[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

CN108603799B - 压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法 - Google Patents

压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108603799B
CN108603799B CN201680078907.7A CN201680078907A CN108603799B CN 108603799 B CN108603799 B CN 108603799B CN 201680078907 A CN201680078907 A CN 201680078907A CN 108603799 B CN108603799 B CN 108603799B
Authority
CN
China
Prior art keywords
resistors
substrate
circuit
pressure
pressure sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680078907.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108603799A (zh
Inventor
李灏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen New Degree Technology Co Ltd
Original Assignee
Shenzhen New Degree Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen New Degree Technology Co Ltd filed Critical Shenzhen New Degree Technology Co Ltd
Publication of CN108603799A publication Critical patent/CN108603799A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108603799B publication Critical patent/CN108603799B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/18Measuring force or stress, in general using properties of piezo-resistive materials, i.e. materials of which the ohmic resistance varies according to changes in magnitude or direction of force applied to the material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/02Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
    • G01L9/04Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of resistance-strain gauges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/22Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using resistance strain gauges
    • G01L1/225Measuring circuits therefor
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/045Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using resistive elements, e.g. a single continuous surface or two parallel surfaces put in contact
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01LMEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/02Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning
    • G01L9/06Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means by making use of variations in ohmic resistance, e.g. of potentiometers, electric circuits therefor, e.g. bridges, amplifiers or signal conditioning of piezo-resistive devices
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04105Pressure sensors for measuring the pressure or force exerted on the touch surface without providing the touch position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

