TW201418683A - 壓力量測結構 - Google Patents

Abstract

一種壓力量測結構，包含一第一基板、一第二基板、一第一電極層、一第二電極層及至少一壓阻層。第二基板面向第一基板。第一電極層設於第一基板，且面向第二基板。第二電極層設於第二基板，且面向第一電極層。壓阻層介於第一電極層與第二電極層之間。佈線層設於第二基板，且背向第一基板。佈線層包含複數條導線。部分這些導線與第一電極層電性連接，另一部分這些導線與第二電極層電性連接。

Description

壓力量測結構

本提案係有關於一種壓力量測結構，特別是一種具有高密度量測陣列的壓力量測結構。

足部乃是扮演人體和地面接觸時支撐身體重量、減輕下肢和相關關節的受力、吸收震動、減緩衝擊及控制身體平衡的重要角色。而此功能主要是靠足部內的骨骼、韌帶及肌肉等各組織所協調組成。

在一般大眾中，至少有百分之八十的人有足部方面的問題，而腳踝和足部的傷害會改變步態的力學，進而對其它下肢的關節造成壓力，因此可能會導致這些關節產生病變。但是這些問題通常都可以藉由適當的評估、治療與照顧來加以矯正。

現今之步態評估(Gait Assessment)係透過一種壓力量測設備，壓力量測設備應用於量測足部時，會將壓力量測設備設計成一鞋墊形之片狀量測板，可置於鞋底供患者穿著活動量測，以測量患者於步態過程之反作用力。

為了提升壓力量測設備的量測精確度，一般壓力量測設備是採用陣列壓力感測元件。陣列壓力感測元件主要是透過X、Y軸電極交疊來達到掃瞄式陣列壓力偵測之功效。然而陣列數目影響所需的佈線面積。舉例而言，若此陣列為10^＊10陣列數目，在設 計上X及Y軸皆需有10組的電極佈線，而電極佈線寬度隨著製程設備有其極限所在，因此，在量測空間有限的情況下，若佈線區域與感測區域位在同一平面時，勢必會犧牲掉部分感測區域。如此一來，恐降低部分足部風險評估項目的準確度甚或無法評估，特別是在重心偏移分析(Center of pressure，COP)的評估可能會因為此空間的數據空缺，而造成重心偏移分析的誤判。

因此，如何在量測空間有限的情況下，提升壓力量測設備感測的量測精準度將是研發人員必須克服的一項重要課題。

鑒於以上的問題，本提案是關於一種壓力量測結構，藉以在量測空間有限的情況下，提升壓力量測設備的量測精準度。

本揭露之壓力量測結構，包含一第一基板、一第二基板、一第一電極層、一第二電極層、至少一壓阻層及一佈線層。第二基板面向第一基板。第一電極層設於第一基板，且面向第二基板。第二電極層設於第二基板，且面向第一電極層。壓阻層介於第一電極層與第二電極層之間。佈線層設於第二基板，且背向第一基板。佈線層包含複數條導線。部分這些導線與第一電極層電性連接，另一部分這些導線與第二電極層電性連接。

根據上述本提案所揭露之壓力量測結構，佈線層獨立設於第一電極層與第二電極層外，故當增加第一電極層與第二電極層的感測元件時，佈線層並不會佔據第一電極層與第二電極層的感測區域，進而能夠在不降低壓力量測設備之感測區域的情況下，提 升壓力量測設備感測的量測精準度。

此外，佈線層設於第二基板之一側，且第一電極層與第二電極層皆電性連接於佈線層。由於壓力量測結構僅需要一佈線層，故製作壓力量測結構時，可減少網板的使用數量、印料的數量及製程時間(網印次數)。

以上之關於本提案內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本提案之原理，並且提供本提案之專利申請範圍更進一步之解釋。

請參閱第1圖，第1圖為一實施例所揭露之壓力量測結構的平面示意圖。在本實施例中，壓力量測結構10係以應用於量測足部的壓力狀況。

請參閱第2圖，第2圖為第1圖之分解示意圖。本實施例之壓力量測結構10，包含一第一基板100、一第二基板200、一第一電極層300、一第二電極層400、至少一壓阻層500及一佈線層600。此外，壓力量測結構10更包含一黏著層700。在本實施例中，第一電極層300、壓阻層500及黏著層700實際上係藉由網印的方式形成於第一基板100上。第二電極層400、佈線層600實際上係藉由網印的方式形成於第二基板200上。第一基板100的材質為絕緣材質。

