CN116547508A - 压力传感器、压感电路板及压感电路板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种压感电路板，包括电路基板、多个导电凸块及应变体，所述电路基板包括介质层及设置于所述介质层上的导电线路，多个所述导电凸块间隔设置于所述导电线路上，每相邻两个所述导电凸块之间具有容置空间，所述应变体设置于多个所述导电凸块上并覆盖所述容置空间，所述应变体用于在外力作用下产生变形，所述容置空间用于收容变形的至少部分所述应变体。另外，本申请还提供一种压感电路的制造方法。另外，本申请还体用一种压力传感器。
Description
本申请涉及压力传感器、压感电路板及压感电路板的制造方法。
随着智能化生活的发展，智能化设备广泛应用在各种领域，例如通讯领域、医疗领域、汽车领域、工控领域等，而大多数智能化设备都具有压力传感器。
现有的压力传感器主要包括基材、应变材及支撑体，该支撑体设置于基材及应变材之间以使基材和应变材之间存在间隙，该应变材受压后发生弹性形变并改变阻值，部分应变材挤入该间隙内，同时，为使间隙具有足够的空间容置该变形的部分应变材，支撑体往往设计得较高。但是，较高的支撑体往往造成压力传感器厚度较大，不利于压力传感器的微型化发展。
发明内容
为解决现有技术以上不足之处，本申请提供一种压感电路板。
另外，还有必要提供一种具有上述压感电路板的制造方法。
另外，还有必要提供一种具有上述压感电路板的压力传感器。
一种压感电路板，包括电路基板、多个导电凸块及应变体，所述电路基板包括介质层及设置于所述介质层上的导电线路，多个所述导电凸块间隔设置于所述导电线路上，每相邻两个所述导电凸块之间具有容置空间，所述应变体设置于多个所述导电凸块上并覆盖所述容置空间，所述应变体用于在外力作用下产生变形，所述容置空间用于收容变形的至少部分所述应变体。
进一步地，所述导电线路包括第一导电线及与所述第一导电线间隔设置 的第二导电线，部分所述介质层于所述第一导电线及所述第二导电线之间露出。所述导电凸块包括多个第一凸块及多个第二凸块，多个所述第一凸块间隔设置于所述第一导电线上，多个所述第二凸块间隔设置于所述第二导电线上。所述容置空间包括形成于每相邻两个所述第一凸块之间的第一容置空间以及形成于每相邻两个所述第二凸块之间的第二容置空间。所述应变体包括第一应变体、第二应变体及第三应变体，所述第一应变体设置于所述第一凸块上以覆盖多个所述第一容置空间，所述第二应变体设置于所述第二凸块上以覆盖多个所述第二容置空间，所述第二应变体设置于所述介质层上并连接于所述第一应变体与所述第二应变体。
进一步地，所述导电线路包括第三导电线及与所述第三导电线间隔设置的第四导电线，部分所述介质层于所述第三导电线及所述第四导电线之间露出。所述导电凸块包括第一导电体及第二导电体，所述第一导电体包括第一本体部及凸出于所述第一本体部的多个第三凸块，所述第二导电体包括第二本体部及凸出于所述第二本体部的多个第四凸块，所述第一本体部设置于所述第三导电线上，所述第二本体部设置于所述第四导电线上。所述容置空空间还包括形成于每相邻两个所述第三凸块之间的第三容置空间以及形成于每相邻两个所述第四凸块之间的第四容置空间。所述应变体包括第四应变体、第五应变体及第六应变体，所述第四应变体设置于所述第三凸块上以覆盖多个所述第三容置空间，所述第五应变体设置于所述第三凸块上以覆盖多个所述第四容置空间，部分所述第六应变体设置于所述介质层上并连接于所述第四应变体与所述第五应变体。
进一步地，每相邻两个所述导电凸块之间的距离为18～30微米。
进一步地，所述压感电路板还包括防焊层，所述防焊层设置于所述应变体上。
进一步地，所述应变体的材质包括导电体及粘合剂，所述导电体包括纳米银线、纳米银粉及碳粉中的至少一种，所述粘合剂包括聚二甲基硅氧烷及 热塑性聚氨酯中的至少一种。
进一步地，所述导电凸块的材质包括金属或金属粉体与粘接剂的组合物。