一种压力传感器(100)、电子设备及该压力传感器(100)的制作方法。所述压力传感器(100)包括,衬底组件(10),其具有第一安装面(11a)与第二安装面(12a),在第一安装面(11a)与第二安装面(12a)上同时成型至少两个电阻器(R0‑R4),保证所有电阻器(R0‑R4)阻值的均匀性与一致性,至少有一个为应变感应电阻(R1‑R4),电阻器(R0‑R4)电连接形成压力测量电路;将该压力传感器(100)连接于所需面板(200)上,可准确检测面板(200)的弯曲形变量。由于压力测量电路中的电阻器(R0‑R4)相邻分希,电阻器(R0‑R4)的电阻值同时随温度变化,保证温度变化对压力测量电路的影响非常小,对抗外界环境干扰性好。另外,该压力传感器(100)制作与装配容易,工序简单,能实现压力识别和检测,灵敏度高,避免现有压力传感器组装方法要求极高、压力检测精度低及制作成本高昂的情况。

Description

压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法
技术领域
本发明属于压力感应技术领域,尤其涉及压力传感器、具有该压力传感器的电子设备及该压力传感器的制作方法。
背景技术
当今业界,已经存在部分压力传感器,如电阻应变片型、电容感应型、压电陶瓷型。这些压力传感器均是通过复杂的电路设计和结构设计来形成压力传感器本身的。比如电阻应变片型,需要在众多生产好的应变片中选用符合电阻及偏差要求的应变片,同时用应变片组合成一定的电路结构,并用胶体连接在感应结构上。应变片的压力变形量较低,所以感应结构需要精确定位,并仔细粘接。而电容感应型,需要通过严格控制各个电容点距离面板的距离,通过距离的改变来获得压力信息的。这种做法需要极高的加工精度及组装精度。而压电陶瓷型是通过瞬间冲击在压电陶瓷上获得短暂的电压变化来获得压力大小的;它的制作需要统一一致的压电陶瓷件,并需要通过特殊的安装方法安装在设定的结构上。这种做法大大增高了压力传感器的使用成本,为压力感应的大规模推广带来了困难。还有,现有的压力传感器难以在一个压力测量电路中的所有电阻器具有相差不大的电阻值,难以保证所有电阻器阻值的均匀性与一致性,组装方法要求极高,压力检测精度低,制作成本高昂,在结构尺寸上占用空间。特别的,这些压力传感器抗外界环境干扰性较低,在温度变化等条件下,压力传感器会受到影响,从而造成压力测量的不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种压力传感器,旨在解决现有压力传感器难以保证所有电阻器阻值的均匀性与一致性、对抗外界环境干扰性较低或在温度变化时压力测量不准确及在结构尺寸上占用空间的技术问题。
本发明是这样实现的,一种压力传感器,包括:
衬底组件,所述衬底组件具有背向设置的第一安装面与第二安装面;以及
压力测量电路,所述压力测量电路具有同时成型于所述衬底组件上的至少两个电阻器,其中至少一个所述电阻器位于所述第一安装面上,另外的所述电阻器位于所述第二安装面上,且至少一个所述电阻器为用于检测所述衬底组件的弯曲变形量的应变感应电阻,所述压力测量电路中的所述电阻器相邻分布。
本发明的另一目的在于提供一种电子设备,包括面板、压力传感器及与所述压力传感器电连接的压力感应检测电路,所述衬底组件连接在所述面板的内侧上。
本发明的另一目的在于提供一种压力传感器的制作方法,包括以下步骤:
S11)提供所述第一衬底与所述第二衬底;
S12)于所述第一安装面与所述第二安装面上采用相同工艺同时成型至少两个电阻器,其中一个所述电阻器位于所述第一安装面上,另外一个所述电阻器位于所述第二安装面上,且至少一个所述电阻器为用于检测所述衬底组件的弯曲变形量的应变感应电阻;
S13)将所述第一贴合面与所述第二贴合面相贴合;
S14)将所述电阻器电连接形成压力测量电路。
本发明的另一目的在于提供一种压力传感器的制作方法,包括以下步骤:
S21)提供所述衬底组件;
S22)于所述第一安装面与所述第二安装面上采用相同工艺同时成型至少两个电阻器,确保其中至少一个所述电阻器位于所述第一安装面上,另外的所述电阻器位于所述第二安装面上,且至少一个所述电阻器为用于检测所述衬底组件的弯曲变形量的应变感应电阻;
S23)将所述第一贴合面与所述第二贴合面相贴合;
S24)将所述电阻器电连接形成压力测量电路。
本发明相对于现有技术的技术效果是,在衬底组件的第一安装面与第二安装面上同时成型至少两个电阻器,保证所有电阻器阻值的均匀性与一致性,至少有一个为应变感应电阻,电阻器电连接形成压力测量电路。将该压力传感器连接于所需面板上,可准确检测面板的弯曲形变量。
在按压面板时,面板将会产生弯曲形变,致使压力传感器产生相应形变。使得应变感应电阻发生形变,造成电学特性的变化,再通过压力感应检测电路,得到相应的电学信号输出。一压力测量电路中的电阻器相邻分布,电阻器的电阻值同时随温度变化,保证温度变化对压力测量电路的影响非常小,对抗外界环境干扰性好。
该压力传感器制作与装配容易,工序简单,能实现压力识别和检测,灵敏度高,避免现有压力传感器组装方法要求极高、压力检测精度低及制作成本高昂的情况。该压力传感器的厚度可以为0.08mm-3mm,适用于目前对厚度要求很高的手机行业。
附图说明
图1是本发明第一实施例提供的压力传感器的主视图;
图2是图1的压力传感器的俯视图;
图3是图1的压力传感器的分解图;
图4是图3的压力传感器的另一角度的分解图;
图5是图1的压力传感器中应用的压力测量电路的示意图;
图6是本发明第二实施例提供的压力传感器的主视图;
图7是图6的压力传感器在第一衬底与第二衬底展开时的结构示意图;
图8是图7的压力传感器的俯视图;
图9是本发明第三实施例提供的压力传感器中应用的压力测量电路的示意图;
图10是本发明第四实施例提供的压力传感器的主视图;
图11是图10的压力传感器中应用的压力测量电路的示意图;
图12是本发明第一实施例提供的电子设备的结构示意图;
图13是本发明第二实施例提供的电子设备的结构示意图。
压力传感器100 第二衬底12 第一传感器层21
衬底组件10 第二安装面12a 第二传感器层22
