CN215494958U - 压力感应模组及触控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种压力感应模组，包括：柔性压力传感器，所述柔性压力传感器由柔性电路板、设置于柔性电路板第一表面上的应变感应层和至少一个第一焊盘组成；承载板，所述承载板布设有控制电路、以及与第一焊盘相对应的至少一个第二焊盘，所述第二焊盘与第一焊盘电连接，所述柔性电路板的第二表面抵设于所述承载板；以及设置于柔性压力传感器于承载板之间的粘接层。采用粘接、焊接的方式，实现柔性电路板与承载板装配，并具备结构紧凑、易标准化、定位准确、以及所需安装空间和布置空间小的优点，也有利于OEM客户的快速验证。

Description

压力感应模组及触控装置

技术领域

本实用新型涉及压力感应、检测技术领域，尤其涉及一种压力感应模组及触控装置。

背景技术

压力感应技术有很多种类型，例如压力电容技术(检测面与面之间的电容量)、压力电感(检测面与面之间的电感量)、压阻式、压电陶瓷等，压力感应技术在消费类电子产品行业已大量应用，通过压力传感器以实现压力开关、压力功能按键等应用。

压力感应模组一般包括传感器部分以及控制电路板部分，控制电路板上布设有传感器部分的信号处理电路，承载传感器部分以及控制电路板部分一般分别为不同块PCB(Printed Circuit Board，印制电路板)，主流的采用SMT(Surface Mount Technology，表面的贴装技术)贴片工艺封装的压力传感器多是PCB的主体结构，这种方案适合大规模量产，效率高，成本低，适合模块化设计压感模组方案。

但上述基于PCB电路板的压力传感器需要一定的厚度和外形尺寸，对于结构紧凑、设计空间有限的电子产品，比如耳机、手机或超薄便携笔记本等；或者是空间曲面使用场合的情况，比如车载产品、智能皮肤、柔性电子产品等，基于PCB电路板的压力传感器无法满足设计要求。因此，基于柔性电路板的压力传感器更适用于上述布置场景。但是实际上压力传感器除了受使用空间的限制外，由于柔性电路板本身的特性，对此类的基于柔性电路板的压力传感器的设计还需要考虑结构间的装配工艺以及精度，例如此类传感器在装配以及制作时，由于本身材质较软，在布置到控制电路板上时容易相对控制电路板发生滑移，导致压力传感器的定位不准确，或者由于固定不牢固，使得由压力传感器与控制电路板所组成的压力感应模组在受到压力的作用时，压力传感器检测的信号减小。

总而言之，现有技术中或存在受制于使用空间以及应用场景，从而影响压力感应模组的安装以及测试的问题；和或由于压力传感器结构上设计不紧凑，导致在制作过程以及装配至控制电路板的过程中出现定位不准确、固定不牢固的问题，导致制作的压力感应模组检测的信号减小。

因此，在压力传感器应用领域，亟需一种具备结构紧凑、易标准化、定位准确、以及所需安装空间和布置空间小的压力感应模组。

实用新型内容

基于此，本实用新型提出一种具备结构紧凑、定位准确、易标准化、以及所需安装空间和布置空间小的压力感应模组以及触控装置。

第一方面，提出了一种压力感应模组，包括：

柔性压力传感器，所述柔性压力传感器由柔性电路板、设置于柔性电路板第一表面上的应变感应层和至少一个第一焊盘组成；

承载板，所述承载板布设有控制电路，以及与第一焊盘相对应的至少一个第二焊盘，所述第二焊盘与第一焊盘电连接，所述柔性电路板的第二表面抵设于所述承载板；

以及设置于柔性压力传感器于承载板之间的粘接层。

该方案中，由柔性电路板、应变感应层、第一焊盘组成的柔性压力传感器较薄且柔软，适用于安装空间要求高或者是曲面应用的场景，并且在装配工艺上，柔性电路板的第二面通过薄的粘接层贴合至所述承载板上相应位置，使第一焊盘与第二焊盘对准并初步固定，之后压平柔性电路板，柔性电路板和应变感应层与承载板相对平行，粘接层厚度降低，焊接使柔性电路板上的第一焊盘与承载板上的第二焊盘相连接，用以连通电信号及固定柔性压力传感器。在结构上，设置粘接层使柔性电路板定位准确，柔性电路板与承载板的接触面积增大，焊点稳固，实现柔性电路板直接、准确地焊接固定于承载板上。

