CN118730436B - 一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，属于电容式触摸按键密封性测试技术领域，在密封圈的环状密封部套设在外壳的外壁后，通过压板侧向挤压环状密封部，使环状密封部紧密贴合在外壳的外壁上，充气装置通过气管接头向本体的内腔充气，通过本体内腔的气压变化，从而检测出电容式触摸按键的气密性，通过气密测试来反映电容式触摸按键防水性能。该密封测头可以避免假测现象，提高测试准确性。

Description

一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头

技术领域

本发明属于电容式触摸按键密封性测试技术领域，具体涉及一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头。

背景技术

在电容式触摸按键的设计中，电容型触摸传感器均放置在覆盖层（或称为触摸屏覆盖层、触摸表面）下，以减少环境影响，并防止手指直接接触产生的ESD问题（"Electrostatic Discharge"即静电放电问题）。电容型触摸传感器内置有能够检测电容变化的电路，手指触摸覆盖层时，改变了手指与电容型触摸传感器之间的距离和接触面积，从而改变了两者之间的电容值，电容型触摸传感器检测到电容变化后，会将这个变化转换为电信号，然后，通过信号处理电路，这个电信号会被进一步处理，以确定触摸的位置、强度等信息。电容式触摸传感器的一个优点是不需要机械移动部件来检测触摸，这使得它们比传统的按钮更耐用、响应更快，这使得它们可以用于各种环境和应用，如智能手机、平板电脑和其他触摸屏设备。

在一些高端应用，如智能手机、平板电脑或工业设备中，电容式触摸按键的覆盖层与电容式触摸按键的外壳之间间隙（被测间隙）的密封处理非常重要，密封通常通过使用密封胶、橡胶垫圈、密封条或其他专门的密封材料来实现。理想情况下，覆盖层与外壳之间的缝隙要被完全密封，保证外壳与覆盖层之间具有良好的密封性，以确保电容式触摸按键具有可靠的防水性能。目前行业内对电容式触摸按键中的覆盖层与外壳之间密封性测试（本文简称为电容式触摸按键气密测试）的可靠性还比较低，从而导致电容式触摸按键产品后段报废率增高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，在密封圈的环状密封部套设在外壳的外壁后，通过压板侧向挤压环状密封部，使环状密封部紧密贴合在外壳的外壁上，充气装置通过气管接头向本体的内腔充气，通过本体内腔的气压变化，从而检测出电容式触摸按键的气密性，通过气密测试来反映电容式触摸按键防水性能。

本发明采用以下技术方案：

一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，包括：

本体：包括基座以及通气管，基座底部设置敞口朝下的内腔，内腔设置通气孔，且基座上设置有限位面；通气管底部固接于基座顶面，顶部向上延伸，通气管、通气孔以及内腔连通；

直线轴承：滑动配合地同轴套设于通气管外周；直线轴承设置有安装凸缘，用于与固定结构固接；固定结构底部固定有限位板，限位板的顶面与基座限位面贴合；

第一弹簧：同轴套设于通气管外周，且底部与基座顶面接触，顶部与安装凸缘底部接触；

气管接头：固接于通气管顶部并与通气管连通；

导向柱：顶端固接于基座底部，外周套设弹簧；

压板：设置倒置圆台孔，并与导向柱滑动配合；

密封圈：包括一体的固定部与环状密封部，固定部固接于基座底部，环状密封部向下延伸，并高于压板；环状密封部内径小于被测电容式触摸按键外壳外径，并能够通过弹性变形套设于被测电容式触摸按键外壳外壁；