第一衬底11 第二贴合面12b 面板200
第一安装面11a 参考电阻R0 胶体300
第一贴合面11b 应变感应电阻R1、R2、R3、R4
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
请参阅图1至图4、图12,本发明第一实施例提供的压力传感器100,包括:
衬底组件10,衬底组件10具有背向设置的第一安装面11a与第二安装面12a;以及
压力测量电路,压力测量电路具有同时成型于衬底组件10上的至少两个电阻器,其中至少一个电阻器位于第一安装面11a上,另外的电阻器位于第二安装面12a上,且至少一个电阻器为用于检测衬底组件10的弯曲变形量的应变感应电阻R1,压力测量电路中的电阻器相邻分布。
在衬底组件10第一安装面11a与第二安装面12a上同时成型至少两个电阻器,保证所有电阻器阻值的均匀性与一致性,至少有一个为应变感应电阻,电阻器电连接形成压力测量电路,将该压力传感器100连接于所需面板200上,可准确检测面板200的弯曲形变量。
在按压面板200时,面板200将会产生弯曲形变,致使压力传感器100产生相应形变。使得应变感应电阻R1发生形变,造成电学特性的变化,再通过压力感应检测电路,得到相应的电学信号输出。一压力测量电路中的电阻器相邻分布,电阻器的电阻值同时随温度变化,保证温度变化对压力测量电路的影响非常小,对抗外界环境干扰性好。
该压力传感器100制作与装配容易,工序简单,能实现压力识别和检测,灵敏度高,避免现有压力传感器组装方法要求极高、压力检测精度低及制作成本高昂的情况。该压力传感器的厚度可以为0.08mm-3mm,适用于目前对厚度要求很高的手机行业。
应变感应电阻可以为形变敏感电阻、压敏电阻、应变片、FSR电阻式压力传感器或其它应变感应电阻。
进一步地,衬底组件10包括第一衬底11与第二衬底12,第一安装面11a为第一衬底11的一侧面,第一衬底11具有背离于第一安装面11a的第一贴合面11b,第二安装面12a为第二衬底12的一侧面,第二衬底12具有背离于第二安装面12a的第二贴合面12b,第一贴合面11b与第二贴合面12b相贴合。通过相同工艺同时将至少一个电阻器成型于第一安装面11a上而将另外电阻器成型于第二安装面12a上,保证所有电阻器阻值的均匀性与一致性,然后将第一安装面11a与第二安装面12a贴合,贴合后正反两面的应变感应电阻R1(参考电阻R0)相重合或有一定错位的位置。该方案容易加工与装配。
进一步地,第一衬底11的第一安装面11a上设有第一传感器层21,第一传感器层21里设有电阻器或电路;第二衬底12的第二安装面12a上设有第二传感器层22,第二传感器层22里设有电阻器或电路。该方案容易加工。
进一步地,压力测量电路的数量至少为二,压力测量电路呈阵列状分布在衬底组件10上。该方案均能在压力施加到面板200多个位置时,应变感应电阻R1跟随面板200的弯曲变形而产生测量信号,测量出面板200的弯曲变形量。电桥电路的数量可以根据面板200的物理尺寸的变化而改变。多个压力测量电路的位置可按需设置。
进一步地,请同时参阅图5,一压力测量电路具有两个电阻器,压力测量电路为由一个应变感应电阻R1与一个参考电阻R0串联形成的分压电路。
采用恒压源,在V+与V-两端加以输入电压Ui,检测Vo处的电势,或测量Vo与地之间的输出电压Uo,有输入输出电压公式:
Figure BDA0001729756470000061
在应变感应电阻R1发生形变,其电学特性的变化,压力测量电路得到输出电压Uo。通过压力感应检测电路,得到相应的电学信号输出,实现压力识别和检测。
可以理解地,一压力测量电路具有两个电阻器,压力测量电路为由两个应变感应电阻串联形成的分压电路。该方案也能通过压力感应检测电路,得到相应的电学信号输出,实现压力识别和检测。
进一步地,第一衬底11包括第一基材及设置于第一基材上的第一电路层。第二衬底12包括第二基材及设置于第二基材上的第二电路层。电路层可以实现预定电路功能。
进一步地,第一衬底或第二衬底上开设有用于设置使第一电路层与第二电路层电连接的导电体的过孔。在第一衬底或第二衬底上开设过孔,两个电路层之间通过在过孔中设置导电胶、银浆、导电印刷层或其他方式连接。
进一步地,第一基材为PI膜(聚酰亚胺薄膜)、PET膜(耐高温聚酯薄膜)或玻纤板。第二基材为PI膜、PET膜或玻纤板。上述基材能安装应变感应电阻。可以理解地,基材还可以为其他基材。进一步地,电路层设置于基材的一侧或两侧上。上述方案均能让压力传感器100实现预定电路功能。
进一步地,电阻器为印刷成型的电阻器、涂布成型的电阻器、印刷成型且具有压力感应性能的聚合物涂层或者烧结成型的压电陶瓷涂层。上述电阻器均能根据形变改变阻值或作为参考电阻。该压力传感器100由于可以采用印刷或涂布的方式制作,其厚度可以为很薄:0.08mm-3mm,适用于目前对厚度要求很高的手机行业。
进一步地,衬底组件10为柔性电路板或刚性电路板。柔性电路板或刚性电路板有电路分布,实现预定电路功能。当衬底组件10为柔性电路板时,衬底组件10与面板200之间整面相连接;当衬底组件10为刚性电路板时,衬底组件10与面板200之间整面或四周相连接。可以理解地,衬底组件10还可以为其它自带电路的衬底。
请参阅图6至图8,本发明第二实施例提供的压力传感器100,与第一实施例提供的压力传感器100大致相同,与第一实施例不同的是,第一衬底11与第二衬底12为一体成型结构,第一衬底11的一侧边与第二衬底12的一侧边相连接且第一衬底11与第二衬底12的连接处形成一折线。通过相同工艺同时将至少一个电阻器成型于第一安装面11a上而将另外电阻器成型于第二安装面12a上,保证所有电阻器阻值的均匀性与一致性,然后沿中间折线翻折,贴合第一衬底11与第二衬底12,使得翻折贴合后正反两面的电阻器相重合或有一定错位的位置。该方案容易加工与装配。
进一步地,第一衬底11与第二衬底12两者上的电阻器之间设置电路实现电连接,该电路通过在翻折处,该方案容易加工。
请参阅图9,本发明第三实施例提供的压力传感器100,与第一实施例提供的压力传感器100大致相同,与第一实施例不同的是,一压力测量电路具有两个电阻器,压力测量电路为由一个应变感应电阻R1与一个参考电阻R0并联形成的分流电路。