结合第一方面，可选的，所述应变感应层包括四个印刷电阻以及印刷电阻间的连接电路。

结合第一方面，可选的，所述印刷电阻位于同一所述柔性电路板的第一表面。

结合第一方面，可选的，所述柔性压力传感器包含多个柔性电路板，每一印刷电阻设置于不同的柔性电路板的第一表面。

结合第一方面，可选的，第一焊盘位于柔性电路板两端，与附着的印刷电阻形成导通电路。

结合第一方面，可选的，所述承载板为柔性电路板。

结合第一方面，可选的，所述承载板为印制电路板。

结合第一方面，可选的，所述承载板远离柔性压力传感器的一面贴设有补强板。

结合第一方面，可选的，所述粘接层为双面胶、亚克力发泡胶、AB胶、环氧树脂、硅胶层中的任一种。

第二方面，提出了一种触控装置，所述触控装置包括按压面板，以及第一方面及其可能实施方式的压力感应模组，所述承载板贴合设置在所述按压面板的按压区域背面。按压面板的应变传递到承载板后再传递至柔性压力传感器，柔性压力传感器感应形变并输出信号到承载板，所述触控装置结构简单、占用空间小。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的压力感应模组结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的柔性压力传感器的结构示意图；

图3为本实用新型一实施方式中应变感应层示意图；

图4为本实用新型一实施例的承载板对应压力感应模组安装位置的结构示意图；

图5为本实用新型一实施例的压力感应模组的装配结构示意图；

图6为本实用新型一实施例的压力感应模组的按压受力图；

图7为本实用新型另一实施例的压力感应模组的结构示意图；

图8为本实用新型另一实施例的包含印刷电阻的焊接单元结构示意图；

图9本实用新型一实施例触控装置的装配结构示意图。

主要元件符号说明

触控装置	1
		按压面板	10
压力感应模组	20
		柔性压力传感器	201
柔性电路板	2011
		应变感应层	2012
第一焊盘	2013
		承载板	202
第二焊盘	2021
		焊点	2022
粘接层	203
		焊接单元	30
印刷电阻	301

具体实施方式

为了使实用新型的目的、原理、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，正如本实用新型内容部分所述，此处所描述的具体实施例用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要特别说明的是，根据说明书的文字或者技术内容可以确定的连接或位置关系，为了图画的简洁进行了部分的省略或者没有画出全部的位置变化图，本说明书未明确说明省略的或者没有画出的位置变化图，不能认为没有说明，为了阐述的简洁，在具体阐述时不再一一进行说明，在此统一说明。

本实用新型所提出压力感应模组用于实现压力开关，压力功能按键等场景。以下对压力感应模组的响应过程简要介绍，压力感应模组包括传感器部分，用于根据被测物体的形变输出模拟信号，以及信号处理部分用于对所述模拟信号进行放大、AD转换等处理，输出控制信号至控制电路板，控制电路板根据该控制信号响应对应指令，从而实现根据被测物体的形变状态执行对应的指令。一般的，信号处理电路布设于控制电路板(本实用新型下称“承载板”)上，也即，压力感应模组包括传感器部分以及控制电路板上信号处理部分。传感器部分的结构/组成影响其相对控制电路板的设置方式，从而影响由二者组成的压力感应模组的结构以及功能，也可以说传感器部分本身的结构以及的其与控制电路板的装配工艺影响压力感应模组的性能。

