CN211321319U - 压力传感器模组及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压力传感器模组和电子设备，压力传感器模组包括承载组件、线路层和应变传感器，承载组件包括至少两个连接件，相邻的两个连接件转动连接，线路层设置于承载组件上且用于电性连接压力检测装置，应变传感器设置于线路层且与线路层电性连接，且应变传感器在受力时能够产生形变并产生阻值变化。上述压力传感器组件在应用于电子设备时，压力传感器模组可以设置于壳体的内表面，并与壳体的按键区对应，在按压壳体的按键区时，按键区产生弹性形变，从而将压力传递至承载组件。这种设置能够避免在壳体上开设实体按键及用于安装实体按键的安装槽，简化壳体结构且能够提升电子设备的防水防尘性能。

Description

压力传感器模组及电子设备

技术领域

本实用新型涉及压力感应装置技术领域，特别是涉及压力传感器模组及电子设备。

背景技术

在电子设备中，如手机、平板等，以全面屏为趋势，以虚拟按键代替实体按键。在电子设备中，很多操作暂时还无法实现在息屏状态下进行触控操作。并且，很多用户对于部分操作，如在听音乐时，习惯于在息屏时直接按音量键来调节音乐播放音量。而且，部分电子设备，具有息屏快速拍照功能，在息屏时通过连续操作多个按键，或者通过多个按键的同时操作，实现息屏快速拍照。

因而，电子设备中仍然会而且有必要设置实体按键，如屏幕唤醒键、音量键等。实体按键通常包括位于电子设备壳体外部的按压键和位于电子设备壳体内部的压力感应器，通过按压键直接作用于压力感应器上，从而触发压力感应。这种实体按键的结构，需要在电子设备壳体上开设复杂的按键安装槽，从而导致壳体结构复杂。

实用新型内容

基于此，有必要针对由于电子设备开设实体按键导致电子设备壳体结构复杂的问题，提供一种压力传感器模组及电子设备。

一种压力传感器模组，所述压力传感器模组包括承载组件、线路层和应变传感器；

所述承载组件包括至少两个连接件，相邻的两个所述连接件转动连接；

所述线路层设置于所述承载组件上且用于电性连接压力检测装置；

所述应变传感器设置于所述线路层且与所述线路层电性连接，所述应变传感器在受力时能够产生形变并产生阻值变化。

上述压力传感器组件在应用于电子设备壳体时，压力传感器模组设置于壳体的内表面，并与壳体的按键区对应，在按压壳体的按键区时，按键区产生弹性形变，从而将压力传递至承载组件。承载组件承受压力并以带动应变传感器变形进而产生阻值变化。利用本实施例的压力传感器组件，使得壳体在无实体按键的情况下，将作用于壳体表面的压力向壳体内传递。因而，能够避免在壳体上开设实体按键及用于安装实体按键的安装槽，简化壳体结构且能够提升电子设备的防水防尘性能。

在其中一个实施例中，所述连接件包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件包括第一主体部及与所述第一主体部连接的第一延伸部，所述第一延伸部厚度小于或等于所述第一主体部的厚度；所述第二连接件包括第二主体部及与所述第二主体部连接的第二延伸部，所述第二延伸部的厚度小于或者等于所述第二主体部的厚度；所述第一延伸部转动于连接所述第二延伸部，所述第一主体部、所述第二主体部的同侧设有所述线路层。

在其中一个实施例中，所述第一延伸部和所述第二延伸部中的一者设有转轴，所述第一延伸部和所述第二延伸部中的另一者设有能够与所述转轴转动配合的轴孔；或者，

所述承载组件还包括转轴，所述转轴穿设所述第一延伸部和所述第二延伸部，以使所述第一延伸部能够相对所述第二延伸部转动。

在其中一个实施例中，所述第二连接件包括连接于所述第二主体部的第三延伸部，所述第三延伸部与所述第二延伸部分别位于所述第二主体部的相对的两端，所述第三延伸部的厚度小于或者等于所述第二主体部的厚度，所述第三延伸部用于连接另一所述连接件。