采用恒流源,在I+与I-两端加以输入电流I,测量R1支路上的输出电流I1,有输入输出电流公式:
Figure BDA0001729756470000071
在应变感应电阻R1发生形变,其电学特性的变化,压力测量电路得到输出电流I1。通过压力感应检测电路,得到相应的电学信号输出,实现压力识别和检测。
可以理解地,一压力测量电路具有两个电阻器,压力测量电路为由两个应变感应电阻并联形成的分流电路。该方案也能通过压力感应检测电路,得到相应的电学信号输出,实现压力识别和检测。
请参阅图10至图12,本发明第四实施例提供的压力传感器100,与第一实施例提供的压力传感器100大致相同,与第一实施例不同的是,一压力测量电路具有四个电阻器,压力测量电路为由四个应变感应电阻R1、R2、R3、R4电连接形成的全桥。两个应变感应电阻R1、R2设置于第一安装面11a上,两个应变感应电阻R3、R4设置于第二安装面12a上。
分别设置在衬底组件10两侧上的两个应变感应电阻R1、R2与两个应变感应电阻R3、R4组成电桥电路,将该压力传感器100连接于所需面板200上,可准确检测面板200的弯曲形变量。在按压面板200时,面板200将会产生弯曲形变,致使压力传感器100产生相应形变。衬底组件10具有一定厚度,在衬底组件10中心线A-A位置上,衬底组件10的尺寸长度在衬底组件10弯曲变形后不发生任何改变,在衬底组件10上与弯曲方向一致的表面,衬底组件10尺寸长度变大,同时在背离弯曲方向的一侧表面,衬底组件10尺寸长度变小。使得位于衬底组件10两侧的应变感应电阻发生不同的形变,造成电学特性的变化或变化程度不一样,再通过压力感应检测电路,得到相应的电学信号输出。
具体地,应变感应电阻R1、R2及应变感应电阻R3、R4在成型于衬底组件10上固化后印刷线路层,线路层用以连接各应变感应电阻。
在由应变感应电阻R1与R2、应变感应电阻R3与R4组成的电桥电路中,输入电压Ui,在Vm+与Vm-两端得到输出电压Uo,有输入输出电压公式:
Figure BDA0001729756470000081
由于应变感应电阻的阻值是根据形变而变化的,故要得到两组电阻值不同的变化,必须使两组应变感应电阻R1与R2、应变感应电阻R3与R4有不同的形变。将此压力传感器100抵设在下述的面板200(如手机屏)后面,当按压面板200时,应变感应电阻将随着面板200的变形而变形,而在面板200上空间位置相近的地方,其形变量也相近,所以应变感应电阻R1与R2、应变感应电阻R3与R4要产生不同的形变,必须放置在相隔较远处。
应变感应电阻对温度是敏感的,温度的变化将导致阻值的变化。在电子设备(如手机)中,屏幕下方不同区域有不同器件,有些地方有电池、芯片等,这些器件在使用过程中将会发热,造成不同区域温度差别很大;同时屏幕本身的发热也不均匀,也会造成不同区域温度差别很大。这样一来就使得分布在较远处的两组应变感应电阻会由于温度的差别而出现阻值变化不一的现象,这样的现象将会干扰到压力形变造成阻值变化,成为影响压力感应的严重干扰因素。
将应变感应电阻R1、R2设置在第一安装面11a,将应变感应电阻R3、R4设置在第二安装面12a,两侧应变相对桥的相对位置可以重合,也可以放在相近的有一定错位的位置。将该压力传感器100连接于所需面板200上,可检测面板200的弯曲形变量。在按压面板200时,面板200将会产生弯曲形变,致使压力传感器100产生相应形变。位于衬底组件10两侧的R1、R2与R3、R4将产生不同的形变,导致电阻的变化也不一样,这样通过电桥电路将产生电压的变化,进而得到输出电压Uo作为输出信号。
同时,这样的做法使得电桥两组应变感应电阻可以处于很近的位置,在相近的位置处,温度的变化也相近,两组应变感应电阻将会同时升温或同时降温,电阻值同时变大或同时变小,而不会影响到电压差的变化。因此,这样的设计既保证了电桥中两组应变感应电阻具有不同的形变量,又保证了温度的变化对其的影响非常小,从而解决了温度的干扰这一问题。
可以理解地,一压力测量电路具有四个电阻器,压力测量电路为由一个应变感应电阻与三个参考电阻R0电连接形成的惠斯通电桥;或者,一压力测量电路具有四个电阻器,压力测量电路为由两个应变感应电阻与两个参考电阻R0电连接形成的半桥。优选地,压力测量电路为半桥时,其中一个应变感应电阻位于第一安装面11a上,另外一个应变感应电阻位于第二安装面12a上。或者,一压力测量电路具有四个电阻器,压力测量电路为由三个应变感应电阻与一个参考电阻R0电连接形成的电桥电路。以上方案均能在压力施加到面板200时,应变感应电阻跟随面板200的弯曲变形而产生测量信号,测量出面板200的弯曲变形量。
进一步地,在一压力测量电路中,在衬底组件10的厚度方向上其中两个电阻器与另外两个电阻器一一对应相重合;或者,在一压力测量电路中,四个电阻器相错开分布。上述方案均能将压力传感器100连接于所需面板200上检测面板200的弯曲形变量。
可以理解地,当衬底组件10为如图3的分体结构或如图7的一体成型结构时,其压力测量电路可采用分压电路、分流电路、惠斯通电桥、半桥、全桥或其它电桥电路中的任意一种方案。或者,压力测量电路还可以为现有的其它压力测量电路。
请参阅图12,本发明第一实施例提供的电子设备,包括面板200、压力传感器100及与压力传感器100电连接的压力感应检测电路,所衬底组件10连接在面板200的内侧上。
压力传感器100呈膜状或板状,压力传感器100与面板200层叠布置,该结构紧凑,容易安装。
具体地,压力感应检测电路对压力传感器100的电信号进行分析处理后结合面板200检测到的触按位置信息一起传递给电子设备的主控制器。从而实现在识别触按位置的同时获得触按的精确压力,此为现有技术。
面板200可以为具有刚性结构的触摸屏、显示器或其他电子设备。通过将压力传感器100与面板200连接,能够在实现精准识别触控位置的同时精准识别触控压力的大小,为电子设备在产品应用、人机交互及消费体验上扩展了应用空间。用户通过触按触摸屏、显示器或电子设备,可以直接获得精确地压力级别及量数。通过校正之后,可以获得按压的精确压力值。