压板沿导向柱向上滑动时，压板压缩导向柱上的弹簧，圆台孔侧壁对套设于被测电容式触摸按键外壳外壁的环状密封部侧向挤压。

进一步地，所述环状密封部从所述固定部的底部向下膨成一个轮廓为球面的结构。

进一步地，所述球面的曲率半径为0.5~1.5mm。

进一步地，所述被测电容式触摸按键的外壳以及所述环状密封部的横截面均呈腰形孔结构。

进一步地，所述被测电容式触摸按键的外壳的壁厚为0.1~0.3mm。

进一步地，在所述环状密封部未被压缩时，所述环状密封部的内径比与所述被测电容式触摸按键的外壳的外径小0.08~0.3mm。

进一步地，所述被测电容式触摸按键的覆盖层的外周与电容式触摸按键外壳的内壁之间的间隙为0.01~0.03mm，所述间隙内设置有密封材料。

进一步地，所述密封圈的材质为聚氨酯；

所述密封圈表面粗糙度小于0.5μm，尺寸精度为±0.03mm。

进一步地，所述聚氨酯的硬度为邵氏40°~65°。

有益效果：

1、环状密封部的内径小于被测电容式触摸按键外壳的外径，并能够通过弹性变形套设于被测电容式触摸按键外壳外壁，如此，能够使密封圈与电容式触摸按键外壳外壁紧密贴合，提升对本体内腔的密封效果，保证气密性检测的准确性；而且，因为密封圈是套设于被测电容式触摸按键外壳外壁，因此能够避免被测间隙被密封圈密封，造成假测现象的发生（因为如果被测间隙被密封圈密封，则不能真实反映被测间隙中的密封材料对被测间隙的密封效果），保证气密性检测的准确性。另外，压板沿导向柱向上滑动时，压板顶面向上压缩导向柱上的弹簧，圆台孔侧壁对套设于被测电容式触摸按键外壳外壁的环状密封部侧向挤压，使环状密封部内壁贴合于被测电容式触摸按键外壳的外壁。如此，通过压板对密封圈的环状密封部侧向挤压，能够使环状密封部更加紧密地贴合于被测电容式触摸按键外壳的外壁，提升对本体内腔的密封效果，保证气密性检测的准确性；而且，压板是在环状密封部套设于被测电容式触摸按键外壳外壁之后对密封圈的环状密封部侧向挤压，这可以避免环状密封部位于电容式触摸按键的外壳的顶部时被压板侧向挤压，导致电容式触摸按键的被测间隙被密封圈密封，造成假测现象的问题。

2、环状密封部从固定部的底部向下膨成一个轮廓为球面的结构，如此，环状密封部膨成球面结构，增强了密封圈与被测电容式触摸按键外壳之间的适应性，提高了对本体内腔的密封性能。

3、被测电容式触摸按键的外壳以及环状密封部的横截面均呈腰形孔结构。如此，因为密封圈的环状密封部被挤压时极易发生褶皱现象，导致密封效果不佳，而将被测电容式触摸按键的外壳以及环状密封部的横截面均呈腰形孔结构，有助于在密封圈上更均匀地分布压力，避免密封圈的环状密封部发生褶皱现象，提升对本体内腔的密封效果。

4、电容式触摸按键气密性测试最关键的是密封结构的设计，而密封结构最核心的部分是密封圈的设计，密封圈的材质选择聚氨酯，并使密封圈表面粗糙度小于0.5μm，尺寸精度为±0.03mm，能够保证密封圈良好的弹性和耐磨性，可以提供持久的密封性能。

5、第一弹簧的设计能够使该密封测头适应不同高度的电容式触摸按键，导向柱上设置的弹簧使压板具有浮动特性，环状密封部向下延伸，并高于压板，如此，在密封圈套设于电容式触摸按键外壳外壁之前，压板并不能挤压环状密封部，而只有在环状密封部套设于被测电容式触摸按键外壳外壁之后，压板才会对套设于电容式触摸按键外壳外壁上环状密封部挤压，这使内径小于被测电容式触摸按键外壳的外径的密封圈能够更容易套设于电容式触摸按键外壳外壁上。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头三维结构示意图；

图2为本发明提供的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头正视图；

图3为本发明提供的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头爆炸示意图；

图4为本发明提供的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头剖视图；

图5为图4中密封圈的三维结构示意图；

图6为图4中密封圈的正视图；

图7为图4中C处的局部放大示意图；

其中，1-气管接头，2-直线轴承，3-第一弹簧，4-本体，401-基座，402-通气管，403-内腔，404-通气孔，5-密封圈，501-固定部，502-环状密封部，6-外壳，7-导向柱，701-环状凸缘，8-密封圈固定板，9-压板，10-被测间隙，11-覆盖层，12-限位面。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