在其中一个实施例中，在所述线路层所在侧，所述第一主体部凸出所述第一延伸部，所述第二主体部凸出所述第二延伸部。

在其中一个实施例中，在所述第一连接件的背离所述线路层的一侧，所述第一主体部凸出所述第一延伸部；在所述第二连接件的背离所述线路层的一侧，所述第二主体部凸出所述第二延伸部。

在其中一个实施例中，所述线路层与各所述连接件连接，至少两个所述连接件之间设置有所述应变传感器。

在其中一个实施例中，所述线路层包括第一区段及与所述第一区段的相对设置的第二区段；所述第一区段设于所述承载组件的一侧，所述第二区段设于所述承载组件的相对的另一侧，所述应变传感器设置于所述第一区段和所述第二区段中的至少一个。

在其中一个实施例中，所述第一区段与所述第二区段相连呈闭合状。

在其中一个实施例中，所述应变传感器为微机电系统传感器，所述微机电系统传感器与所述线路层电性连接；

或者，所述应变传感器为压阻式传感器，所述压阻式传感器与所述线路层电性连接。

在其中一个实施例中，所述连接件呈片状。

一种电子设备，包括壳体和以上任一实施例所述的压力传感器模组，所述压力传感器模组设置于壳体的内表面。

附图说明

图1是一实施例提供的安装有的压力传感器模组的壳体的示意图；

图2是图1所示安装有的压力传感器模组的壳体的局部剖视图；

图3是图1所示压力传感器模组的示意图；

图4是图3所示压力传感器模组的侧视图；

图5是图3所示压力传感器模组的局部剖视图；

图6是一实施例中压力传感器模组的承载组件的示意图；

图7是图6所示压力传感器模组的承载组件的主视图；

图8是另一实施例中安装有的压力传感器模组的壳体的局部剖视图；

图9是又一实施例中安装有的压力传感器模组的壳体的局部剖视图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参考图1，在一实施例中，电子设备包括壳体1和压力传感器模组2，压力传感器模组2设置于壳体1的内表面并用于感应用户的触摸动作。结合图2，在一些实施方式中，壳体1设有按键区11，压力传感器模组2对应按键区11设置，用户在按压按键区11时，按键区11可以将按压作用力传导至压力传感器模组2，压力传感器模组2进而产生电信号的变化，以感应用户的触摸动作。进一步，在一些实施方式中，壳体1的内表面加工有安装槽13，压力传感器模组2设置于安装槽13内。在另一些实施方式中，壳体1可以开设通槽，通槽贯穿壳体1的内外表面，壳体1还包括设置于通槽的盖板，盖板可以采用焊接或者粘接或者螺纹连接等方式固定连接于壳体1。盖板封闭通槽的朝向壳体1外表面的一端，盖板与壳体1形成安装槽13以用于安装压力传感器模组2。当然，安装槽13的设置不是必须的，例如，在壳体1厚度较薄的情况下，压力传感器模组2设置于壳体1的内表面即可。