具体地,面板200可以为1.1mm厚度的玻璃板,玻璃板自身设计有触摸屏的功能;或者,面板200可以为1.6mm厚的LCD液晶显示器或OLED显示屏;或者,面板200可以为具有触摸功能和显示功能的电子组件。
压力感应检测电路是用于检测压力传感器100所获得的电信号,并对电信号进行处理分析。压力传感器100通过连接线与该压力感应检测电路连接,该连接线仅仅在于描述压力传感器100和压力感应检测电路的结合方式,作为其它实施例,压力传感器100还可以通过其它方式直接或间接地与检测电路电性连接。
进一步地,衬底组件10与面板200之间通过胶体300粘接。该配置容易装配,衬底组件10与面板200连接牢固,还能传递形变。胶体300可以是为双面胶、VHB亚克力发泡胶、AB胶、环氧树脂或其他类似物。这些胶材的材料选择及厚度根据力衬底组件10与面板200的材质决定。
进一步地,衬底组件10与面板200之间整面相连接。该方案能在按压面板200时,面板200将会产生弯曲形变,致使压力传感器100也产生相应形变,压力传感器100会将形变转换为电信号,输出此时压力值。
请参阅图13,本发明第二实施例提供的电子设备,与第一实施例提供的电子设备大致相同,与第一实施例不同的是,衬底组件10与面板200之间四周相连接。该方案能在按压面板200时,面板200将会产生弯曲形变,致使压力传感器100也产生相应形变,压力传感器100会将形变转换为电信号,输出此时压力值。具体地,衬底组件10与面板200之间设置有至少两个约束位。衬底组件10与面板200之间通过胶体300粘接。
请参阅图1至4,本发明第一实施例提供的压力传感器100的制作方法,包括以下步骤:
S11)提供第一衬底11与第二衬底12;
S12)于第一安装面11a与第二安装面12a上采用相同工艺同时成型至少两个电阻器,其中一个电阻器位于第一安装面11a上,另外一个电阻器位于第二安装面12a上,且至少一个电阻器为用于检测衬底组件10的弯曲变形量的应变感应电阻R1;
S13)将第一贴合面11b与第二贴合面12b相贴合;
S14)将电阻器电连接形成压力测量电路。
在衬底组件10第一安装面11a与第二安装面12a上同时成型至少两个电阻器,保证所有电阻器阻值的均匀性与一致性,至少有一个为应变感应电阻,电阻器电连接形成压力测量电路,将该压力传感器100连接于所需面板200上,可准确检测面板200的弯曲形变量。在按压面板200时,面板200将会产生弯曲形变,致使压力传感器100产生相应形变。使得应变感应电阻R1发生形变,造成电学特性的变化,再通过压力感应检测电路,得到相应的电学信号输出。一压力测量电路中的电阻器相邻分布,电阻器的电阻值同时随温度变化,保证温度变化对压力测量电路的影响非常小,对抗外界环境干扰性好。该压力传感器100制作与装配容易,工序简单,能实现压力识别和检测,灵敏度高,避免现有压力传感器组装方法要求极高、压力检测精度低及制作成本高昂的情况。
进一步地,第一衬底包括第一基材及设置于第一基材上的第一电路层,第二衬底包括第二基材及设置于第二基材上的第二电路层,在第一衬底或第二衬底上开设有用于设置使第一电路层与第二电路层电连接的导电体的过孔,在过孔处设置导电体以使第一电路层与第二电路层电连接。两个电路层之间通过在过孔中设置导电胶、银浆、导电印刷层或其他方式连接。
进一步地,采用印刷同时成型电阻器;
或者,采用涂布同时成型电阻器;
或者,采用印刷同时成型具有压力感应性能的聚合物涂层以形成电阻器;
或者,采用烧结同时成型压电陶瓷涂层以形成电阻器。
上述电阻器均能根据形变改变阻值或作为参考电阻。
进一步地,将一个应变感应电阻R1与一个参考电阻R0串联形成分压电路,作为压力测量电路;
或者,将两个应变感应电阻串联形成分压电路,作为压力测量电路;
或者,将一个应变感应电阻R1与一个参考电阻R0并联形成分流电路,作为压力测量电路;
或者,将两个应变感应电阻并联形成分流电路,作为压力测量电路;
或者,将一个应变感应电阻R1与三个参考电阻R0电连接形成惠斯通电桥,作为压力测量电路;
或者,将两个应变感应电阻与两个参考电阻R0电连接形成半桥,作为压力测量电路;
或者,将四个应变感应电阻R1、R2、R3、R4电连接形成全桥,作为压力测量电路。
或者,将三个应变感应电阻与一个参考电阻电连接形成的电桥电路,作为压力测量电路。
以上方案均能在压力施加到面板200时,应变感应电阻跟随面板200的弯曲变形而产生测量信号,测量出面板200的弯曲变形量。具体可参考本发明第二实施例至第四实施例提供的压力传感器100。
请参阅图6至8,本发明第二实施例提供的压力传感器100的制作方法,包括以下步骤:
S21)提供衬底组件10;
S22)于第一安装面11a与第二安装面12a上采用相同工艺同时成型至少两个电阻器,确保其中至少一个电阻器位于第一安装面11a上,另外的电阻器位于第二安装面12a上,且至少一个电阻器为用于检测衬底组件10的弯曲变形量的应变感应电阻R1;
S23)将第一衬底11沿折线翻折与第二衬底12相叠且第一贴合面11b与第二贴合面12b相贴合;
S24)将电阻器电连接形成压力测量电路。
在衬底组件10第一安装面11a与第二安装面12a上同时成型至少两个电阻器,保证所有电阻器阻值的均匀性与一致性,至少有一个为应变感应电阻,电阻器电连接形成压力测量电路,将该压力传感器100连接于所需面板200上,可准确检测面板200的弯曲形变量。在按压面板200时,面板200将会产生弯曲形变,致使压力传感器100产生相应形变。使得应变感应电阻R1发生形变,造成电学特性的变化,再通过压力感应检测电路,得到相应的电学信号输出。一压力测量电路中的电阻器相邻分布,电阻器的电阻值同时随温度变化,保证温度变化对压力测量电路的影响非常小,对抗外界环境干扰性好。该压力传感器100制作与装配容易,工序简单,能实现压力识别和检测,灵敏度高,避免现有压力传感器组装方法要求极高、压力检测精度低及制作成本高昂的情况。