一种压感电路板的制造方法，包括步骤：提供电路基板，所述电路基板包括介质层及设置于所述介质层上的导电线路。于所述导电线路上间隔设置多个导电凸块，每相邻两个所述导电凸块之间具有容置空间，以及于所述导电凸块上设置应变体，所述应变体覆盖所述容置空间，从而获得所述压感电路。
进一步地，所述导电凸块通过电镀或者涂布银浆的方式形成。
一种压力传感器，包括如上所述的压感电路板。
本申请提供的压感电路板通过间隔设置多个导电凸块以形成多个容置空间，该容置空间可以用于容置形变的部分应变体，即，将形变的部分应变体分散填入多个容置空间，从而有利于减少压感电路板的整体厚度。
图1为本申请第一/第二实施例提供的覆铜基板的示意图。
图2为本申请第一实施例中覆铜基板设置第一/第二凸块后的示意图。
图3为图2所示的覆铜基板移除部分铜箔层后的示意图。
图4为本申请第一实施例提供的压感电路板的示意图。
图5为图4所示的压感电路板受压后的示意图。
图6为图4所示的压感电路板设置第一防焊层后的示意图。
图7为图4所示的压感电路板中应变体的电阻变化率与外力大小的变化关系示意图。
图8为本申请第二实施例提供的覆铜基板移除部分铜箔层后的示意图。
图9为图8所示的覆铜基板设置第一/二导电体后的示意图。
图10为本申请第二实施例提供的压感电路板的示意图。
图11为图10所示的压感电路板受压后的示意图。
图12为图10所示的压感电路板设置第二防焊层后的示意图。
图13为图10所示的压感电路板中应变体的电阻变化率与外力大小的变化关系示意图。
主要元件符号说明
压感电路板 100、200
覆铜基板 10
介质层 11
铜箔层 12
第一导电线 121
第二导电线 122
第三导电线 123
第四导电线 124
按压区 13
第一按压区 131
第二按压区 132
第三按压区 133
第一凸块 21
第二凸块 22
第三凸块 23
第四凸块 24
第一应变体 31
第二应变体 32
第三应变体 33
第四应变体 34
第五应变体 35
第六应变体 36
第一防焊层 40
第一导电体 51
第一本体 511
第二导电体 52
第二本体 521
第一容置空间 A
第二容置空间 B
第三容置空间 C
第四容置空间 D
厚度方向 X
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。当一个元件被认为是“设置于”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。
请参见图1至图5，本申请第一实施例提供一种压感电路板100的制造方法，包括以下步骤：
S1:请参见图1，提供一覆铜基板10，所述覆铜基板10包括介质层11及设置于所述介质层11上的铜箔层12。其中，沿所述覆铜基板10的延伸方向 X，所述覆铜基板10划分为按压区13及除所述按压区13外的非按压区14，所述按压区13沿所述延伸方向X划分为第一按压区131、第二按压区132及第三按压区133，所述第二按压区132设置于所述第一按压区131及所述第三按压区133之间。
在本实施例中，所述介质层11的材质可以为刚性材质或者挠性材质，所述介质层11的材质包括但不限于聚酰亚胺(Polyimide，PI)、涤纶树脂(Polyethylene terephthalate，PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(Polyethylene naphthalate two formic acid glycol ester，PEN)、液晶高分子聚合物(liquid crystal polymer，LCP)以及改性聚酰亚胺(modified polyimide，MPI)。
在本实施例中，所述覆铜基板10为单面覆铜基板，一个所述铜箔层12设置于所述介质层11的一侧。在本申请的其他实施例中，所述覆铜基板10可以为双面覆铜基板，两个所述铜箔层12分别设置于所述介质层11的相对两侧。
