TWI410854B - 應力感應器及其組裝方法 - Google Patents

Description

應力感應器及其組裝方法

本發明是有關於一種感應器及其組裝方法，且特別是有關於一種用於結合於一電子裝置的應力感應器及其組裝方法。

目前應力感應器已逐漸被應用於各式的電子裝置中，以作為指向裝置。這些電子裝置例如是筆記型電腦、滑鼠、鍵盤、手持設備或搖桿等等。進一步舉例來說，市面上常見的筆記型電腦鍵盤的按鍵之間，即可見到應力感應器的設置。使用者可利用手指觸撥應力感應器，使其感應使用者的撥動力道大小與撥動方向，從而控制螢幕上的游標，產生相對應的位移。

請參閱圖1A與圖1B所示之習知應力感應器的立體示意圖與分解示意圖。習知應力感應器10包含金屬背板11、電路基板12、指向作動部13、具有孔洞151供指向作動部13穿過的固持件15、多個鎖固孔161、對應於鎖固孔161的螺絲162、設置於背板11與電路基板12之間的絕緣片17、設置於電路基板12與固持件15之間的絕緣片18以及包含一應力形變區與多個應力感應電阻的應力感應結構(未繪示於圖1A與圖1B)。

請一併參閱圖1A、圖1B以及圖2所示之習知應力感應器電路基板底面之平面示意圖。指向作動部13設置於電路基板12的頂面121，多個應力感應電阻14設置於電路基板12的底面122。這些應力感應電阻14包括佈置於X方向的應力感應電阻141與142以及佈置於Y方向的應力感應電阻143與144。當使用者以手指觸撥指向作動部13時，連接於指向作動部13下方且會產生X及/或Y方向形變的部分電路基板(即應力形變區123)會使得位於應力形變區123中的應力感應電阻14產生對應的電阻值變化。如此，應力感應器10所連接的微處理器或控制器可偵測出上述電阻值變化而控制螢幕的游標產生位移。

由習知應力感應器10的結構可知，當具有多層元件的應力感應器10藉由穿設於固持件15之另一鎖固孔163的螺絲而鎖固至一電子裝置的結構體(例如鍵盤板體)時，整體厚度及重量將會顯得過厚及過重而不符合電子裝置追求輕量及薄型化的潮流。此外，習知應力感應器10包含過多的元件，導致組裝效率變差，且生產成本也無法有效降低。

本發明提供一種應力感應器，其具有小尺寸(compact size)且低成本的優點。

本發明另提供一種應力感應器之組裝方法，以提高應力感應器的組裝效率。

為達上述優點，本發明提出一種應力感應器，其包含具有應力感應結構的一電路基板、一指向作動部以及一金屬背板。應力感應結構包含一應力形變區與設於應力形變區的複數個應力感應電阻。指向作動部設置於電路基板的頂面且連設於應力感應結構，而金屬背板具有至少一接合材料塗佈區域，電路基板的複數個固接邊係固接於上述至少一接合材料塗佈區域。

在本發明的較佳實施例中，上述電路基板的每一固接邊具有內縮部分，並且內縮部分設有金手指(connecting finger)。金手指的材質例如包括銅箔。此外，塗佈於該接合材料塗佈區域的接合材料例如包括錫銅合金。另外，金屬背板具有至少一接合材料防溢孔，其位於上述至少一接合材料塗佈區域，以防止焊錫等接合材料往各方向溢流。更進一步來看，金屬背板可具有複數個鎖固孔，每一鎖固孔的孔壁例如是外凸於金屬背板，以提高例如螺絲的鎖固件與鎖固孔的結合面積。

在本發明的較佳實施例中，上述之金屬背板具有一凹陷處，其對應於電路基板之應力形變區。

為達上述優點，本發明另提出一種應力感應器之組裝方法，其適用於一應力感應器，其中此應力感應器至少包含一電路基板、一指向作動部以及一金屬背板，而金屬背板具有至少一接合材料塗佈區域。此至少一接合材料塗佈區域對應於電路基板的複數個固接邊。此應力感應器之組裝方法包含將指向作動部結合於電路基板之頂面，以及將電路基板的固接邊固接於金屬背板的至少一接合材料塗佈區域。

在本發明的較佳實施例中，上述之應力感應器之組裝方法，更包含以一結合手段結合應力感應器至一電子裝置結構體，以及結合一訊號傳輸線的複數個相對應接合點至電路基板頂面之複數個接合點。