以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种压力传感器,其特征在于,用于连接于被测面板上,所述压力传感器包括:
衬底组件,所述衬底组件具有背向设置的第一安装面与第二安装面,所述衬底组件包括第一衬底与第二衬底,所述第一衬底与所述第二衬底相贴合;以及
压力测量电路,所述压力测量电路具有同时成型于所述衬底组件上的至少两个电阻器,其中至少一个所述电阻器位于所述第一安装面上,另外的所述电阻器位于所述第二安装面上,且至少一个所述电阻器为用于检测所述衬底组件的弯曲变形量的应变感应电阻,在被测面板被按压以弯曲变形时所述应变感应电阻发生变形造成电学特性变化,所述压力测量电路中的所述电阻器相邻分布。
2.如权利要求1所述的压力传感器,其特征在于,所述第一安装面为所述第一衬底的一侧面,所述第一衬底具有背离于所述第一安装面的第一贴合面,所述第二安装面为所述第二衬底的一侧面,所述第二衬底具有背离于所述第二安装面的第二贴合面,所述第一贴合面与所述第二贴合面相贴合。
3.如权利要求2所述的压力传感器,其特征在于,所述第一衬底与所述第二衬底为一体成型结构,所述第一衬底的一侧边与所述第二衬底的一侧边相连接且所述第一衬底与所述第二衬底的连接处形成一折线。
4.如权利要求1至3任一项所述的压力传感器,其特征在于,所述压力测量电路的数量至少为二,所述压力测量电路呈阵列状分布在所述衬底组件上。
5.如权利要求1至3任一项所述的压力传感器,其特征在于,一所述压力测量电路具有两个电阻器,所述压力测量电路为由一个所述应变感应电阻与一个参考电阻串联形成的分压电路;
或者,一所述压力测量电路具有两个电阻器,所述压力测量电路为由两个所述应变感应电阻串联形成的分压电路;
或者,一所述压力测量电路具有两个电阻器,所述压力测量电路为由一个所述应变感应电阻与一个参考电阻并联形成的分流电路;
或者,一所述压力测量电路具有两个电阻器,所述压力测量电路为由两个所述应变感应电阻并联形成的分流电路。
6.如权利要求1至3任一项所述的压力传感器,其特征在于,一所述压力测量电路具有四个电阻器,所述压力测量电路为由一个所述应变感应电阻与三个参考电阻电连接的惠斯通电桥;
或者,一所述压力测量电路具有四个电阻器,所述压力测量电路为由两个所述应变感应电阻与两个参考电阻电连接形成的半桥;
或者,一所述压力测量电路具有四个电阻器,所述压力测量电路为由四个所述应变感应电阻电连接形成的全桥;
或者,一所述压力测量电路具有四个电阻器,所述压力测量电路为由三个所述应变感应电阻与一个参考电阻电连接形成的电桥电路。
7.如权利要求6所述的压力传感器,其特征在于,在一所述压力测量电路中,在所述衬底组件的厚度方向上其中两个所述电阻器与另外两个所述电阻器一一对应相重合;
或者,在一所述压力测量电路中,四个所述电阻器相错开分布。
8.如权利要求2或3所述的压力传感器,所述第一衬底包括第一基材及设置于所述第一基材上的第一电路层,所述第二衬底包括第二基材及设置于所述第二基材上的第二电路层。
9.如权利要求8所述的压力传感器,所述第一衬底或所述第二衬底上开设有用于设置使所述第一电路层与第二电路层电连接的导电体的过孔。
10.如权利要求8所述的压力传感器,其特征在于,所述第一基材为PI膜、PET膜或玻纤板;和/或,所述第二基材为PI膜、PET膜或玻纤板。
11.如权利要求1至3任一项所述的压力传感器,其特征在于,所述电阻器为印刷成型的电阻器、涂布成型的电阻器、印刷成型且具有压力感应性能的聚合物涂层或者烧结成型的压电陶瓷涂层。
12.一种电子设备,其特征在于:包括面板、如权利要求1至11任一项所述的压力传感器及与所述压力传感器电连接的压力感应检测电路,所述衬底组件连接在所述面板的内侧上。
13.如权利要求12所述的电子设备,其特征在于:所述衬底组件与所述面板之间通过胶体粘接。
14.如权利要求12所述的电子设备,其特征在于:所述衬底组件与所述面板之间整面相连接;或者,所述衬底组件与所述面板之间四周相连接。
15.权利要求2所述的压力传感器的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S11)提供所述第一衬底与所述第二衬底;
S12)于所述第一安装面与所述第二安装面上采用相同工艺同时成型至少两个电阻器,其中一个所述电阻器位于所述第一安装面上,另外一个所述电阻器位于所述第二安装面上,且至少一个所述电阻器为用于检测所述衬底组件的弯曲变形量的应变感应电阻;
S13)将所述第一贴合面与所述第二贴合面相贴合;
S14)将所述电阻器电连接形成压力测量电路。
16.如权利要求15所述的压力传感器的制作方法,其特征在于,所述第一衬底包括第一基材及设置于所述第一基材上的第一电路层,所述第二衬底包括第二基材及设置于所述第二基材上的第二电路层,在所述第一衬底或所述第二衬底上开设有用于设置使所述第一电路层与第二电路层电连接的导电体的过孔,在所述过孔处设置导电体以使所述第一电路层与第二电路层电连接。
17.权利要求3所述的压力传感器的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:
S21)提供所述衬底组件;
S22)于所述第一安装面与所述第二安装面上采用相同工艺同时成型至少两个电阻器,确保其中至少一个所述电阻器位于所述第一安装面上,另外的所述电阻器位于所述第二安装面上,且至少一个所述电阻器为用于检测所述衬底组件的弯曲变形量的应变感应电阻;
S23)将所述第一贴合面与所述第二贴合面相贴合;
S24)将所述电阻器电连接形成压力测量电路。
18.如权利要求15至17任一项所述的压力传感器的制作方法,其特征在于,采用印刷同时成型所述电阻器;
或者,采用涂布同时成型所述电阻器;
或者,采用印刷同时成型具有压力感应性能的聚合物涂层以形成所述电阻器;
或者,采用烧结同时成型压电陶瓷涂层以形成所述电阻器。
19.如权利要求15至17任一项所述的压力传感器的制作方法,其特征在于,将一个所述应变感应电阻与一个参考电阻串联形成分压电路,作为所述压力测量电路;
或者,将两个所述应变感应电阻串联形成分压电路,作为所述压力测量电路;