参照图1~图7，一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，包括：

本体4：包括基座401以及通气管402，基座401底部设置敞口朝下的内腔403，内腔403设置通气孔404，且基座401上设置有凸起，凸起的底面用作限位面12；通气管402底部固接于基座401顶面，顶部向上延伸，通气管402、通气孔404以及内腔403连通；直线轴承2：滑动配合地同轴套设于通气管402外周；直线轴承2设置有安装凸缘，用于与固定结构固接，固定结构底部固定有限位板，限位板的顶面与基座的限位面12贴合；第一弹簧3：同轴套设于通气管402外周，且底部与基座401顶面接触，顶部与直线轴承2的安装凸缘的底部接触；气管接头1：固接于通气管402顶部并与通气管402连通；导向柱7：顶端固接于基座401底部，且外周套设弹簧；压板9：设置倒置圆台孔，并与导向柱7滑动配合，更具体地，压板9被导向柱7底端设置的环状凸缘701限位，压板9不会从导向柱7滑落；密封圈5：包括一体的固定部501与环状密封部502，固定部501通过密封圈固定板8固接于基座401底部，环状密封部502向下延伸，并高于压板9；环状密封部502的内径小于被测电容式触摸按键的外壳6的外径，并能够通过弹性变形套设于被测电容式触摸按键的外壳6的外壁；压板9沿导向柱7向上滑动时，压板7顶面向上压缩导向柱7上的弹簧，圆台孔侧壁对套设于被测电容式触摸按键的外壳6外壁的环状密封部502侧向挤压。

该用于电容式触摸按键气密测试的密封测头的工作原理是：将直线轴承2上的安装凸缘与固定结构（图中未示出）固接，固定结构的底部固定有限位板（图中未示出），且在常态下本体4的限位面12支撑贴合于限位板的顶面，使第一弹簧3呈预压缩状态。如此，本体4只能相对限位板向上运动，进而向上压缩第一弹簧3，而且，本体4也不会从直线轴承2滑落。测试时，将被测的电容式触摸按键放置于承载台上，将气管接头1与充气装置连接，然后使该用于电容式触摸按键气密测试的密封测头与承载台上的电容式触摸按键相互靠近，使密封圈5通过弹性变形套设于被测电容式触摸按键的外壳6的外壁（环状密封部502的内径虽然小于被测电容式触摸按键外壳6的外径，但是设计时是略小而不会小很多，所以能够使环状密封部502通过弹性变形套设于被测电容式触摸按键的外壳6的外壁，在这个过程中第一弹簧3可以被压缩，第一弹簧3的设计能够使该密封测头适应不同高度的电容式触摸按键），接着该用于电容式触摸按键气密测试的密封测头与承载台上的电容式触摸按键继续相互靠近使压板9的底面与承载台上的限位结构抵接，在此基础上，该用于电容式触摸按键气密测试的密封测头与承载台上的电容式触摸按键继续相互靠近，使压板9因为受到承载台上限位结构的作用力沿导向柱7向上滑动，从而压板9顶面向上压缩导向柱7上的弹簧，压板9上的圆台孔侧壁对套设于被测电容式触摸按键的外壳6的外壁的环状密封部502侧向挤压。至此，参照图7，理论上，本体4的内腔403、通气孔404、通气管402的管腔连通，而且如果发生漏气，不会发生在环状密封部502与外壳6紧密贴合处，漏气只会发生在被测间隙10处，此时，充气装置通过气管接头1对本体4的内腔403充气（严格来说，本体4的内腔403、通气孔404、通气管402的管腔都会被充气），并保持一定时间，通过监测本体4的内腔403气压变化，可以获得被测间隙10的气密性，完成对电容式触摸按键气密测试。上述使该用于电容式触摸按键气密测试的密封测头与承载台上的电容式触摸按键相互靠近的方法，既可以是密封测头固定，承载台向密封测头方向运动，也可以是承载台固定，密封测头向承载台方向运动，当然，也可以是密封测头与承载台相向运动。

一般地，电容式触摸按键的外壳6的壁厚以及设置有密封材料的被测间隙10尺寸都比较小，因此密封圈5挤压变形后非常容易将被测间隙10密封，造成假测现象的发生，因此需要特别注意避免被测间隙10被密封圈5密封。在本实施例中，被测电容式触摸按键的外壳6的壁厚为0.1~0.3mm，被测间隙为0.01~0.03mm，特别地，环状密封部502的内径比被测电容式触摸按键外壳6的外径小0.08~0.3mm，如此，能够使密封圈5的环状密封部502与电容式触摸按键的外壳6外壁紧密贴合，提升对本体4内腔的密封效果，保证气密性检测的准确性；而且，因为密封圈5的环状密封部502是套设于被测电容式触摸按键的外壳6外壁，因此能够避免被测间隙10被密封圈5密封，造成假测现象的发生（因为如果电容式触摸按键的覆盖层11的外周与外壳6之间的被测间隙10被密封圈5密封，则不能真实反映被测间隙10中的密封材料对被测间隙10的密封效果），保证气密性检测的准确性，进而可靠评估防水性能。另外，压板9沿导向柱7向上滑动时，压板7顶面向上压缩导向柱7上的弹簧，圆台孔侧壁对套设于被测电容式触摸按键的外壳6外壁的环状密封部502侧向挤压，使环状密封部502内壁贴合于被测电容式触摸按键的外壳6的外壁。如此，通过压板9对密封圈5的环状密封部502侧向挤压，能够使环状密封部502更加紧密地贴合于被测电容式触摸按键的外壳6的外壁，提升对本体4的内腔403的密封效果，保证气密性检测的准确性；而且，压板9是在环状密封部502套设于被测电容式触摸按键的外壳6的外壁之后对密封圈5的环状密封部502侧向挤压，这可以避免环状密封部502位于电容式触摸按键的外壳6的顶部时被压板9侧向挤压，导致被测间隙10被密封圈10密封，造成假测现象的问题。