参考图3和图4，压力传感器模组2包括承载组件21、线路层23和应变传感器25。承载组件21包括至少两个连接件210，相邻的两个连接件210转动连接。结合图5，线路层23设置于承载组件21上且用于电性连接压力检测装置，例如，线路层23可以与电子设备内部的压力检测器件电性连接。应变传感器25设置于线路层23且与线路层23电性连接，且应变传感器25在受力时能够产生形变并产生阻值变化。具体地，在一些实施方式中，连接件210呈片状，连接件210可以采用冲压成型等方式制成，连接件210可采用焊接或者粘接或者螺纹连接等方式连接于壳体1的内表面，并对应壳体1的按键区11设置。承载组件21为支撑结构，并用于支撑线路层23。承载组件21还是承压部件，具体来说，结合图2，当承载组件21承受按压作用力且按压作用力具有沿连接件210厚度方向的分力时，对应按压位置的相邻两个连接件210能够产生相对转动，且按压作用力的分力的作用点越靠近相邻两个连接件210的连接位置处，越容易驱使相邻的两个连接件210产生相对转动，从而使得承载组件21的朝向按键区11的一侧与背离按键区11的一侧产生长度差变化，设置于承载组件21的线路层23随之产生形变，进而使得设置于线路层23的应变传感器25产生形变，进而产生阻值变化。应变传感器25的阻值变化会引起电路中电流或电压信号的变化，即可通过电子设备内的压力检测装置检测该电流或电压信号的变化，以感应用户的按压动作。

结合图2，在一些实施方式中，承载组件21未被按压时，承载组件21的两侧分别位于两个大致相互平行的平面上，沿连接件210的厚度方向施加于连接件210的作用力能够驱使连接件210产生相对转动，但沿垂直于连接件210的厚度方向例如沿平行于转轴方向向连接件210施加作用力时，相邻两个连接件210被锁定，线路层23难以产生大的变形。也即这种结构的压力传感器模组2对特定方向的作用力较为敏感。具体地，在本实施方式中，这种特定方向沿着连接件210的厚度方向，且越靠近相邻两个连接件210的连接位置处越敏感。对于偏离特定方向的按压作用力例如沿转轴延伸方向的作用力，连接件210可能产生微小的形变，但变形程度较小，应变传感器25的阻值变化也较小，这种情况极有可能是用户的误触，因此在上述压力传感器模组2应用于电子设备时，电子设备可以根据电流或电压信号的变化量确定用户是否误触，即上述结构的连接件210可提升使用的便利性。

参考图3、图6和图7，连接件210可以设置2个或者3个以上，至少两个连接件210之间设置有应变传感器25。可以理解的是，应变传感器25可以连接于相邻的两个连接件210，也可以跨过1个或者2个以上的连接件210设置。结合图4，应变传感器25设置于两个连接件210之间应理解为应变传感器25既可以设置于线路层23的背离连接件210的一侧，也可以设置于线路层23的朝向连接件210的一侧，还可以与连接件210的背离按键区11的一侧平齐设置。

进一步，参考图3，连接件210包括第一连接件211和第二连接件213，第一连接件211包括第一主体部211a及与第一主体部211a连接的第一延伸部211b，第一延伸部211b厚度小于或等于第一主体部211a的厚度。第二连接件213包括第二主体部213a及与第二主体部213a连接的第二延伸部213b，第二延伸部213b的厚度小于或者等于第二主体部213a的厚度，第一延伸部211b转动于连接第二延伸部213b，第一主体部211a、第二主体部213a的同侧设有线路层23。可以理解的是，线路层23可以设置于第一主体部211a、第二主体部213a的背离按键区11的一侧，线路层23也可以设置于第一主体部211a、第二主体部213a的朝向按键区11的一侧，当然，承载组件21的相背的两侧可以分别设置线路层23，并可以分别设置应变传感器25。

第一延伸部211b与第二延伸部213b的转动连接可以具有多种结构形式。在一些实施方式中，第一延伸部211b和第二延伸部213b中的一者设有转轴，第一延伸部211b和第二延伸部213b中的另一者设于能够与转轴转动配合的轴孔，第一连接件211和第二连接件213可通过转轴与轴孔的转动配合实现转动连接。当然，在其他实施方式中，承载组件21包括可以包括独立的转轴，转轴穿设第一延伸部211b和第二延伸部213b，以使第一延伸部211b能够相对第二延伸部213b转动。这种实施方式中，转轴可以和第一延伸部211b、第二延伸部213b中的一个固定连接，并与另一个转动连接，当然，转轴也可以和第一延伸部211b、第二延伸部213b分别转动连接。此外，在其他实施方式中，第一延伸部211b和第二延伸部213b分别设有互相配合的卡扣连接件，通过卡扣连接件转动卡接。