由於本發明所使用的金屬背板形成有至少一接合材料塗佈區域，所以在透過接合材料(如錫膏、銀膏或其他熱固型材質)將電路基板組裝於金屬背板時，塗佈於接合材料塗佈區域內的接合材料可提高接合效果，以使電路基板與金屬背板牢固地結合。相較於習知技術，本發明之應力感應器的元件較少，所以具有小尺寸且低成本的優點。此外，相較於習知技術，本發明之應力感應器之組裝方法是將電路基板直接固接於金屬背板上，所以能簡化組裝步驟，以提升組裝效率。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

本發明之應力感應器可作為電子裝置的指向裝置，其包含電路基板、指向作動部與金屬背板，以下將先介紹應力感應器的電路基板與指向作動部。請先參閱圖3A所示，其為本發明一實施例之應力感應器的電路基板與指向作動部結合後的平面示意圖。如圖3A所示，外觀例如為正八邊形的電路基板30具有頂面(未示於圖中)與底面32，並且具有應力感應結構。其中，電路基板30的頂面具有多個接合點31以連接訊號傳輸線各相對應接合點521(接合點521將於下文圖4C中說明)，應力感應結構包含應力形變區(未示於圖中)與多個應力感應電阻33。在此一提，電路基板30外觀製作為正八邊形，相較於圓形與正方形，正八邊形與接合材料具有較大接觸面積。然而在此僅為舉例說明，電路基板30並不限於此種外觀。此外，所述電子裝置例如一筆記型電腦、一滑鼠、一鍵盤、一手持設備或一搖桿等可配置應力感應器者。

承上述，指向作動部34設置於電路基板30的頂面且連設於應力感應結構，特別是連設於應力感應電阻33。應力形變區約位於設置指向作動部34所設置的區域。本實施例之電路基板30具有固接邊351~354，並且每個固接邊351~354各具有內縮部分。在此一提，內縮部分可在製程中裁切由電路基板30形成的圓型導通孔而形成的弧狀結構，弧長可依電路基板30尺寸而決定，因此弧狀結構外觀例如是兩個具有間隔且相鄰的半圓形，也可以是具有間隔且相鄰的小於二分之一圓弧長度的弧，以因應更小電路基板30尺寸的需求。

此外，內縮部分設有金手指36。相較於平整的固接邊，具有內縮部分的固接邊351~354可接觸較多接合材料，所以可用來增加接合材料(如錫膏、銀膏或其他熱固型材質)的附著面積。換言之，金手指36可增加固接邊351~354與接合材料之間的結合效果。上述金手指36的材質例如包括銅箔，但不以此為限。

請接著參閱圖3B所示，其為本發明一實施例之應力感應器的金屬背板之平面示意圖。金屬背板37在對應於應力形變區的地方例如為凹陷處38，以增加應力感應電阻33的形變空間。此外，金屬背板37具有至少一接合材料塗佈區域，而在圖3B中是以多個接合材料塗佈區域391~393為例，並且凹陷處38在其他實施例可依製程而不被塗佈與接合材料塗佈區392相同的接合材料。塗佈於接合材料塗佈區391~393內的材料例如包括錫銅合金或其他具焊錫性材料。一般而言，電路基板30與金屬背板37可以藉由熱固性接合材料焊接或藉由膠材加以膠合而固接於彼此。由於金屬背板37通常採用鐵或不銹鋼等金屬材質，因此與接合材料的焊接結合效果較差，而接合材料塗佈區域391~393即可用以提高金屬背板37與接合材料以及電路基板30的結合效果。

承上述，接合材料塗佈區域391~393對應於電路基板30的固接邊351~354，因此電路基板30固接邊351~354可透過接合材料而牢固地固接在金屬背板37的接合材料塗佈區域391~393。此外，為了防止接合材料向應力形變區或非期望的位置溢流，金屬背板37可設有一到多個接合材料防溢孔3911、3912、3921~3924、3931以及3932，這些接合材料防溢孔3911、3912、3921~3924、3931以及3932例如是位於接合材料塗佈區域391~393上對應於電路基板30的固接邊351~354的位置附近。

實施上，接合材料塗佈區域391~393的垂直寬度例如是小於接合材料防溢孔3911、3912、3921~3924、3931以及3932，如此可更有效防止接合材料溢流。另外，接合材料防溢孔3922與3924的水平寬度可大於3921與3923且涵蓋部分的凹陷處38，以更加確保接合材料不會溢流到凹陷處38。