在本申请人在先申请的“一种压力传感器、压力感应模组以及电子设备”中记载的传感器通过第一焊盘焊接于控制电路板的压感模组，并且在实施例部分说明传感器部分由柔性电路板以及补强板组成，补强板通过胶层固定并通过第二焊盘使柔性电路板的与控制电路板电连接。因此，该方案中，传感器部分的固定分别由补强板以及柔性电路板四周的第一焊盘作用，由于传感器部分与控制电路板直接接触的是具备一定的强度补强板，而补强板具备一定的厚度，导致柔性电路板四周的第一焊盘与控制电路板高度差较大，使得在进行定位以及焊接，焊点容易在水平方向出现漂移，并且焊点的设置位置较为局限，影响压力感应模组的检测信号。

请参考图1至图6，为本实用新型所述压力感应模组20一实施例。如图1所示的压力感应模组20结构示意图，所述压力感应模组20包括柔性压力传感器201和承载板202。请参见图2的柔性压力传感器201的结构示意图，柔性压力传感器201由柔性电路板2011、设置于柔性电路板2011第一表面上的应变感应层2012和至少一个第一焊盘2013组成，在本实施例中，采用压阻式的压力传感器，应变感应层2012包括四个印刷电阻301以及印刷电阻301间的连接线路。继续参见图3，承载板202上设置有与第一焊盘2013相对应的至少一个第二焊盘2021，所述第二焊盘2021与所述第一焊盘2013电连接。柔性压力传感器感201应被抵设物体的形变，从而对应输出模拟模拟信号，输出模拟信号至承载板202，经由承载板202设置电路转换为数字信号，控制电路依据该数字信号对应输出指令。

可以理解，所述第一焊盘2013与所述第二焊盘2021的数量相同，进一步地，此处的术语“相同”指的是起固定作用的焊盘数量相同，在一些实施例中，采用第一焊盘2013的数量与第二焊盘2021的数量形式不匹配，但起焊接作用的焊盘数量实质相同的方式仍属于本实用新型的保护范围。

本实施例对于第一焊盘2013、第二焊盘2021的形状不作具体限定，可选的，可以将其形状设置呈圆形，或者，在另一些实施例中，将其形状设置呈长方形。

所述柔性电路板2011的第二表面抵设于所述承载板202以固定传感器。可以理解，术语“抵设”应限定理解为焊接、胶贴等方式；可选的，所述粘接层203为双面胶、亚克力发泡胶、AB胶、环氧树脂、硅胶层或其他类似胶状物中的任一种。应指出，本实用新型对粘接层203的材质不作具体限制，只需保证起将所述第二表面抵设于承载板202的作用即可，对于本实用新型未具体列明其他胶类，同样属于本实用新型的保护范围。

值得注意，本实用新型中所称“柔性压力传感器201”特指基于柔性电路板2011(Flexible Printed Circuit,FPC)的一类压力传感器，更进一步地，术语“柔性电路板2011”是指以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板，又可称为软性电路板、挠性电路板。

可选的，对于承载板202，其可以是柔性电路板2011，或者是印制电路板。

当所述承载板202采用柔性电路板2011时，可仅为柔性电路板2011，也可在该柔性电路板2011背离柔性压力传感器201的一面设置补强板。可以理解，在此种实施方式下，采用两个柔性电路板2011间的固定以及应力传递，使得压力感应模组20整体呈柔性，更适用于曲面或者小安装的空间的场景。

请参考图4，为本实用新型一实施例的压力感应模组20的装配结构示意图。

以下，结合装配工艺说明本实施例的压力感应模组20。所述柔性压力传感器201通过粘接层203贴合至所述承载板202相应位置，具体为柔性电路板2011的第二表面贴合至所述承载板202相应位置，使柔性压力传感器201装配定位的同时起到一定的固定作用；后使用设备将柔性压力传感器201压平，使柔性电路板2011和应变感应层2012与承载板202相对平行；最后通过焊点2022将柔性压力传感器201的第一焊盘2013与承载板202的第二焊盘2021相连接，使得柔性压力传感器201完全固定于承载板202。