进一步，第二连接件213包括连接于第二主体部213a的第三延伸部213c，第三延伸部213c与第二延伸部213b分别位于第二主体部213a的相对的两端，第三延伸部213c的厚度小于或者等于第二主体部213a的厚度，第三延伸部213c用于连接另一连接件210。以上结构的第一连接件211和第二连接件213，第一连接件211一般设置于承载组件21的端部，第二连接件213一般设置于承载组件21的中部，第二连接件213可以设置1个或者2个以上。当然，第二连接件213可以被第一连接件211替换，如图6和图7所示。

进一步，参考图3和图4，在线路层23所在侧，第一主体部211a凸出第一延伸部211b，或者第二主体部213a凸出第二延伸部213b。例如，在图4所示实施例中，线路层23设置于第一主体部211a、第二主体部213a的背离按键区11的一侧，在第一主体部211a、第二主体部213a的朝向线路层23的一侧，第一主体部211a凸出第一延伸部211b，以在第一连接件211和第二连接件213的连接位置附近形成槽状结构，槽状结构可以引导第一连接件211相对第二连接件213的相对转动，并可以避免转轴或者第一延伸部211b的远离第一主体部211a的末端与线路层23产生干涉，进而可以保护线路层23及连接于其上的应变传感器25。这种结构的第一连接件211，还可以节省材料，并利于实现第一连接件211的轻薄化设计。当然，在第一主体部211a、第二主体部213a的朝向线路层23的一侧，第二主体部213a也可以凸出第二延伸部213b，此处不再赘述。

进一步，在第一连接件211的背离线路层23的一侧，第一主体部211a凸出第一延伸部211b，或者，在第二连接件213的背离线路层23的一侧，第二主体部213a凸出第二延伸部213b。例如，在图4所示实施例中，线路层23设置于第一主体部211a、第二主体部213a的背离按键区11的一侧，在第一主体部211a、第二主体部213a的背离线路层23的一侧，第一主体部211a凸出第一延伸部211b，以在第一连接件211和第二连接件213的连接位置附近形成槽状结构，槽状结构可以引导第一连接件211相对第二连接件213的相对转动。这种结构的第一连接件211，还可以节省材料，并利于实现第一连接件211的轻薄化设计。当然，在第一主体部211a、第二主体部213a的背离线路层23的一侧，第二主体部213a也可以凸出第二延伸部213b，此处不再赘述。

参考图8，在一些实施方式中，线路层23可以是整段式的，且线路层23与各连接件210连接，至少两个连接件210之间设置有应变传感器25。结合图3和图4，在其他实施方式中，线路层23也可以是分段式的结构，至少两个连接件210之间设置有一段线路层23。例如，一段线路层23可以设置于相邻的两个连接件210之间，也可以跨过1个或者2个以上的连接件210。

进一步，参考图8，在承载组件21的相背的两侧可以分别设有线路层23，线路层23可以包括第一区段231及与第一区段231的相对设置的第二区段233，第一区段231设于承载组件21的一侧，第二区段233设于承载组件21的相对的另一侧，应变传感器25设置于第一区段231和第二区段233中的至少一个。具体地，在图8所示实施方式中，第一区段231设于承载组件21的背离按键区11的一侧，第二区段233设于承载组件21的朝向按键区11的一侧。第一区段231的线路层23可以是连续的，也可以是间隔设置的多段结构。第二区段233的线路层23可以是连续的，也可以是间隔设置的多段结构。