第一電極層300設於第一基板100，其中第一電極層300的材質為導電材質。第一電極層300包含複數個第一感測組。舉例來 說，以第2圖中之第一感測組310為例。每一第一感測組310包含複數個第一感測元件311。第一感測組310之各第一感測元件311彼此電性連接，而相異第一感測組310之各第一感測元件311彼此電性絕緣。並且，第一感測組310之各第一感測元件311實質上沿一第一方向(如箭頭a所指之方向)排列。此處所指實質上沿第一方向排列係涵蓋沿第一方向直線排列或曲線排列的情況。

壓阻層500位於第一電極層300上。壓阻層500包含複數個壓阻元件510。這些壓阻元件510以陣列的方式排列，且這些壓阻元件510分別與這些第一感測元件311電性連接。

第二電極層400位於壓阻層500上方，其中第二電極層400的材質為導電材質。第二電極層400包含複數個第二感測組410。舉例來說，以第2圖之第二感測組410為例，每一第二感測組410包含複數個第二感測元件411。第二感測組410之各第二感測元件411彼此電性連接。而相異第二感測組410之各第二感測元件411彼此電性絕緣。並且，第二感測組410之各第二感測元件411實質上沿一第二方向(如箭頭b所指之方向)排列。此處所指實質上沿第二方向排列係涵蓋沿第二方向直線排列或曲線排列的情況。此外，第二方向與第一方向近似正交。

第二基板200位於第二電極層400上，其中第二基板200的材質為絕緣材質。

黏著層700設於第一基板100或是第二基板200(圖式未繪)。黏著層700主要是將第一基板100與第二基板200相黏合。黏著 層700包含複數個黏著單元710及複數個黏著塊720。各黏著單元710以陣列的方式排列，且各黏著單元710介於各壓阻元件510之間。黏著塊720彼此間隔排列，且沿第一電極層300之周緣設置。詳細來說，黏著層700以點陣列的方式黏著第一基板100與第二基板200，使得第一基板100與第二基板200間保持氣體可以流通的狀態。藉此，可防止第一基板100與第二基板200間之空氣無法釋放而產生遲滯現象，進而影響壓力量測結構10之量測精確度。

佈線層600設於第二基板200，且背向第一基板100。換言之，佈線層600與第二電極層400分別位於第二基板200之相對兩面。佈線層600的材質為導電材質。佈線層600包含複數條導線610。部分導線610與第一電極層300電性連接，另一部分導線610與第二電極層400電性連接。由於佈線層600分別與第一電極層300及第二電極層400位於相異層，故佈線層600並不會影響到第一電極層300及第二電極層400的感測區域。此外，由於佈線層600位於第二基板200之一側，且第一電極層300及第二電極層400之各感測元件的線路集中連接於佈線層600，故壓力量測結構10僅需網印一次佈線層600，進而可減少網印的次數及降低網板的製作成本與時間。

導電件800包含複數個導電針800a、800b。這些導電針800a分別電性連接導線610與第一電性接點312。這些導電針800b分別電性連接導線610與第二電性接點412。

以下將對壓力量測結構進行更詳細的描述。請一併檢閱第3A圖與第3B圖，其中第3A圖為第1圖之放大示意圖，第3B圖為第3A圖沿第3B-3B剖面線所繪示之結構簡化的剖面示意圖。壓阻層500係設置於第一電極層300上。換言之，這些壓阻元件510分別介於這些第一感測元件311與這些第二感測元件411之間，且與這些第一感測元件311重疊。壓阻元件510的材質中含有碳，當壓阻元件510受到擠壓時會改變壓阻元件510中碳的排列，進而改變本身的電阻值。因此，這些第一感測元件311與這些第二感測元件411能夠感應壓阻元件510的電阻值變化。舉例來說，當壓阻元件510受到較大的壓力時，會產生較小的電阻值，當壓阻元件510受到較小的壓力時，會產生較大的電阻值。取其中一組壓阻元件510、第一感測元件311及第二感測元件411作為說明，壓阻元件510介於第一感測元件311及第二感測元件411之間，並與第一感測元件311及第二感測元件411構成一電性迴路。當壓阻元件510承受壓力時，會改變此電性迴路之電阻值。並藉由這些電阻值推算出相對應的壓力值。此外，各第一感測元件311與各第二感測元件411分別沿相異方向排列而構成一平面座標系統，故壓力量測結構10可依據各第一感測元件311及各第二感測元件411間的各電阻值來推算多個座標點的壓力值。

請參閱第4A圖至第4B圖，第4A圖為沿第1圖之4A-4A剖面線繪示之結構簡化的剖面示意圖，第4B圖為沿第1圖之4B-4B剖面線之結構簡化的剖面示意圖。本實施例之壓力量測結構10更 包含複數個導電件800。導電件800的材質為導電材質。每一第一感測組310具有一第一電性接點312。每一第二感測組410具有一第二電性接點412。部分導電件800電性連接部分導線610與各第一電性接點312。另一部分導電件800電性連接另一部分導線610與各第二電性接點412。如第4A圖與第4B圖所示，這些導電針800a貫穿第二基板200，且電性連接一導線610與第一電性接點312(如第4A圖所示)，以及導電針800b電性連接另一導線610與第二電性接點412(如第4B圖所示)。

然而，第4A圖所繪示的實施例並非用以限導電件800的種類。請參閱第4C圖至第4D圖，第4C圖與第4D圖為又一實施例之壓力量測結構的部分剖面示意圖。在4C圖所繪示的實施例中，導電件800包含多個銅箔膠帶800c、800d，銅箔膠帶800c分別電性連接部分導線610與第一電性接點312(如第4C圖所示)，以及銅箔膠帶800d電性連接另一部分導線610與第二電性接點412(如第4D圖所示)。

上述第3B圖之壓阻層500係設置於第一電極層300上。但並不以此為限，請參閱第5圖，第5圖為另一實施例之壓力量測結構之部分剖面示意圖。本實施例之壓阻層500之壓阻元件510係疊設於第二電極層400之第二感測元件411。或者，請參閱第6圖，第6圖為再一實施例之壓力量測結構之部分剖面示意圖。本實施例之壓阻層500的數量為二個，且二壓阻層500之二壓阻元件510分別疊設於第一電極層300之第一感測元件311與第二電極層400 之第二感測元件411。

根據上述本提案所揭露之壓力量測結構，佈線層獨立設於第一電極層與第二電極層外，故在空間有限的情況下增加第一電極層與第二電極層的感測元件時，佈線層並不會佔據第一電極層與第二電極層的感測區域，進而能夠在不降低壓力量測設備之感測區域的情況下，提升壓力量測設備感測的量測精準度。

此外，佈線層設於第二基板之一側，且第一電極層與第二電極層皆電性連接於佈線層。由於壓力量測結構僅需要一佈線層，故製作壓力量測結構時，可減少網板的使用數量、印料的數量及製程時間(網印次數)。

雖然本提案之實施例揭露如上所述，然並非用以限定本提案，任何熟習相關技藝者，在不脫離本提案之精神和範圍內，舉凡依本提案申請範圍所述之形狀、構造、特徵及數量當可做些許之變更，因此本提案之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧壓力量測結構