可以理解，柔性电路板2011在装配的过程中涉及2次固定，首先是粘接层203的初步固定以及定位，以使后续的焊接更准确，其次是形成焊点2022，使得第一焊盘2013与第二焊盘2021紧固，焊盘间限定区域内的柔性压力传感器201部分与承载板202完全固定，从而得到的压力感应模组20的结构紧凑、焊点2022定位准确，同时采用柔性材质的电路板，节省模组的安装空间。

请参考图5，为本实用新型一实施例的压力感应模组20的按压受力图。在压力感应模组20的感应位置按压受力时，柔性压力传感器201在第一焊盘2013之间限定的感应区域内，受到焊点2022作用力下拉伸形变，避免了仅粘接固定时，粘接层203与柔性压力传感器201传感器滑移导致感应区域形变减小，影响到力的传递及柔性压力传感器201对应变的感应，从而导致传感器检测的信号减小。

可以理解，一般的，一个承载板202对应多个柔性压力传感器201，即由一个承载板202接收多个柔性压力传感器201的模拟信号，但在本实用新型中将柔性压力传感器201模块化，便于标准化地统一封装为压力感应模组20，客户可根据自己的需要布置按键的位置，从而减少客户开发压力传感装置应用的周期。

举例说明，在用于按键触摸时，柔性压力传感器201的位置对应按键的位置设置，承载板202上布置的控制电路，所述控制电路包含多个电子元件及IC(IntegratedCircuit，集成电路)处理器以至少对柔性压力传感器201所输出的模拟信号进行放大、模数转换等处理，并根据处理后的信号发出控制信号，可以快速完成压力感应模组20的测试验证。应理解，本申请所指控制电路包含了对柔性压力传感器201输出信号的信号处理部分。因此，本申请对控制电路的具体形式不作限制，只需满足对柔性压力传感器201输出模拟信号进行处理以及根据处理好后的数字信号，发出对应的控制指令的功能。

此处应当说明，图1至图6的实施例中，应变感应层2012的感应电路具体形式不作限定，惠斯通电桥、半桥、全桥或其他电桥电路中任意一者，相应的，对组成电桥电路的印刷电阻301的具体位置及数量亦不作具体限定。举例而言，应变感应层2012采用惠斯通电桥的形式，参见图3，即包括4个印刷电阻301以及印刷电阻301间的连接电路，对于印刷电阻301的组成形式，可以根据需要设置为包含1个、2个、4个可变印刷电阻301。组成电桥电路的所有所述印刷电阻301位于同一所述柔性电路板2011的第一表面，并且印刷电阻301间的连接线路也布置在同一柔性电路板2011的第一表面，此实施方式中，柔性压力传感器201的最小焊接部是包含完整的电桥电路的组成，即由设置有完整电桥电路的柔性电路板2011以及第一焊盘2013组成，焊接于承载板202上的焊接单元30对应力检测以及输出感应电压。

与此相对的，如图7至图8所示的另一实施例中，所述柔性压力传感器201包含多个柔性电路板2011，每一印刷电阻301设置于不同的柔性电路板2011的第一表面。请参考图7，为本实施例的压力感应模组20的结构示意图，组成电桥电路的印刷电阻301是单独制作的，以图8焊接单元30为例，一个印刷电阻301设置在单独的柔性电路板2011的第一表面，第一焊盘2013位于柔性电路板2011两端，与附着的该印刷电阻301形成导通电路，使该设置有印刷电阻301的柔性电路板2011以前述的胶粘、焊接方式，固定于承载板202上，印刷电阻301通过焊盘间的电连接接入承载板202上的连接电路以及控制电路，同理，接入组成电桥电路的其他印刷电阻301。可以理解，该实施方式下，最小的焊接单元30为由一个印刷电阻301、柔性电路板2011、两个第一焊盘2013组成，与图1至图,6所示的实施例区别在于柔性压力传感器201由四个独立的焊接单元30组成惠斯通电桥，从而由不同焊接单元30组成的电桥电路的形式更加灵活，焊盘间形成的焊点2022的位置也更加灵活。

