实际需求进行调整，不限于此。
如图6所示，电路板11还包括位于第二连接垫113和基材111之间的胶粘层115，以及位于第二连接垫113远离基材111一侧的阻焊层114(solder mask)。同样，第一连接垫112和基材111之间也设置有胶粘层115，以及第一连接垫112远离基材111一侧也设置有阻焊层114。
于一实施例中，基材111的厚度为400μm。胶粘层115的厚度小于20μm。第一连接垫112的厚度以及第二连接垫113的厚度为12μm。阻焊层114的厚度为25μm。于其他实施例中，电路板11的各层的厚度也根据实际需求进行调整，不限于此。
于一实施例中，触觉反馈模块10中，压电单元14厚度为200μm。第一各向同性导电胶层12或第二各向同性导电胶层13的厚度为22μm。电路板11的厚度为457μm。
如图7所示，本发明实施例还提供触觉反馈模块10的制备方法，其包括如下步骤。
步骤S1：如图8和图9所示，提供一电路板11，电路板11包括第一连接垫112以及与第一连接垫112间隔设置的第二连接垫113，于第一连接垫112和第二连接垫113上分别形成未固化的膜型各向同性导电粘合剂16。
如图8所示，于第一连接垫112和第二连接垫113上分别形成未固化的膜型各向同性导电粘合剂16之前，还包括于第一连接垫112和第二连接垫113之间形成未固化的膜型非导电粘合剂17。例如，将未固化的膜型非导电粘合剂17层压至电路板11上，使未固化的膜型非导电粘合剂17形成于第一连接垫112和第二连接垫113之间。
如图9所示，将未固化的膜型非导电粘合剂17层压至电路板11上后，将该设有膜型非导电粘合剂17的电路板11旋转90度，然后将未固化的膜型各向同性导电粘合剂16分别层压至第一连接垫112和第二连接垫113上。
步骤S2：如图10所示，提供上述的压电单元14，将压电单元14层压至电路板11上。
于一实施例中，将压电单元14通过真空吸附于一夹具30中，然后，将压电单元14层压至电路板11上。
步骤S3：如图11和图12所示，固化膜型各向同性导电粘合剂16，分别形成第一各向同性导电胶层12和第二各向同性导电胶层13，使第一电极142通过第一各向同性导电胶层12与第一连接垫112电性连接，使第二电极143通过第二各向同性导电胶层13与第二连接垫113电性连接。
如图11所示，将压电单元14、未固化的膜型各向同性导电粘合剂16、未固化的膜型非导电粘合剂17以及电路板11层叠形成的样品40在120℃下制备3分钟，以固化膜型各向同性导电粘合剂16，分别形成第一各向同性导电胶层12和第二各向同性导电胶层13，使第一电极142通过第一各向同性导电胶层12与第一连接垫112电性连接，使第二电极143通过第二各向同性导电胶层13与第二连接垫113电性连接。同时，固化膜型非导电粘合剂17，以形成绝缘胶层15。最后，得到如图12所示的触觉反馈模块10。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施方式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 (10)

1.一种触觉反馈模块，其特征在于，包括：
电路板，包括第一连接垫以及与所述第一连接垫间隔设置的第二连接垫；
第一各向同性导电胶层，设置于所述第一连接垫上；
第二各向同性导电胶层，设置于所述第二连接垫上；
压电单元，包括：
压电层，具有相对的第一表面以及第二表面，所述第一表面靠近所述电路板；
第一电极，由所述压电层的第二表面向所述压电层的厚度方向延伸至所述压电层的第一表面，并且通过所述第一各向同性导电胶层与所述第一连接垫电性连接；以及
第二电极，至少形成于所述压电层的第一表面，并与所述第一电极绝缘间隔设置，并且通过所述第二各向同性导电胶层与所述第二连接垫电性连接；
其中，所述电路板分别通过所述第一连接垫和所述第二连接垫向所述第一电极和所述第二电极施加电压，所述压电层根据所述电压产生触觉反馈。
2.如权利要求1所述的触觉反馈模块，其特征在于，还包括绝缘胶层，所述绝缘胶层完全填充所述第一连接垫和所述第二连接垫之间的间隙、所述第一各向同性导电胶层和所述第二各向同性导电胶层之间的间隙以及所述第一电极和所述第二电极之间的间隙。
3.如权利要求2所述的触觉反馈模块，其特征在于，所述第一各向同性导电胶层和所述第二各向同性导电胶层包括柱状的第一导电颗粒。
4.如权利要求3所述的触觉反馈模块，其特征在于，所述第一各向同性导电胶层和所述第二各向同性导电胶层还包括球状的第二导电颗粒。
5.如权利要求1所述的触觉反馈模块，其特征在于，所述第一电极在所述压电层的第一表面延伸超出所述第一各向同性导电胶层。
6.如权利要求1所述的触觉反馈模块，其特征在于，所述第二电极由所述压电层的第一表面向所述压电层的厚度方向延伸至所述压电层的第二表面。
7.一种触控装置，其特征在于，所述触控装置包括盖板以及如权利要求1至6中任意一项所述触觉反馈模块，所述盖板定义有用于输入触控操作的触控面，所述触觉反馈模块设置于所述盖板远离所述触控面的一侧。
8.一种触觉反馈模块的制备方法，其包括如下步骤：
步骤S1：提供一电路板，所述电路板包括第一连接垫以及与所述第一连接垫间隔设置的第二连接垫，于所述第一连接垫和第二连接垫上分别形成未固化的膜型各向同性导电粘合剂；
步骤S2：提供一压电单元，所述压电单元包括压电层、第一电极以及第二电极，所述压电层具有相对的第一表面以及第二表面，所述第一电极由所述压电层的第二表面向所述压电层的厚度方向延伸至所述压电层的第一表面，所述第二电极至少形成于所述压电层的第一表面并与所述第一电极间隔设置，将所述压电单元层压至所述电路板上；
步骤S3：固化所述膜型各向同性导电粘合剂，分别形成第一各向同性导电胶层和第二各向同性导电胶层，使所述第一电极通过所述第一各向同性导电胶层与所述第一连接垫电性连接，使所述第二电极通过所述第二各向同性导电胶层与所述第二连接垫电性连接。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1，于所述第一连接垫和第二连接垫上分别形成未固化的膜型各向同性导电粘合剂之前，还包括于所述第一连接垫和所述第二连接垫之间形成未固化的膜型非导电粘合剂。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，固化所述膜型各向同性导电粘合剂时，同时固化所述膜型非导电粘合剂。
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