100‧‧‧第一基板

200‧‧‧第二基板

300‧‧‧第一電極層

310‧‧‧第一感測組

311‧‧‧第一感測元件

312‧‧‧第一電性接點

400‧‧‧第二電極層

410‧‧‧第二感測組

411‧‧‧第二感測元件

412‧‧‧第二電性接點

500‧‧‧壓阻層

510‧‧‧壓阻元件

600‧‧‧佈線層

610‧‧‧導線

700‧‧‧黏著層

710‧‧‧黏著單元

720‧‧‧黏著塊

800‧‧‧導電件

800a‧‧‧導電針

800b‧‧‧導電針

800c‧‧‧銅箔膠帶

800d‧‧‧銅箔膠帶

第1圖為一實施例所揭露之壓力量測結構的平面示意圖。

第2圖為第1圖之分解示意圖。

第3A圖為第1圖之放大示意圖。

第3B圖為第3A圖沿第3B-3B剖面線所繪示之結構簡化的剖面示意圖。

第4A圖為沿第1圖之4A-4A剖面線繪示之結構簡化的剖面 示意圖。

第4B圖為沿第1圖之4B-4B剖面線之結構簡化的剖面示意圖。

第4C圖與第4D圖為又一實施例之壓力量測結構的部分剖面示意圖。

第5圖為另一實施例之壓力量測結構之部分剖面示意圖。

第6圖為再一實施例之壓力量測結構之部分剖面示意圖。

10‧‧‧壓力量測結構

100‧‧‧第一基板

200‧‧‧第二基板

300‧‧‧第一電極層

310‧‧‧第一感測組

311‧‧‧第一感測元件

312‧‧‧第一電性接點

400‧‧‧第二電極層

410‧‧‧第二感測組

411‧‧‧第二感測元件

412‧‧‧第二電性接點

500‧‧‧壓阻層

510‧‧‧壓阻元件

600‧‧‧佈線層

610‧‧‧導線

700‧‧‧黏著層

710‧‧‧黏著單元

720‧‧‧黏著塊

800a‧‧‧導電針

800b‧‧‧導電針

Claims (12)

1. 一種壓力量測結構，包含：一第一基板；一第二基板，面向該第一基板；一第一電極層，設於該第一基板，且面向該第二基板；一第二電極層，設於該第二基板，且面向該第一電極層；至少一壓阻層，介於該第一電極層與該第二電極層之間；以及一佈線層，設於該第二基板，且背向該第一基板，該佈線層包含複數條導線，部分該些導線與該第一電極層電性連接，另一部分該些導線與該第二電極層電性連接。
2. 如請求項1所述之壓力量測結構，其中該第一電極層包含複數個第一感測組，每一該第一感測組包含複數個第一感測元件，同一該第一感測組之該些第一感測元件彼此電性連接，且該些第一感測元件實質上沿一第一方向排列，該第二電極層包含複數個第二感測組，每一該第二感測組包含複數個第二感測元件，同一該第二感測組之該些第二感測元件彼此電性連接，且該些第二感測元件實質上沿一第二方向排列，該第二方向與該第一方向相交。
3. 如請求項2所述之壓力量測結構，更包含複數個導電件，每一該第一感測組具有一第一電性接點，每一該第二感測組具有一第二電性接點，部分該些導電件電性連接部分該些導線與該些 第一電性接點，另一部分該些導電件電性連接另一部分該些導線與該些第二電性接點。
4. 如請求項3所述之壓力量測結構，其中每一該導電件為一導電針，該些導電件貫穿該第二基板，且部分該些導電件電性連接部分該些導線與該些第一電性接點，另一部分該些導電件電性連接另一部分該些導線與該些第二電性接點。
5. 如請求項3所述之壓力量測結構，其中每一該導電件為一銅箔膠帶，且部分該些導電件電性連接部分該些導線與該些第一電性接點，另一部分該些導電件電性連接另一部分該些導線與該些第二電性接點。
6. 如請求項2所述之壓力量測結構，其中該壓阻層設於該第一電極層，該壓阻層包含複數個壓阻元件，該些壓阻元件以陣列的方式排列，且該些壓阻元件分別與該些第一感測元件電性連接。
7. 如請求項6所述之壓力量測結構，其中該些壓阻元件分別與該些第一感測元件重疊。
8. 如請求項6所述之壓力量測結構，更包含一黏著層，該黏著層黏著該第一基板及該第二基板，該黏著層包含複數個黏著單元，該些黏著單元以陣列的方式排列，且該些黏著單元介於該些壓阻元件之間。
9. 如請求項2所述之壓力量測結構，其中該壓阻層疊設於該第二電極層，該壓阻層包含複數個壓阻元件，該些壓阻元件以陣列 的方式排列，且該些壓阻元件分別與該些第二感測元件電性連接。
10. 如請求項9所述之壓力量測結構，其中該些壓阻元件分別與該些第二感測元件重疊。
11. 如請求項2所述之壓力量測結構，其中該至少一壓阻層的數量為二，該二壓阻層分別疊設於該第一電極層及該第二電極層，該二壓阻層各包含複數個壓阻元件，該二壓阻層的該些壓阻元件分別以陣列的方式排列，且該二壓阻層之一的該些壓阻元件分別與該些第一感測元件電性連接，該二壓阻層之另一的該些壓阻元件分別與該些第二感測元件電性連接。
12. 如請求項11所述之壓力量測結構，其中該二壓阻層之一的該些壓阻元件分別與該些第一感測元件重疊，該二壓阻層之另一的該些壓阻元件分別與該些第二感測元件重疊。