值得注意，在该实施方式下，印刷电阻301间的连接电路布置在承载板202上。结合印刷电阻301的制作工艺可以理解，对于焊接单元30的制作，只需往柔性电路板2011上批次单一朝向印刷所述印刷电阻301，印刷电阻301的溢墨方向一致，从而同一批次制作的印刷电阻301之间一致性较好，由焊接单元30组成的电桥电路产生的偏移电压小，也更有利于焊接单元30的批量生产与组装。

本实用新型第二方面提出一种包括图1至图6、或图7至图8实施例所述的压力感应模组20的触控装置1。

请参考图9，为本实用新型一实施例触控装置1的装配结构示意图。所述触控装置1包括按压面板10，以及前文记载的图1至图6、或图7至图8所述压力感应模组20，所述承载板202贴合设置在所述按压面板10的按压区域背面。按压面板10受到外部力的作用时，其应变传递到承载板202后再传递到柔性压力传感器201上，柔性压力传感器201感应形变并输出信号到承载板202。可以理解，当承载板202为柔性电路板2011时，此时可以设置补强板在按压面板10与承载板202中间，也即补强板位于承载板202所远离柔性压力传感器201的一侧。

同样的，本实施例对于压力感应模组20与按压面板10之间的粘接方式不作具体限定，可以采用双面胶粘接层203、亚克力发泡胶粘接层203、AB胶粘接层203、环氧树脂粘接层203、硅胶粘接层203或者其他类似胶物粘接层203中的任一种方式。

值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个模块只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，例如，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示技术特征的数量与顺序，并不用于限制本实用新型的保护范围。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种压力感应模组，其特征在于，包括：

柔性压力传感器，所述柔性压力传感器由柔性电路板、设置于柔性电路板第一表面上的应变感应层和至少一个第一焊盘组成；

承载板，所述承载板布设有控制电路以及与第一焊盘相对应的至少一个第二焊盘，所述第二焊盘与所述第一焊盘电连接，所述柔性电路板的第二表面抵设于所述承载板；

以及设置于柔性压力传感器于承载板之间的粘接层。

2.如权利要求1所述的压力感应模组，其特征在于，所述应变感应层包括至少一个印刷电阻以及连接线路。

3.如权利要求2所述的压力感应模组，其特征在于，所述印刷电阻与连接线路位于同一所述柔性电路板的第一表面。

4.如权利要求2所述的压力感应模组，其特征在于，所述柔性压力传感器包含多个柔性电路板，每一印刷电阻设置于不同的柔性电路板的第一表面。

5.如权利要求4所述的压力感应模组，其特征在于，第一焊盘位于柔性电路板两端，与附着的印刷电阻形成导通电路，印刷电阻间的连接线路位于承载板。

6.如权利要求3或5所述的压力感应模组，其特征在于，所述承载板为柔性电路板。

7.如权利要求3或5所述的压力感应模组，其特征在于，所述承载板为印制电路板。

8.如权利要求6所述的压力感应模组，其特征在于，所述承载板远离柔性压力传感器的一面贴设有补强板。

9.如权利要求8所述的压力感应模组，其特征在于，所述粘接层为双面胶、亚克力发泡胶、AB胶、环氧树脂、硅胶层中的任一种。

10.一种触控装置，其特征在于，包括权利要求3或权利要求5所述的压力感应模组，以及贴设于所述压力感应模组的按压面板。

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