进一步，参考图9，第一区段231与第二区段233可以相连呈闭合状。这种结构的线路层23可视为环绕整个承载组件21设置，其具有相对简单的结构，并能够和承载组件21可靠地固定。可以理解的是，在这种实施方式中，线路层23可以连接于各个连接件210，也可以连接于其中的一些连接件210，只需线路层23能够与承载组件21可靠地固定即可。例如，在一些实施方式中，线路层23的首尾两端均连接于承载组件21的朝向按键区11的一侧。在其他实施方式中，线路层23的首尾两端均连接于承载组件21的背离按键区11的一侧。当然，在其他实施方式中，线路层23的首尾两端可以分别固定于承载组件21的相背的两侧。

在一实施例中，线路层23为印刷电路板，可以是柔性印刷线路板或非柔性印刷电路板。应变传感器25设置于印刷电路板上，印刷线路板为应变传感器25的固定结构和拉力施加结构。在印刷电路板内设有导电线路(铜箔)，印刷线路板还能够作为应变传感器25的电信号传递结构，减少或者避免线路布置。

在一实施例中，应变传感器25为微机电系统传感器，微机电系统传感器设置于柔性线路板上，微机电系统传感器与柔性线路板上的导电线路电性连接。具体来说，微机电系统传感器焊接于柔性电路板上，柔性电路板与微机电系统传感器中的力感应引脚连接，柔性电路板产生微小形变，对微机电系统传感器中的力感应引脚产生拉力，从而触发微机电系统传感器产生感应信号，从而感应用户的按压动作。

在一实施例中，应变传感器25为压阻式传感器，压阻式传感器与柔性线路板上的导电线路电性连接。压阻式传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。在柔性电路板产生弹性形变或者微小形变时，柔性电路板施加拉力至压阻式传感器上，使得压阻式传感器产生弹性形变，从而使得电阻的横截面以及长度发生变化，压阻式传感器的电阻值产生变化，压阻式传感器的电流或电压信号发生变化，通过对压阻式传感器的电流或电压信号的变化来感应连接件210所承受的压力，进而感应用户的按压动作。

在一实施例中，线路层23处于绷紧状态，或说处于拉伸状态，如此，能够更加灵敏地感应壳体1按键区11承受的按压力。壳体1的按键区11所产生的形变为小幅度形变，可以认为是微小形变。当壳体1的按键区11产生微小形变时，压力传递至承载组件21，承载组件21对按键区11产生的微小形变产生微小形变，如此，处于绷紧或者拉伸状态的线路层23能够灵敏地感应到承载组件21的微小形变。

本实施例中的压力传感器模组2在具体应用时，承载组件21设置于壳体1内，并贴附于壳体1的与按键区11对应的内表面，或者抵接壳体1的与按键区11对应的内表面。在按压壳体1的按键区11时，按键区11产生弹性形变，从而将压力传递至承载组件21上。承载组件21承受压力，承载组件21带动线路层23产生弹性形变，线路层23形变后产生带动应变传感器25产生形变，进而产生阻值变化。通过压力传感器模组2中的承载组件21承受壳体1因按压而产生的形变，间接承受按压，承载组件21实现第一次力传递，使得线路层23产生弹性形变，线路层23实现第二次力传递，从而使得应变传感器25感应用户的按压动作。利用本实施例的压力传感器模组2，使得壳体1在无实体按键的情况下，将作用于壳体1表面的压力向壳体1内传递。因而，能够避免在壳体1上开设实体按键以及用于安装实体按键的安装槽13，简化壳体1结构，简化壳体1加工工艺。

可选地，压力传感器模组2还可应用于除按键区外的其他区域，以实现对电子设备的非按键控制。例如，用于电子设备的应用程序控制或模式切换等特定功能的控制。

另外，实体按键的安装槽13通常是连通壳体1内外，壳体1无需设置按键安装槽13，能够增加壳体1的密封性，杜绝了灰尘水分从按键安装槽13进入壳体1内，增加壳体1的防尘防水效果。