在本实施例中，所述介质层11还埋设有内埋线路层(图未示)，所述内埋线路层电性连接所述铜箔层，以使后续制得的压感电路板100具有多层线路层。
S2:请参见图2，于所述第一按压区131内的部分所述铜箔层12上电镀形成间隔分布的多个第一凸块21，每相邻两个所述第一凸块21之间具有第一容置空间A，以及于所述第三按压区133内的部分所述铜箔层12上电镀形成间隔分布的多个第二凸块22，每相邻两个所述第二凸块22之间具有第二容置空间B。其中，多个第一凸块21和多个第二凸块22构成导电凸块。
S3:请参见图3，移除所述第二按压区132内的部分所述铜箔层12，使得于所述第一按压区131内的铜箔层12形成第一导电线121，于所述第三按压区133内的铜箔层12形成第二导电线122。所述第一导电线121和所述第二导电线122构成导电线路。所述第一凸块21设置于所述第一导电线121上，所述第二凸块22设置于所述第二导电线122上，部分所述介质层11于所述 第二按压区132露出，使得所述第一导电线121及所述第二导电线122电性隔绝。
在本申请的其他实施例中，可以在移除所述第二按压区132内的部分所述铜箔层12后，于所述第一导电线121上电镀形成所述第一凸块21，以及于所述第二导电线122上电镀形成所述第二凸块22。
S3:请参见图4，于所述第一凸块21上设置第一应变体31，于所述第二凸块22上设置第二应变体32，以及于所述第一应变体31与所述第三应变体33之间设置第三应变体33。部分所述第三应变体33设置于所述介质层11上，另一部分所述第三应变体33设置于所述第一凸块21与第一导电线121的侧面，或者设置于所述第二凸块22与所述第二导电线122的侧面，获得所述压感电路板100。
请参见图5，其中，所述第一应变体31、所述第二应变体32及所述第三应变体33在受外力作用下，会发生弹性形变，同时电阻值会发生改变，同时发生形变的部分第一应变体31可填入所述第一容置空间A，发生形变的部分所述第三应变体33可以填入所述第二容置空间B。
在本实施例中，所述第一应变体31、所述第二应变体32及所述第三应变体33的材质导电粒子及粘合剂，所述导电体粒子包括纳米银线、纳米银粉及碳粉中的至少一种，所述粘合剂包括聚二甲基硅氧烷及热塑性聚氨酯中的至少一种。
在本实施例中，所述压感电路板100的制造方法还包括：
S4:请参见图6，于所述第一应变体31、第二应变体32及所述第三应变体33上设置第一防焊层40。所述第一防焊层40还设置于未覆盖有第一应变体31的第一导电线121及未覆盖有第二应变体32的第二导电线122上。
请参见图4，本申请第一实施例还提供一种压感电路板100，所述压感电路板100包括介质层11、第一导电线121、第二导电线122、多个第一凸块21、多个第二凸块22、第一应变体31、第二应变体32及第三应变体33。所 述第一导电线121及所述第二导电线122间隔设置于所述介质层11上，所述第一凸块21间隔设置于所述第一导电线121上，每相邻两个所述第一凸块21之间具有第一容置空间A，所述第二导电块22间隔设置于所述第二导电线122上，每相邻两个所述第二导电块22之间具有第二容置空间B。所述第一应变体31设置于所述第一凸块21上。请参见图5，当所述第一应变体31发生形变时，部分所述第一形变部31填入所述第一容置空间A内。所述第三应变体33设置于所述第二凸块22上，当所述第三应变体33发生形变时，部分所述第三形变部33填入所述第二容置空间B内，所述第二应变体32连接于所述第一应变体31及所述第三应变体33之间。
在本实施例中，所述第一凸块21及所述第二凸块22大致呈柱状，所述第一凸块21呈阵列的方式设置于所述第一导电线121，所述第二凸块22呈阵列的方式设置于所述第二导电线122。每相邻两个所述第一凸块21或相邻两个所述第二凸块22之间的距离L为18～30微米，该距离L有利于与所述第一应变体31或者所述第二应变体32的形变量相匹配，使得所述第一容置空间A或所述第二容置空间B不至于预留的过大而浪费空间，也不至于预留得过小而造成第一应变体31或第二应变体32溢出。
请参见图5，具体使用所述压感电路板100时，所述第一导电线121及所述第二导电线122电连接外部电路(图未示)以形成闭合回路。当有外力作用于所述第二按压区132时，所述第二应变体32将产生较大形变量，而与所述第一按压区131对应的第一应变体31或者与所述第三按压区133对应的第三应变体33则产生较小形变量，形变的部分所述第一应变体31填入所述第一容置空间A，形变的部分所述第二应变体33填入所述第二容置空间B。同时，由于发生了形变，所述第一应变体31内，所述第二应变体32内及所述第三应变体33内的导电粒子之间的间距会增大，从而使得第一应变体31、第二应变体32及第三应变体33的电阻值变大，而且形变量较大的第二应变体32的电阻值变化大于形变量较小的第一应变体31或第三应变体33的阻值变 化，该变化的电阻值被外部电路测量。然后通过多次施加不同大小的作用于所述按压区13的外力，即可对应获得多个不同大小的电阻变化率，从而获得电阻变化率与外力大小的一一对应关系，请参见图7，依据该一一对应关系以及实际测得的电阻变化率，从而可以实现对外力大小的测量。
本申请第一实施例提供的压感电路板100相比于现有技术，具有以下优点：
(一)通过间隔设置多个第一凸块21以形成多个第一容置空间A，以及通过设置多个第二凸块22以形成多个第二容置空间B，该第一容置空间A可以容置形变的部分所述第一应变体31，该第二容置空间B可以用于容置形变的部分所述第二应变体32，即，将形变的部分第一应变体31分散填入多个第一容置空间A，或者将形变的部分所述第二应变体32分散填入多个第二容置空间B，从而有利于减少压感电路板100的整体厚度。
(二)通过将按压区13划分为第二按压区132及设置于第二按压区132两侧的第一按压区131与第二按压区132，外力作用于按压区13时，第二按压区132内的第二应变体32产生较大的形变量，第一按压区131与第二按压区132产生较小的形变，有利于提高电阻变化率，提高测量结果的灵敏性及准确性。
(三)多个第一容置空间A容置形变的部分所述第一应变体31，或者多个第二容置空间B容置形变的部分第三应变体33，不仅有利于保护第一应变体31或第三应变体33，使得他们在外力解除后容易恢复原状，而且还可以推迟第一应变体31或者第三应变体33阻值突变的到来。例如，如果没有第一容置空间A收容形变的部分所述第三应变体33，则第三应变体33内的导电粒子收到压力时容易彼此分离，从而造成阻值突变。
请参见图1、图8至图12，本申请第二实施例提供一种压感电路板200的制造方法，包括以下步骤：
S5:请参见图1，提供所述覆铜基板10。其中，沿所述覆铜基板10的延 伸方向X，所述覆铜基板10划分为按压区13及除所述按压区13外的非按压区14，所述按压区13沿所述延伸方向X划分为第一按压区131、第二按压区132及第三按压区133，所述第二按压区132设置于所述第一按压区131及所述第三按压区133之间。
S6:请参见图8，移除所述按压区13内的部分所述铜箔层12以形成第三导电线123及第四导电线124。部分所述按压区13内的所述介质层11于所述第三导电线123及所述第四导电线124之间露出。
S7:请参见图9，于所述第一按压区131内设置第一导电体51，所述第一导电体51朝向所述第三导电线123方向延伸并覆盖部分所述第三导电线123，所述第一导电体51包括第一本体511及设置于所述第一本体511上的多个第三凸块23，每相邻两个所述第三凸块23之间具有第三容置空间C。以及于所述第三按压区133内设置第二导电体52，所述第二导电体52朝向所述第四导电线124方向延伸并覆盖部分所述第四导电线123，所述第二导电体52包括第二本体521及设置于所述第二本体521上的多个第四凸块24，每相邻两个所述第四凸块24之间具有第四容置空间D。其中，所述第三凸块23及所述第四凸块24大致呈半球状。其中，所述第三凸块23及所述第三凸块24的材质相同，所述材质包括银浆。
在本实施例中，步骤S7包括：于所述第一按压区131内及部分所述第三导电线123上涂刷银浆，加热使所述银浆固化，获得所述第一导电体51；以及于所述第三按压区133内及部分所述第四导电线123上涂刷银浆，加热使所述银浆固化，获得所述第二导电体52。
S9:请参见图10，于多个所述第三凸块23上设置第四应变体34，于所述第四凸块24上设置第五应变体35，以及于所述第四应变体34与所述第五应变体35之间设置第六应变体36。部分所述第六应变体36设置于所述介质层11上，另一部分所述第六应变体36设置于所述第一导电体51的侧面，或者设置于所述第二导电体52的侧面，所述第六应变体36电性连接于所述第四 应变体34及所述第五应变体35之间，获得所述压感电路板200。
在本实施例中，所述压感电路板200的制造方法还包括：
S10:请参见图12，于所述第四应变体34、第五应变体35及所述第六应变体36的上方设置第二防焊层60。
请参见图10，本申请第二实施例还提供一种压感电路200，所述压感电路200包括介质层11、第三导电线123、第四导电线124，多个第一导电体51，多个第二导电体52、第四应变体34、第五应变体35及第六应变体36。所述第三导电线123及所述第四导电线124间隔设置于所述介质层11，部分所述介质层11于所述第三导电线123及所述第四导电线124之间露出。所述第一导电体51包括第一本体511及凸出于所述第一本体511的多个第三凸块23，所述第一本体部511设置于所述第三导电线123上，每相邻两个所述第三凸块23之间形成第三容置空间C。所述第二导电体52包括第二本体521及凸出于所述第二本体521的第四凸块24，所述第二本体521设置于所述第四导电线124上，每相邻两个所述第四凸块24之间形成第四容置空间D。所述第四应变体34设置于所述第三凸块23上以覆盖多个所述第三容置空间C，所述第五应变体35设置于所述第四凸块24上以覆盖多个所述第四容置空间D，所述第六应变体36连接于所述第四应变体34及所述第五应变体35之间，部分所述第六应变体36设置于所述第二按压区132对应的所述介质层11上。
在本实施例中，所述第三凸块23及所述第一本体511一次涂刷成型，所述第四凸块24及所述第二本体521也为一次涂刷成型，从而有利于形成厚度均匀的所述第一导电体51及第二导电体52。
请参见图11，具体使用所述压感电路板200时，所述第三导电线123及所述第四导电线124接入外部电路(图未示)以形成闭合回路。当有外力作用于所述第二按压区132时，所述第六应变体36将产生较大形变量，而与所述第一按压区131对应的第四应变体34或者与所述第三按压区133对应的所述第五变体35则产生较小形变量，形变的部分所述第四应变体34填入所述 第三容置空间C，形变的部分所述第五变体35填入所述第四容置空间D。同时，形变的所述第四应变体34、所述第五变体35及第六应变体36的电阻值均会变大，且形变量较大的第六应变体36的电阻值变化大于形变量较小的第四应变体34或所述第五变体35的阻值变化，该变化的电阻值被外部电路测量。然后通过多次施加不同大小的作用于所述按压区13的外力，即可对应获得多个不同大小的电阻变化率，从而获得电阻变化率与外力大小的一一对应关系，请参见图13，依据该一一对应关系以及实际测得的电阻变化率，从而可以实现对外力大小的测量。
本申请还提供一种压力传感器(图未示)，所述压力传感器包括如上所述的压感电路板100、200、测量电路(图未示)、处理芯片(图未示)及显示器，所述压感电路板100、200电性接入所述测量电路，所述处理芯片电性连接所述测量电路及所述显示器。所述测量电路用于测量所述压感电路板100中第一应变体31、第二应变体32及第三应变体33的实际电阻变化率，或者用于测量所述压感电路板200中第四应变体34、第五应变体34及第六应变体36的实际电阻变化率。测得的所述电阻变化率传输给所述处理芯片，所述处理芯片预先存储有理论电阻变化率与外力大小的一一对应关系，所述处理芯片依据所述一一对应关系，计算得到实际电阻变化率下的实际外力大小，所述显示器用于显示该实际外力的数值。
以上说明仅仅是对本申请一种优化的具体实施方式，但在实际的应用过程中不能仅仅局限于这种实施方式。对本领域的普通技术人员来说，根据本申请的技术构思做出的其他变形和改变，都应该属于本申请的保护范围。
Claims (10)
- 一种压感电路板，其特征在于，包括电路基板、多个导电凸块及应变体，所述电路基板包括介质层及设置于所述介质层上的导电线路，多个所述导电凸块间隔设置于所述导电线路上，每相邻两个所述导电凸块之间具有容置空间，所述应变体设置于多个所述导电凸块上并覆盖所述容置空间，所述应变体用于在外力作用下产生变形，所述容置空间用于收容变形的至少部分所述应变体。
- 如权利要求1所述的压感电路板，其特征在于，所述导电线路包括第一导电线及与所述第一导电线间隔设置的第二导电线，部分所述介质层于所述第一导电线及所述第二导电线之间露出；所述导电凸块包括多个第一凸块及多个第二凸块，多个所述第一凸块间隔设置于所述第一导电线上，多个所述第二凸块间隔设置于所述第二导电线上，所述容置空间包括形成于每相邻两个所述第一凸块之间的第一容置空间以及形成于每相邻两个所述第二凸块之间的第二容置空间；所述应变体包括第一应变体、第二应变体及第三应变体，所述第一应变体设置于所述第一凸块上以覆盖多个所述第一容置空间，所述第二应变体设置于所述第二凸块上以覆盖多个所述第二容置空间，所述第二应变体设置于所述介质层上并连接于所述第一应变体与所述第二应变体。
- 如权利要求1所述的压感电路板，其特征在于，所述导电线路包括第三导电线及与所述第三导电线间隔设置的第四导电线，部分所述介质层于所述第三导电线及所述第四导电线之间露出；所述导电凸块包括第一导电体及第二导电体，所述第一导电体包括第一本体部及凸出于所述第一本体部的多个第三凸块，所述第二导电体包括第二本体部及凸出于所述第二本体部的多个第四凸块，所述第一本体部设置于所述第三导电线上，所述第二本体部设置于所述第四导电线上，所述容置空空 间还包括形成于每相邻两个所述第三凸块之间的第三容置空间以及形成于每相邻两个所述第四凸块之间的第四容置空间；所述应变体包括第四应变体、第五应变体及第六应变体，所述第四应变体设置于所述第三凸块上以覆盖多个所述第三容置空间，所述第五应变体设置于所述第三凸块上以覆盖多个所述第四容置空间，部分所述第六应变体设置于所述介质层上并连接于所述第四应变体与所述第五应变体。
- 如权利要求1所述的压感电路板，其特征在于，每相邻两个所述导电凸块之间的距离为18～30微米。
- 如权利要求1所述的压感电路板，其特征在于，所述压感电路板还包括防焊层，所述防焊层设置于所述应变体上。
- 如权利要求1所述的压感电路板，其特征在于，所述应变体的材质包括导电体及粘合剂，所述导电体包括纳米银线、纳米银粉及碳粉中的至少一种，所述粘合剂包括聚二甲基硅氧烷及热塑性聚氨酯中的至少一种。
- 如权利要求1所述的压感电路板，其特征在于，所述导电凸块的材质包括金属或金属粉体与粘接剂的组合物。
- 一种压感电路板的制造方法，其特征在于，包括步骤：提供电路基板，所述电路基板包括介质层及设置于所述介质层上的导电线路；于所述导电线路上间隔设置多个导电凸块，每相邻两个所述导电凸块之间具有容置空间；以及于所述导电凸块上设置应变体，所述应变体覆盖所述容置空间，从而获得所述压感电路。
- 如权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述导电凸块通过电镀或者涂布银浆的方式形成。
- 一种压力传感器，其特征在于，包括如权利要求1至7任意一项所述的压感电路板。
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