此外，金屬背板37可以設置多個鎖固孔401~403，這些鎖固孔401~403內部例如設有螺紋，以提供螺絲結合，如此可藉由螺絲將應力感應器組裝到電子裝置的結構體(例如鍵盤板體)。每一鎖固孔401~403的孔壁例如是外凸於金屬背板37，以增加螺絲與鎖固孔401~403的結合面積，進而提高固定效果。鎖固孔401~403可用沖孔的方式形成。

圖4A繪示為本發明一實施例之組裝後應力感應器之透視示意圖。如圖4A所示，應力感應器41的電路基板30與金屬背板37疊合，並以接合材料42結合電路基板30與金屬背板37。接合材料42附著於電路基板30各固接邊及其內縮部分，並且由對應的接合材料防溢孔限制其附著範圍或位置。

在本實施例之應力感應器41中，由於金屬背板37形成有接合材料塗佈區域391~393，所以在透過接合材料42(如錫膏等)將電路基板30組裝於金屬背板37時，塗佈於接合材料塗佈區域391~393內的接合材料42可提高接合效果，以使電路基板30與金屬背板37牢固地結合。相較於習知技術，本實施例的應力感應器41元件較少，所以具有小尺寸且低成本的優點。

請一併參閱圖4A與4B，其中圖4B是由圖4A剖線43所形成的應力感應器41的剖面示意圖。如圖4B所示，指向作動部34透過膠材45固接於電路基板30的頂面，並且電路基板30再藉由塗佈於接合材料塗佈區域391~393的接合材料42結合於金屬背板37，因此電路基板30的底面的應力感應電阻33在凹陷處38具有足夠的形變空間。

圖4C繪示為圖4A之應力感應器組裝於電子裝置結構體的示意圖，請一併參閱圖4A與圖4B。應力感應器41的電路基板30與金屬背板37疊合並以接合材料42結合，並且藉由穿設於鎖固孔401~403的螺絲將應力感測器41鎖固至一電子裝置的結構體51。另外，訊號傳輸線52的各接合點521電性連接至電路基板30頂面的各相對應接合點31。訊號傳輸線52未焊接的一端可以彎折到結構體51預設的孔洞，再連到微處理器或控制器等控制單元(logic board)。在此一提，結構體51預設孔洞的位置在此僅為示意，而訊號傳輸線52未焊接的一端彎折的方向隨之調整。

請參照圖3A、圖3B與圖4A，本發明一實施例之應力感應器之組裝方法適用於上述應力感應器41。此應力感應器之組裝方法包含將指向作動部34結合於電路基板30的頂面，並且將電路基板30的固接邊351~354固接於金屬背板37的接合材料塗佈區域391~393，因此金屬背板37藉由固接邊351~354部分結合於電路基板30的底面32。

上述將電路基板30的固接邊351~354固接於金屬背板37的接合材料塗佈區域391~393之步驟，例如是透過如錫膏等接合材料42將電路基板30的固接邊351~354固接於金屬背板37的接合材料塗佈區域391~393。

此外，請參照圖4C，上述之應力感應器之組裝方法可更包含以一例如螺絲鎖固的結合手段結合應力感應器41至電子裝置結構體51之步驟，以及結合訊號傳輸線52的多個接合點521至電路基板30的頂面的相對應的接合點31之步驟。

圖5A與5B為本發明一實施例之應力感應器主要元件及部分組裝之立體示意圖。如圖5A所示，指向作動部34以膠材45結合於電路基板30後，接合點31留待組裝時與訊號傳輸線52各相對應接合點521(如圖4C所示)連接，固接邊351~354則待與金屬背板37的接合材料塗佈區域391~393對應疊合。因此，疊合後的電路基板30與金屬背板37之相對位置如圖5B所示。在藉由接合材料42固接電路基板30與金屬背板37時，例如錫膏的接合材料42將有部份是暴露於例如固接邊354與接合材料防溢孔3923之間的區域。並且，其他固接邊與相鄰近接合材料防溢孔之間的區域的接合材料42分佈情形亦可自前述說明加以類推，故在此不再贅述。

相較於習知技術，本實施例之應力感應器之組裝方法將電路基板30直接固定於金屬背板37上，所以能簡化組裝步驟，以提升組裝效率。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、41．．．應力感應器

11、37．．．金屬背板

12、30．．．電路基板

121．．．電路基板的頂面

122、32．．．電路基板的底面

123．．．應力形變區

13、34．．．指向作動部

14、141、142、143、33．．．應力感應電阻

15．．．固持件

151．．．孔洞

161、163、401、402、403．．．鎖固孔

162．．．螺絲

17、18．．．絕緣片

31、521．．．接合點

351、352、353、354．．．電路基板的固接邊

36．．．金手指

38．．．凹陷處

391、392、393．．．接合材料塗佈區域

3911、3912、3921、3922、3923、3924、3931、3932．．．接合材料防溢孔

42．．．接合材料

43．．．剖線

45．．．膠材

51．．．電子裝置的結構體

52．．．訊號傳輸線

圖1A繪示為習知應力感應器之立體示意圖。

圖1B繪示為習知應力感應器之分解示意圖。

圖2繪示為習知應力感應器電路基板底面之平面示意圖。

圖3A繪示為本發明一實施例之應力感應器的電路基板與指向作動部結合後之平面示意圖。

圖3B繪示為本發明一實施例之應力感應器的金屬背板之平面示意圖。

圖4A繪示為本發明一實施例之組裝後應力感應器之透視示意圖。

圖4B繪示為圖4A之應力感應器剖面側視圖。

圖4C繪示為圖4A之應力感應器組裝於電子裝置結構體的示意圖。

圖5A繪示為本發明一實施例之應力感應器主要元件之立體示意圖。

圖5B繪示為本發明一實施例之部分組裝之應力感應器之立體示意圖。

30．．．電路基板

33．．．應力感應電阻

34．．．指向作動部

36．．．金手指

37．．．金屬背板

391~393．．．接合材料塗佈區域

3911、3912、3921~3924、3931、3932．．．接合材料防溢孔

401~403．．．鎖固孔

41．．．應力感應器

42．．．接合材料

43．．．剖線

Claims (12)

1. 一種應力感應器，包含：一電路基板，具有一應力感應結構，其中該應力感應結構包含一應力形變區與設於該應力形變區的複數個應力感應電阻；一指向作動部，設置於該電路基板之一頂面且連設於該應力感應結構；以及一金屬背板，具有至少一接合材料塗佈區域，該電路基板的複數個固接邊係固接於該至少一接合材料塗佈區域。
2. 如申請專利範圍第1項所述之應力感應器，其中該電路基板的外觀為正八邊形。
3. 如申請專利範圍第1項所述之應力感應器，其中該電路基板的每一該些固接邊具有一內縮部分，以增加接合該些固接邊與該至少一接合材料塗佈區域的一接合材料的附著面積。
4. 如申請專利範圍第3項所述之應力感應器，其中該內縮部分設有一金手指，並且該金手指的材質包括銅箔。
5. 如申請專利範圍第3項所述之應力感應器，其中塗佈於該至少一接合材料塗佈區域的該接合材料包括錫銅合金。
6. 如申請專利範圍第1項所述之應力感應器，其中該金屬背板於該至少一接合材料塗佈區域具有至少一接合材料防溢孔。
7. 如申請專利範圍第1項所述之應力感應器，其中該金屬背板具有複數個鎖固孔，每一該些鎖固孔的孔壁外凸於該金屬背板。
8. 如申請專利範圍第1項所述之應力感應器，其中該電路基板之該頂面更包含複數個接合點，以供連接一訊號傳輸線之複數個相對應接合點。
9. 如申請專利範圍第1項所述之應力感應器，其中該金屬背板具有一凹陷處，對應於該電路基板之該應力形變區。
10. 一種應力感應器之組裝方法，適用於一應力感應器，該應力感應器包含一電路基板、一指向作動部以及一金屬背板，其中該金屬背板具有至少一接合材料塗佈區域，該至少一接合材料塗佈區域對應接合於該電路基板的複數個固接邊，而該應力感應器之組裝方法包含：將該指向作動部結合於該電路基板之頂面；以及將該電路基板的該些固接邊固接於該金屬背板的該至少一接合材料塗佈區域。
11. 如申請專利範圍第10項所述之應力感應器之組裝方法，更包含：以一結合手段結合該應力感應器至一電子裝置之一結構體；以及結合一訊號傳輸線之複數個相對應接合點至該電路基板之該頂面之複數個接合點。
12. 如申請專利範圍第11項所述之應力感應器之組裝方法，其中該結合手段包括螺絲鎖固。