参照图7，在本实施例中，环状密封部502从固定部501的底部向下膨成一个轮廓为球面的结构。如此，环状密封部502膨成球面结构，增强了密封圈5与被测电容式触摸按键的外壳6之间的适应性，提高了对本体4的内腔403的密封性能。在本实施例中，球面的曲率半径为0.5~1.5mm。

参照图5与图6，在本实施例中，被测电容式触摸按键的外壳6以及环状密封部502的横截面均呈腰形孔结构。如此，因为本领域技术人员知晓的是，密封圈5在被挤压时极易发生褶皱现象，导致密封效果不佳，为此，本实施例将被测电容式触摸按键的外壳6以及环状密封部502的横截面均设置为腰形孔结构，有助于在密封圈5的环状密封部502上更均匀地分布压力，避免密封圈5的环状密封部502发生褶皱现象，提升对本体4的内腔403的密封效果。

特别地，在本实施例中，密封圈5的材质选择硬度为邵氏40°~65°的聚氨酯，并且，密封圈5具有很高的加工精度，其表面粗糙度小于0.5μm，尺寸精度为±0.03mm，为了达到该高精度，可以采用开模具注塑工艺，这能够保证密封圈5良好的弹性和耐磨性，可以提供持久的密封性能。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，其特征在于，包括：

本体：包括基座以及通气管，基座底部设置敞口朝下的内腔，内腔设置通气孔，且基座上设置有限位面；通气管底部固接于基座顶面，顶部向上延伸，通气管、通气孔以及内腔连通；

直线轴承：滑动配合地同轴套设于通气管外周；直线轴承设置有安装凸缘，用于与固定结构固接；固定结构底部固定有限位板，限位板的顶面与基座限位面贴合；

第一弹簧：同轴套设于通气管外周，且底部与基座顶面接触，顶部与安装凸缘底部接触；

气管接头：固接于通气管顶部并与通气管连通；

导向柱：顶端固接于基座底部，外周套设第二弹簧；

压板：设置倒置圆台孔，并与导向柱滑动配合；

密封圈：包括一体的固定部与环状密封部，固定部固接于基座底部，环状密封部向下延伸，并高于压板；环状密封部内径小于被测电容式触摸按键外壳外径，并能够通过弹性变形套设于被测电容式触摸按键外壳外壁；

压板沿导向柱向上滑动时，压板压缩导向柱上的第二弹簧，圆台孔侧壁对套设于被测电容式触摸按键外壳外壁的环状密封部侧向挤压。

2.根据权利要求1所述的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，其特征在于，所述环状密封部从所述固定部的底部向下膨成一个轮廓为球面的结构。

3.根据权利要求2所述的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，其特征在于，所述球面的曲率半径为0.5~1.5mm。

4.根据权利要求2所述的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，其特征在于，所述被测电容式触摸按键的外壳以及所述环状密封部的横截面均呈腰形孔结构。

5.根据权利要求4所述的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，其特征在于，所述被测电容式触摸按键的外壳的壁厚为0.1~0.3mm。

6.根据权利要求5所述的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，其特征在于，在所述环状密封部未被压缩时，所述环状密封部的内径比与所述被测电容式触摸按键的外壳的外径小0.08~0.3mm。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，其特征在于，所述被测电容式触摸按键的覆盖层的外周与电容式触摸按键外壳的内壁之间的间隙为0.01~0.03mm，所述间隙内设置有密封材料。

8.根据权利要求1~6任意一项所述的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，其特征在于，所述密封圈的材质为聚氨酯；

所述密封圈表面粗糙度小于0.5μm，尺寸精度为±0.03mm。

9.根据权利要求8所述的一种用于电容式触摸按键气密测试的密封测头，其特征在于，所述聚氨酯的硬度为邵氏40°~65°。