还有一点，当电子设备受扭转、弯折或其他非正常按压的力时，承载组件21被锁定，传递至应变传感器25的力也将会大幅减小，从而有效防止误触的发生。

应变传感器25在线路层23的带动下产生弹性形变，产生感应信号，具体来说，感应电信号可以是从无到有而产生的新电信号，可以是电信号强弱变化而产生的变化电信号。为了进一步屏蔽误触信号，本实施例还可以设置阈值，如新电信号大于阈值时，触发压力感应。又如，变化电信号大于阈值时触发压力感应。

本实用新型还提供了一种电子设备。在一实施例中，电子设备为手机、平板电脑、PDA(Personal Digital Assistant，个人数字助理)、POS(Point of Sales，销售终端)等移动终端。移动终端的示例包括但不限于卫星或蜂窝电话。可以组合蜂窝电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(PCS)终端。可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、Web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(GPS)接收器的PDA。以及常规膝上型和/或掌上型接收器或包括无线电电话收发器的其它电子装置。

在其他实施例中，电子设备也可以为穿戴式设备、电子秤、耳机、家用电器等任意电子类设备。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种压力传感器模组，其特征在于，所述压力传感器模组包括承载组件、线路层和应变传感器；

所述承载组件包括至少两个连接件，相邻的两个所述连接件转动连接；

所述线路层设置于所述承载组件上且用于电性连接压力检测装置；

所述应变传感器设置于所述线路层且与所述线路层电性连接，所述应变传感器在受力时能够产生形变并产生阻值变化。

2.根据权利要求1所述的压力传感器模组，其特征在于，所述连接件包括第一连接件和第二连接件，所述第一连接件包括第一主体部及与所述第一主体部连接的第一延伸部，所述第一延伸部厚度小于或等于所述第一主体部的厚度；所述第二连接件包括第二主体部及与所述第二主体部连接的第二延伸部，所述第二延伸部的厚度小于或者等于所述第二主体部的厚度；所述第一延伸部转动于连接所述第二延伸部，所述第一主体部、所述第二主体部的同侧设有所述线路层。

3.根据权利要求2所述的压力传感器模组，其特征在于，所述第一延伸部和所述第二延伸部中的一者设有转轴，所述第一延伸部和所述第二延伸部中的另一者设有能够与所述转轴转动配合的轴孔；或者，

所述承载组件还包括转轴，所述转轴穿设所述第一延伸部和所述第二延伸部，以使所述第一延伸部能够相对所述第二延伸部转动。

4.根据权利要求2所述的压力传感器模组，其特征在于，所述第二连接件包括连接于所述第二主体部的第三延伸部，所述第三延伸部与所述第二延伸部分别位于所述第二主体部的相对的两端，所述第三延伸部的厚度小于或者等于所述第二主体部的厚度，所述第三延伸部用于连接另一所述连接件。

5.根据权利要求2所述的压力传感器模组，其特征在于，在所述线路层所在侧，所述第一主体部凸出所述第一延伸部，所述第二主体部凸出所述第二延伸部。

6.根据权利要求5所述的压力传感器模组，其特征在于，在所述第一连接件的背离所述线路层的一侧，所述第一主体部凸出所述第一延伸部；在所述第二连接件的背离所述线路层的一侧，所述第二主体部凸出所述第二延伸部。

7.根据权利要求1-6任一项所述的压力传感器模组，其特征在于，所述线路层与各所述连接件连接，至少两个所述连接件之间设置有所述应变传感器。

8.根据权利要求1-6任一项所述的压力传感器模组，其特征在于，所述线路层包括第一区段及与所述第一区段的相对设置的第二区段；所述第一区段设于所述承载组件的一侧，所述第二区段设于所述承载组件的相对的另一侧，所述应变传感器设置于所述第一区段和所述第二区段中的至少一个。

9.根据权利要求8所述的压力传感器模组，其特征在于，所述第一区段与所述第二区段相连呈闭合状。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和权利要求1至11任一项所述的压力传感器模组，所述压力传感器模组设置于壳体的内表面。

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