或者,将一个所述应变感应电阻与一个参考电阻并联形成分流电路,作为所述压力测量电路;
或者,将两个所述应变感应电阻并联形成分流电路,作为所述压力测量电路;
或者,将一个所述应变感应电阻与三个参考电阻电连接惠斯通电桥,作为所述压力测量电路;
或者,将两个所述应变感应电阻与两个参考电阻电连接形成半桥,作为所述压力测量电路;
或者,将四个所述应变感应电阻电连接形成全桥,作为所述压力测量电路;
或者,将三个所述应变感应电阻与一个参考电阻电连接形成的电桥电路,作为所述压力测量电路。
CN201680078907.7A 2016-02-06 2016-02-06 压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法 Active CN108603799B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2016/073727 WO2017133017A1 (zh) 2016-02-06 2016-02-06 压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108603799A CN108603799A (zh) 2018-09-28
CN108603799B true CN108603799B (zh) 2020-09-04

Family

ID=59499107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680078907.7A Active CN108603799B (zh) 2016-02-06 2016-02-06 压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10816416B2 (zh)
CN (1) CN108603799B (zh)
WO (1) WO2017133017A1 (zh)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017133016A1 (zh) * 2016-02-06 2017-08-10 深圳纽迪瑞科技开发有限公司 压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法
CN106708327B (zh) * 2017-01-21 2023-04-11 宸鸿科技(厦门)有限公司 压力传感器及显示装置
CN113227954A (zh) * 2018-12-20 2021-08-06 深圳纽迪瑞科技开发有限公司 压力感应装置、压力感应方法及电子终端
US11965788B2 (en) * 2018-12-20 2024-04-23 Shenzhen New Degree Technology Co., Ltd. Pressure sensor and electronic terminal
WO2021035741A1 (zh) * 2019-08-30 2021-03-04 深圳纽迪瑞科技开发有限公司 力感应装置、力感应方法及设备
CN114258479A (zh) * 2019-08-30 2022-03-29 深圳纽迪瑞科技开发有限公司 压力感应组件、压力感应方法及设备
CN114981626A (zh) * 2019-11-15 2022-08-30 直观外科手术操作公司 扩展桥xy力传感器
US20230127473A1 (en) * 2020-03-19 2023-04-27 Shenzhen New Degree Technology Co., Ltd. Strain sensing film, pressure sensor and hybrid strain sensing system
CN111998976B (zh) * 2020-08-07 2022-03-25 维沃移动通信有限公司 压力传感器和电子设备
US20230366757A1 (en) * 2020-09-18 2023-11-16 Shenzhen New Degree Technology Co., Ltd. Temperature and pressure sensor, and electronic device
CN114365071A (zh) * 2021-02-10 2022-04-15 歌尔股份有限公司 用于力感测的装置及电子设备
CN112860114B (zh) * 2021-02-24 2023-11-03 维沃移动通信有限公司 一种压感模组及电子设备
CN113936560B (zh) * 2021-11-05 2023-11-07 合肥维信诺科技有限公司 柔性折叠显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101490642A (zh) * 2006-07-18 2009-07-22 Iee国际电子工程股份公司 输入设备
CN103154867A (zh) * 2010-10-12 2013-06-12 纽约大学 用于传感利用瓷片、具有一组板的传感器和多点触摸表面目标识别的装置和方法
CN103162873A (zh) * 2011-12-15 2013-06-19 西安威正电子科技有限公司 一种压敏传感器

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6225576B1 (en) * 1999-04-20 2001-05-01 Cts Corporation Shear beam load cell
JP3902134B2 (ja) * 2001-01-22 2007-04-04 エランテック デバイシーズ コーポレイション 応力センサ
JP2002340713A (ja) * 2001-05-10 2002-11-27 Denso Corp 半導体圧力センサ
AU2002314496A1 (en) * 2001-06-20 2003-01-02 Citala Ltd. Thin planar switches and their applications
US7427125B2 (en) * 2005-04-15 2008-09-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Inkjet printhead
US7260996B2 (en) * 2005-12-12 2007-08-28 Signal Electronic Co., Ltd. Pressure measuring apparatus and pressure sensor thereof
US7712373B2 (en) * 2006-03-03 2010-05-11 Nagle H Troy Sensor device for real-time monitoring or relative movement using capacitive fabric sensors
US7441467B2 (en) * 2006-07-12 2008-10-28 Cts Corporation Compression strain sensor
GB2515715A (en) * 2012-11-21 2015-01-07 Continental Automotive Systems Piezoresistive transducer with low thermal noise
CN204964077U (zh) * 2015-08-17 2016-01-13 宁波东海仪表水道有限公司 一种压阻式压力传感器压力检测电路
CN108885085A (zh) * 2016-05-26 2018-11-23 深圳纽迪瑞科技开发有限公司 曲率半径测量器、电子设备及曲率半径测量器的制作方法
US10183862B2 (en) * 2016-09-14 2019-01-22 GM Global Technology Operations LLC Method of strain gauge fabrication using a transfer substrate
JP6947367B2 (ja) * 2016-12-20 2021-10-13 ローム株式会社 センサモジュールおよびその製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101490642A (zh) * 2006-07-18 2009-07-22 Iee国际电子工程股份公司 输入设备
CN103154867A (zh) * 2010-10-12 2013-06-12 纽约大学 用于传感利用瓷片、具有一组板的传感器和多点触摸表面目标识别的装置和方法
CN103162873A (zh) * 2011-12-15 2013-06-19 西安威正电子科技有限公司 一种压敏传感器

Also Published As

Publication number Publication date
CN108603799A (zh) 2018-09-28
US20190041281A1 (en) 2019-02-07
WO2017133017A1 (zh) 2017-08-10
US10816416B2 (en) 2020-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108603799B (zh) 压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法
CN108604149B (zh) 压力传感器、电子设备及该压力传感器的制作方法
CN106708327B (zh) 压力传感器及显示装置
CN110192172B (zh) 压力感应式结构及电子产品
CN206818338U (zh) 压力感应组件及具有该压力感应组件的电子设备
CN208653681U (zh) 压力感应组件及电子设备
US20230127473A1 (en) Strain sensing film, pressure sensor and hybrid strain sensing system
WO2017201721A1 (zh) 曲率半径测量器、电子设备及曲率半径测量器的制作方法
EP2685358A1 (en) Pressure sensitive input device
CN105992938A (zh) 输入装置以及输入装置的制造方法
CN107346188B (zh) 压力感应模组、终端、图像显示方法及装置
US20200167029A1 (en) Pressure sensing module, touch panel and method of detecting two-point touch pressure of touch panel
US12055451B2 (en) Device and method of force sensing and apparatus
CN112197891B (zh) 传感器、温度和压力的检测方法及传感装置
CN113242965B (zh) 压力传感器及电子终端
CN108604138A (zh) 压力传感装置及具有该压力传感装置的电子设备
CN213715902U (zh) 压力触摸板
CN212391154U (zh) 压力感应装置及电子设备
CN116097073B (zh) 温度压力传感器及电子设备
US12078559B2 (en) Pressure sensing assembly and method with increased precision and reliability
CN217591270U (zh) 触控装置及电子产品
CN218156598U (zh) 一种惠斯通电桥压力检测元件及电子设备
CN218156599U (zh) 一种惠斯通电桥压力检测元件及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant