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TWI784992B - 無線壓力偵測器、無線壓力量測系統及壓力量測方法 - Google Patents

無線壓力偵測器、無線壓力量測系統及壓力量測方法 Download PDF

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TWI784992B
TWI784992B TW106144533A TW106144533A TWI784992B TW I784992 B TWI784992 B TW I784992B TW 106144533 A TW106144533 A TW 106144533A TW 106144533 A TW106144533 A TW 106144533A TW I784992 B TWI784992 B TW I784992B
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pressure
wireless
substrate
pressure sensors
detector
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金誠模
李東恩
李學敬
任豪鎮
朴銀優
朴俊昱
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美商康寧公司
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Abstract

本發明提供了一種無線壓力偵測器。該無線壓力偵測器包括:支撐基板;複數個壓力感測器,佈置在該支撐基板上,該複數個壓力感測器的每一個經配置以回應於對其施加的壓力而輸出訊號;以及發射器,經配置以基於從該複數個壓力感測器輸入的訊號來執行無線傳輸。

Description

無線壓力偵測器、無線壓力量測系統及壓力量測方法
本申請案主張於2016年12月27日在韓國智慧產權局申請的韓國專利申請案第10-2016-0180137的權益,其揭示內容全文以引用的方式併入本文中。
一或更多個實施例係關於無線壓力偵測器、無線壓力量測系統、及壓力量測方法,並且更具體地關於可快速且輕易地實時(real time)量測施加到二維平面上的壓力的準確分佈的無線壓力偵測器、無線壓力量測系統、及壓力量測方法。
隨著消費者對具有高表面品質的玻璃基板的需求增加且越來越多地使用面積較大的玻璃基板,增加了在製造玻璃基板的過程期間出現顆粒缺陷的可能性。
關於玻璃基板製造過程,用於客觀且定量測試或評估清潔過程的設備很少,且因此很難減少顆粒缺陷的出現。此外,需要降低基板品質的不均勻性,該不均勻性是在清潔過程中由工人之間的偏差所造成。
一或更多個實施例包括無線壓力偵測器,該無線壓力偵測器可快速且輕易地實時偵測施加到二維平面上的壓力的準確分佈。
一或更多個實施例包括無線壓力量測系統,該無線壓力量測系統可快速且輕易地實時量測施加到二維平面上的壓力的準確分佈。
一或更多個實施例包括無線壓力量測系統及壓力量測方法,該無線壓力量測系統及該壓力量測方法可快速且輕易地實時量測施加到二維平面上的壓力的準確分佈。
額外態樣將在以下描述中部分闡述,並且部分將可從描述中顯而易見,或可藉由實踐所呈現的實施例而了解。
根據一或更多個實施例,一種無線壓力偵測器包括:支撐基板;複數個壓力感測器,佈置在該支撐基板上,該複數個壓力感測器的每一個經配置以回應於對其施加的壓力而輸出訊號;以及發射器,經配置以基於從該複數個壓力感測器輸入的訊號來執行無線傳輸。
在一些實施例中,無線壓力偵測器可進一步包括類比至數位轉換器,該類比至數位轉換器經配置以接收對應於來自壓力感測器的壓力的訊號,並且將接收到的訊號轉換成數位訊號,其中該發射器可經配置以無線地傳輸從類比至數位轉換器輸出的訊號。
在一些實施例中,無線壓力偵測器可進一步包括電源,該電源經配置以向壓力感測器及發射器供電。
在一些實施例中,支撐基板、複數個壓力感測器、類比至數位轉換器、發射器、及電源可經容納並密封在保護蓋中。
在一些實施例中,複數個壓力感測器可經佈置成晶格陣列,且該複數個壓力感測器中的在第一方向上設置成一條線的壓力感測器可並聯連接到從電源延伸的共用電力線。此外,無線壓力偵測器可進一步包括感測電路,該感測電路經配置以接收來自該複數個壓力感測器的訊號並且執行以下步驟:第一操作,切斷輸出低於閾值強度的訊號的壓力感測器;及第二操作,接收從未被切斷的壓力感測器輸出的訊號。
或者,複數個壓力感測器的每一個可直接並聯連接到電源。
或者,複數個壓力感測器可包括第一壓力感測器及第二壓力感測器,該第一壓力感測器在第一區域中佈置成晶格陣列,該第二壓力感測器在第二區域中佈置成晶格陣列。在此情況下,第一壓力感測器可並聯連接到從電源延伸的第一共用電力線,第二壓力感測器可並聯連接到從電源延伸的第二共用電力線,且該第一共用電力線及該第二共用電力線可彼此不同。
支撐基板可包括印刷電路板。具體而言,壓力感測器可設置在印刷電路板的第一表面上,且發射器可安裝在與該第一表面相對的第二表面上。在一些實施例中,第二表面可利用平板覆蓋,且該平板可具有凹槽,該凹槽經配置以容納發射器。
根據一或更多個實施例,一種無線壓力量測系統包括:無線壓力偵測器,經配置以量測施加到受壓基板的壓力,並無線傳輸所量測的壓力;及分析器,經配置以接收從無線壓力偵測器傳輸的資料,並輸出受壓基板的壓力圖。
根據一或更多個實施例,一種用於量測施加到受壓基板的壓力的壓力量測方法包括以下步驟:將無線壓力偵測器設置在基板上,該無線壓力偵測器包括支撐基板、佈置在該支撐基板上的複數個壓力感測器、及發射器,該複數個壓力感測器的每一個經配置以回應於對其施加的壓力而輸出訊號,該發射器經配置以基於從該複數個壓力感測器輸入的訊號來執行無線傳輸;將壓制物品設置在該無線壓力偵測器上;及藉由使用分析器計算該受壓基板上的壓力分佈並分析該受壓基板上的壓力分佈,該分析器經配置以無線地接收從該發射器傳輸的訊號。
在一些實施例中,受壓基板可包括玻璃基板,且壓制物品可包括摩擦清潔部件。在其他實施例中,受壓基板及壓制物品可包括玻璃基板。
在一些實施例中,無線壓力偵測器的平面面積可小於受壓基板的平面面積,且虛擬基板(dummy substrate)可在平行於該無線壓力偵測器的主表面之方向中相鄰地設置,該虛擬基板所具有的厚度實質上等於該無線壓力偵測器的厚度。
在一些實施例中,無線壓力偵測器可經配置以用藍牙的方式打開及關閉。
在一些實施例中,複數個壓力感測器的每一個可包括上導體層及下導體層,該下導體層與該上導體層分離,且該下導體層設置在該上導體層的下方,該上導體層可包括第一導體部分及第二導體部分,該第一導體部分包括第一電極,該第二導體部分包括第二電極,且該上導體層可由所施加的壓力變形以接觸該下導體層。
現在將詳細參考實施例,其示例繪示於附圖中,其中相同的參考符號始終指相同的元件。在此方面,本實施例可具有不同的形式,且不應被理解為受限於本文中所闡述的描述。據此,下文僅藉由參考圖式來描述實施例,以解釋本描述的態樣。如本文中所使用的術語「及/或」包括一或更多個相關的所列項目的任何一者及所有組合。諸如「至少一個」之類的表達當在元件列表之後時,修飾整個元件列表並且不修飾列表的獨立元件。
在後文中,將參照附圖詳細描述發明概念的實施例。然而,發明概念可以許多不同的形式來實現,並且不應被理解為受限於下文描述的實施例。發明概念的實施例可被詮釋為經提供以向本領域中具有通常知識者更全面地描述該發明概念。相同的參考符號始終指示相同的元件。此外,示意性地繪示了圖式中的各種元件及區域。因此,發明概念不限於附圖中所繪示的相對大小或距離。
儘管可在本文中使用諸如「第一」及「第二」的術語來描述各種元件或組件,該等元件或組件不應受到該等術語限制。此等術語僅用於區分一個元件或組件與另一個元件或組件。例如,在不脫離發明概念的精神及範疇的情況下,第一元件可被稱為第二元件,且類似地,第二元件可被稱為第一元件。
本文中所使用的術語僅出於描述特定實施例的目的,並不意欲限制發明概念。如本文所使用,單數形式的「一(a)」、「一(an)」、及「該(the)」亦意欲包括複數形式,除非上下文另外明確指示。應理解,當在本文中使用諸如「包含(comprise)」、「包括(include)」、及「具有(have)」的術語時,規定了所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件、組件、或其組合的存在,但不排除一或更多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件、或其組合的存在或增加。
除非另外定義,否則本文中使用的所有術語(包括技術術語及科學術語)具有與發明概念所屬領域中具有通常知識者所通常理解的含義相同的含義。另外,應理解,諸如在常用字典中定義的彼等術語應被詮釋為具有與其在相關領域的上下文中的含義一致的含義,並且不被詮釋為理想化或過度形式化的意義,除非在本文中明確地如此定義。
當某個實施例可由不同方式實現時,可以與所述順序不同的方式來執行特定處理順序。例如,兩個相繼描述的過程可實質上同時執行,或以與所述順序相反的順序執行。
在附圖中,可預期由於例如製造技術及/或允差(tolerance)的所繪示形狀的變化。因此,發明概念的實施例不應被理解為受限於本文所繪示的區域的特定形狀但可包括形狀的偏差,該形狀的偏差是例如由製造過程所引起的。本文中所使用的術語「及/或」包括一或更多個相關的所列組件的任何一者及所有組合。此外,本文中所使用的術語「基板」可指基板本身或堆疊結構,該堆疊結構包括基板及在該基板上形成的層或膜。此外,本文中所使用的術語「基板表面」可指基板自身的暴露表面或形成在基板上的層或膜的外表面。
第1圖是根據一個實施例概念性地繪示無線壓力偵測器100的前表面的示意圖。第2圖是根據一個實施例概念性地繪示無線壓力偵測器100的後表面的示意圖。
參看第1圖,無線壓力偵測器100可包括:支撐基板110;複數個壓力感測器120,佈置在支撐基板110上;以及發射器150,經配置以基於從複數個壓力感測器120輸入的訊號來執行無線傳輸。
支撐基板110可為剛性印刷電路板或撓性印刷電路板。支撐基板110可包括基板基座,以及分別形成在其頂表面及底表面上的頂部墊(未繪示)及底部墊(未繪示)。頂部墊及底部墊可分別由阻焊層(未繪示)暴露,該阻焊層覆蓋基板基座的頂表面及底表面。基板基座可包括酚醛樹脂(phenol resin)、環氧樹脂(epoxy resin)、及聚醯亞胺(polyimide)的至少一者。例如,基板基座可包括FR4、四官能環氧樹脂(tetrafunctional epoxy)、聚苯醚(polyphenylene ether)、環氧/聚苯醚(epoxy/polyphenylene oxide)、雙馬來醯亞胺三嗪(bismaleimide triazine,BT)、Thermount、氰酸酯(cyanate ester)、聚醯亞胺(polyimide)、及液晶聚合物的至少一者。頂部墊及底部墊可包括銅、鎳、不銹鋼、或鈹銅。在基板基座中,可形成內部佈線(未繪示)以電氣連接頂部墊及底部墊。頂部墊及底部墊可為在利用銅(Cu)箔塗覆基板基座的頂表面及底表面之後圖案化的電路佈線中分別由阻焊層暴露的部分。
複數個壓力感測器120可以規則間隔或以不規則間隔佈置在支撐基板110上。壓力感測器120可經配置以回應於施加到其上部的壓力而輸出電訊號。第3A圖是根據一個實施例繪示壓力感測器120的概念圖。第3B圖是根據一個實施例沿著第3A圖中的線B-B'截取的側面剖視圖。
參看第3A圖及第3B圖,壓力感測器120可包括上導體層122及下導體層124。
上導體層122可包括第一導體部分122a及第二導體部分122b。第一導體部分122a可包括第一電極122ae,且第二導體部分122b可包括第二電極122be。
上導體層122可包括金屬材料,並且例如可包括銅(Cu)、鋁(Al)、鎳(Ni)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、金(Au)、銀(Ag)、鉑(Pt)、鈷(Co)、鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉻(Cr)、錳(Mn)、鋯(Zr)、或其合金,但不限於此。在一些實施例中,上導體層122可包括具有導電性的碳基(carbon-based)材料,諸如石墨、石墨烯、碳奈米管(carbon nanotube,CNT)、及富勒烯(fullerene)。
第一導體部分122a及第二導體部分122b可彼此間隔開一定距離。在一些實施例中,第一導體部分122a可包括平行佈置的複數個第一指狀物122af及連接複數個第一指狀物122af的第一連接部分122ac。在一些實施例中,第二導體部分122b可包括平行佈置的複數個第二指狀物122bf及連接複數個第二指狀物122bf的第二連接部分122bc。
如第3A圖所繪示,複數個第一指狀物122af及複數個第二指狀物122bf可相對於彼此平行地交替佈置。
第一指狀物122af及第一連接部分122ac可由施加在其上部上的壓力而變形以接觸下導體層124。此外,第二指狀物122bf及第二連接部分122bc可由施加在其上部上的壓力而變形以接觸下導體層124。第一指狀物122af及第二指狀物122bf的變形以及第一連接部分122ac及第二連接部分122bc的變形可與施加在其上部上的壓力成比例。
上絕緣層128可在上導體層122上提供。在製造壓力感測器120的過程中,上絕緣層128可用作上導體層122的支撐基板。此外,上絕緣層128可保護上導體層122。
在一些實施例中,第一指狀物122af及第二指狀物122bf及/或第一連接部分122ac及第二連接部分122bc接觸下導體層124的面積可取決於施加到其上部的壓力。詳細而言,第一指狀物122af及第二指狀物122bf及/或第一連接部分122ac及第二連接部分122bc接觸下導體層124的面積可在特定壓力範圍內與施加到其上部的壓力成比例。
第4A圖及第4B圖是根據一個實施例示意性地繪示第一指狀物122af及第二指狀物122bf的變形狀態的側剖面圖,該等變形狀態是由施加到該第一指狀物及該第二指狀物的壓力所造成的。
參看第4A圖,第一指狀物122af及第二指狀物122bf可藉由第一壓力P1變形,以實體接觸下導體層124。在此情況下,第二指狀物122bf可每個具有對應於寬度W1的接觸面積並且可接觸下導體層124。
參看第4B圖,當高於第一壓力P1的第二壓力P2經施加到第一指狀物122af及第二指狀物122bf時,第一指狀物122af及第二指狀物122bf可比第4A圖中變形得更多,並且可接觸下導體層124。隨著第二指狀物122bf變形得更多,第二指狀物122bf可每個具有對應於寬度W2的接觸面積,並且可接觸下導體層124,寬度W2大於寬度W1。
隨著第一指狀物122af及第二指狀物122bf及/或第一連接部分122ac及第二連接部分122bc接觸下導體層124的面積變得更寬,流過下導體層124的電流可隨著在第一電極122ae與第二電極122be之間施加的特定電壓而增加。因此,可藉由將電流與所施加的壓力相關聯並且量測電流值來獲得所施加的壓力水平。
下導體層124可與上導體層122間隔開並且可設置在上導體層122的下方。下導體層124可包括導體,諸如金屬材料或碳基材料。用作下導體層124的材料的金屬材料或碳基材料與上導體層122的上述材料相同,且因此為了簡潔將省略其贅述。
在第3B圖中,下導體層124經繪示為在支撐基板110的整個區域上方延伸,但不限於此。在一些實施例中,下導體層124可被限制在單元區域中,該單元區域包括一個壓力感測器120。亦即,兩個相鄰壓力感測器120的下導體層可彼此電氣絕緣。
上導體層122及下導體層124可藉由間隔件126彼此電氣分離。當在上導體層122的上部上施加壓力時,間隔件126可維持上導體層122與下導體層124之間的間隙,且因此可在設置間隔件126的位置處維持分離,且上導體層122可在未設置間隔件126的位置處變形。
間隔件126可包括任何電絕緣體,且例如,可包括不導電的聚合物樹脂、具有電絕緣性質的金屬氧化物、具有電絕緣性質的金屬氮化物、未摻雜的氧化矽、未摻雜的氮化矽、或其組合。
再次參看第1圖,保護蓋190可經配置以圍繞支撐基板110,該支撐基板包括表面,其上提供有複數個壓力感測器120。保護蓋190可圍繞支撐基板110,且例如可防止歸因於壓力感測器120與玻璃基板的直接接觸的損壞,或可防止液體成分(諸如水或用於清潔的化學試劑)直接接觸壓力感測器120。
保護蓋190可包括撓性材料。在一些實施例中,保護蓋190可包括與支撐基板110的材料不同或相同的材料。例如,保護蓋190可包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneterephthalate,PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate)、聚對苯二甲酸丁二醇酯(polybutyleneterephthalate,PBT)、高密度聚乙烯(high density polyethylene,HDPE)、低密度聚乙烯(low density polyethylene,LDPE)、聚丙烯(polypropylene,PP)、聚碳酸酯(polycarbonate,PC)、聚氯乙烯(polyvinylchloride,PVC)、聚甲基(甲基)丙烯酸酯(polymethyl(meth)acrylate,PMMA)、三乙醯纖維素(triacetylcellulose)、降冰片烯樹脂(norbornene resin)、聚酯、或聚苯乙烯(polystyrene,PS),但不限於此。
支撐基板110、複數個壓力感測器120、感測電路130、類比至數位轉換器(ADC)140、發射器150、及電源160可經容納在保護蓋190中。在一些實施例中,支撐基板110可經密封以防水及/或防潮。
參看第2圖,在一些實施例中,電源160可在支撐基板110的後表面上提供。電源160可包括電池組及電力控制電路,該電力控制電路經配置以控制從電池組供應的電力。在一些實施例中,電池組及電源電路可經配置在一個主體中。
具體而言,電源160可經配置為可無線充電的。例如,電源160可經配置以根據ISO/IEC NP 15149標準來無線充電。
此外,一或更多個半導體裝置D可安裝在支撐基板110的後表面上。半導體裝置D可包括多工器(MUX)172、感測電路130、類比至數位轉換器(ADC)140、及發射器150(參見第5圖),此等稍後將更詳細描述。半導體裝置D可在一個半導體晶片中實現,或可在兩個或更多個半導體晶片中分佈式地實現。
第5圖是根據一個實施例示意性地繪示無線壓力偵測器100的方塊圖。
參看第5圖,無線壓力偵測器100可包括:複數個壓力感測器120的單元;多工器(MUX)172,接收從壓力感測器120輸出的訊號並將該訊號輸出到類比至數位轉換器(ADC)140;感測電路130,處理從壓力感測器120輸入的訊號;類比至數位轉換器(ADC)140,接收從感測電路130輸出的訊號;發射器150,經配置以接收從類比至數位轉換器140輸出的訊號,並且無線地傳輸所接收的訊號;以及電源160,經配置以向壓力感測器120及發射器150供電。
複數個壓力感測器120可以晶格形式或矩陣形式佈置在支撐基板110上。複數個壓力感測器120中的個別壓力感測器120可彼此相同或不同。在本文中,每個個別壓力感測器120可被稱為「單元」。為了後續經由從個別壓力感測器120獲得的資料來輸出壓力圖,有關複數個壓力感測器120的佈置形式的資訊可能是必要的。
回應於從外部施加到複數個壓力感測器120的壓力,從複數個壓力感測器120輸出的訊號可經由緩衝器174輸入到多工器172。多工器172可藉由將複數個輸入終端連接到一個輸出終端來依序地傳輸所偵測到的壓力資訊。感測電路130可經配置以不同地處理從多工器172輸出的訊號。類比至數位轉換器140可將從感測電路130接收的類比訊號轉換為數位訊號。
電源160可經配置以對複數個壓力感測器120及發射器150供電。在一些實施例中,電源160可經配置以對類比至數位轉換器140、感測電路130、及多工器172供電。
發射器150可經配置以基於從複數個壓力感測器120輸入的訊號來執行無線傳輸。在一些實施例中,發射器150可經配置以基於從複數個壓力感測器120輸入的訊號來經由無線網路將訊號傳輸到分析器。
第6A圖是根據一個實施例示意性地繪示無線壓力量測系統1的概念圖。
參看第6A圖,無線壓力偵測器100的發射器150可經連接以經由無線網路(例如,WiFi網路)與分析器220通訊資料。分析器220可經配置以藉由分析從發射器150接收的壓力資料來輸出壓力圖。
第6B圖是根據一個實施例的分析器220的方塊圖。
參看第6B圖,分析器220可包括控制器2010、輸入/輸出(I/O)裝置2020、記憶體2030、及介面2040。此等元件可經由匯流排(bus)2050彼此連接。
控制器2010可包括微處理器、數位訊號處理器、及任何類似的處理裝置的至少一者。I/O裝置2020可包括小鍵盤、鍵盤、及顯示器的至少一者。記憶體2030可用於儲存由控制器2010執行的指令。例如,記憶體2030可用於儲存用戶資料。
在一些實施例中,介面2040可經配置以經由無線網路連接到無線壓力偵測器100的發射器150(參見第5圖)。
當分析器220經由無線網路介面2040接收訊號(或資料)時,分析器220可處理該訊號(或資料)以產生如第6A圖所繪示的壓力等高線圖。第6A圖中的顯示裝置的放大圖是壓力等高線圖,該壓力等高線圖繪示了相對於由無線壓力偵測器施加壓力的面積及位置的壓力水平,該無線壓力偵測器是根據一個實施例製造的。壓力等高線圖可經由諸如顯示裝置的I/O裝置2020輸出。
分析器220可包括程式及/或常式(routine),以用於生成壓力等高線圖。程式及/或常式是市售的,且因此為了簡潔將省略其詳細描述。
第7圖是根據一個實施例示意性地繪示無線壓力偵測器100的打開/關閉過程的概念圖。
參看第7圖,無線壓力偵測器100的打開/關閉可例如由可攜式裝置210來控制。可攜式裝置210可為例如可攜式電話、平板電腦、或筆記型電腦,但不限於此。
在一些實施例中,可攜式裝置210可控制無線壓力偵測器100的電源160的打開/關閉。例如,可攜式終端210可經配置以藉由與電源160藍牙配對來控制打開/關閉操作。
第8A圖是根據一個實施例繪示複數個壓力感測器120電氣連接到電源160的方式的概念圖。
參看第8A圖,複數個壓力感測器120可佈置成晶格形式,並且可包括在相同方向上佈置的第一列120_1、第二列120_2、...、第n列120_n的壓力感測器。
第一列120_1的複數個壓力感測器120可並聯連接到共用電力線122。亦即,第一列120_1的複數個壓力感測器120的第一電極可直接電氣連接到從電源160延伸的第一線路122a。此外,第一列120_1的複數個壓力感測器120的第二電極可直接電氣連接到從電源160延伸的第二線路122b。此連接關係在第二列120_2、...、第n列120_n的複數個壓力感測器120中可為相同的。
可輕易且便宜地製造此連接關係。然而,在此連接關係中,量測值的干擾可能發生在同一列的壓力感測器120之間。由此,在第8A圖中所繪示的實施例的情況下,可使用兩步壓力量測演算法來獲得高可靠性的資料,同時減少此干擾。
第8B圖是根據一個實施例繪示兩步壓力量測演算法的方塊圖。
參看第8B圖,可從所有複數個壓力感測器120接收輸入,並且可判定輸入訊號的強度是否高於閾值強度(S11)。若經由壓力感測器120輸入的訊號的強度低於閾值強度,則其值可被分類為雜訊,且其單元可從壓力偵測靶切斷。亦即,在此操作中,可關於所有複數個壓力感測器120判定被施加壓力的單元及未被施加壓力的單元。
此後,關於未被切斷的壓力感測器120,從壓力感測器120輸出的訊號可被傳輸到感測電路130(S13)。
針對此操作,可使用半導體裝置(例如,諸如TS3A4751的裝置),該半導體裝置具有高邏輯輸入、低邏輯輸入、及打開開關。然而,本發明概念不限於此。
第9圖是根據另一個實施例繪示複數個壓力感測器120電氣連接到電源160的方式的概念圖。
參看第9圖,複數個壓力感測器120的每一個可並聯連接到電源160。換言之,在複數個壓力感測器120中,第一列120a_1的壓力感測器可獨立地並聯連接到電源160。此外,在複數個壓力感測器120中,第二列120a_2的壓力感測器可獨立地並聯連接到電源160。
由於此連接關係可減少壓力感測器120之間的電干擾,可獲得更可靠的壓力資料。
第10圖是根據另一個實施例繪示複數個壓力感測器120電氣連接到電源160的方式的概念圖。
參看第10圖,複數個壓力感測器120可包括設置在第一區域R1中的第一壓力感測器120R_1及設置在第二區域R2中的第二壓力感測器120R_2。儘管第10圖繪示了複數個壓力感測器120包括兩個區域,但本領域中具有通常知識者將理解到複數個壓力感測器120可包括三個或更多個區域。
每個區域的壓力感測器120可以p×q的矩陣形式佈置(其中「p」及「q」是2至1,000的整數)。儘管第10圖繪示了第一區域R1及第二區域R2具有相同的大小及形狀,但本領域中具有通常知識者將理解到第一區域R1及第二區域R2可具有不同的大小及形狀。
第一壓力感測器120R_1可並聯連接到從電源160延伸的第一共用電力線122。亦即,第一壓力感測器120R_1的複數個壓力感測器120的第一電極可直接電氣連接到從電源160延伸的第一線路122a。此外,第一壓力感測器120R_1的複數個壓力感測器120的第二電極可直接電氣連接到從電源160延伸的第二線路122b。
第二壓力感測器120R_2可並聯連接到從電源160延伸的第二共用電力線124。亦即,第二壓力感測器120R_2的複數個壓力感測器120的第一電極可直接電氣連接到從電源160延伸的第一線路124a。此外,第二壓力感測器120R_2的複數個壓力感測器120的第二電極可直接電氣連接到從電源160延伸的第二線路124b。
第一電力線122及第二電力線124可共同連接到電源160,但可為不同且分離的線路。
第11圖是根據一個實施例的無線壓力偵測器100的側面剖視圖。
參看第11圖,支撐基板110可具有第一表面110f及與第一表面110f相對的第二表面110r,其中複數個壓力感測器120安裝在該第一表面上。
半導體裝置D可安裝在第二表面110r上。第二表面110r可利用平板180覆蓋。平板180可為剛性或撓性的平坦表面。平板180可具有凹槽180r,該凹槽經配置以容納半導體裝置D。
平板180的厚度可大於半導體裝置D的厚度。此外,凹槽180r的深度可大於或等於半導體裝置D的厚度。
若凹槽180r的深度等於半導體裝置D的厚度,則即使當平板180是撓性平板時,平板180的表面(第10圖中的底表面)可為平坦的。若平板180是剛性平板,則當凹槽180r的深度大於或等於半導體裝置D的厚度時,平板180的表面(第10圖中的底表面)可為平坦的。
第12圖是根據一個實施例繪示壓力量測方法的流程圖。第13圖及第14圖是根據一個實施例繪示藉由使用無線壓力偵測器100來量測施加到受壓基板310的壓力的方法的概念圖。
首先,參看第12圖及第13圖,根據一個實施例的無線壓力偵測器100可設置在受壓基板310上(S110)。
第13圖繪示了可用於運輸玻璃基板的傾斜緻密包(Inclined Dense Pak,IDP)。在IDP中,基板支撐件380可固定在支撐托板390上。基板支撐件380可具有表面,其上可負載堆疊的玻璃基板。
在第13圖中,受壓基板310及壓制物品330可為玻璃基板。在一些實施例中,受壓基板310及壓制物品330可為具有相同類型及/或相同大小的玻璃基板。儘管第13圖繪示了受壓基板310及壓制物品330的每一個均是一個玻璃基板,但其可為兩個或更多個玻璃基板的堆疊,例如2至100個玻璃基板的堆疊,但不限於此。
無線壓力偵測器100的大小可小於受壓基板310的大小。在此情況下,可在側面方向中佈置若干個無線壓力偵測器100(第13圖中有六個無線壓力偵測器100)以量測所需面積上的壓力。
此外,由於無線壓力偵測器100的大小小於受壓基板310的大小,可使用虛擬基板320以將無線壓力偵測器100設置在要量測壓力的位置處。虛擬基板320可具有與無線壓力偵測器100實質上相同的厚度。當虛擬基板320相對於無線壓力偵測器100的主表面相鄰地設置在側面方向中的相同平面上時,虛擬基板320可支撐或固定無線壓力偵測器100。
由於虛擬基板320具有與無線壓力偵測器100實質上相同的厚度,無線壓力偵測器100可準確地量測從壓制物品330施加的壓力,而不具有由虛擬基板320的厚度造成的干擾。
除了虛擬基板320的厚度之外的大小,例如,第13圖中的水平方向及/或垂直方向中的大小,可經適當地調整以考慮到要設置無線壓力偵測器100的位置。在第13圖中,無線壓力偵測器100設置在相對於受壓基板310的垂直方向的約1/3的位置處及約2/3的位置處。當藉由使用IDP來運輸玻璃基板時,用於固持玻璃基板的保持器可設置在此位置處(相對於受壓基板310的垂直方向的約1/3的位置處及約2/3的位置處),且此舉可用於量測由保持器施加到玻璃基板的壓力分佈。
隨後,可在無線壓力偵測器100上設置壓制物品330(S120)。壓制物品330可為第13圖的實施例中的玻璃基板。儘管第13圖繪示了提供一個受壓基板310及一個壓制物品330,但可以各種方式應用堆疊的玻璃基板(亦即,受壓基板310或壓制物品330)的數量及無線壓力偵測器100的設置方法。
在一些實施例中,每當堆疊5至50個玻璃基板時可設置一無線壓力偵測器100。例如,可堆疊10個玻璃基板,並可在其上堆疊一無線壓力偵測器100。此後,可再次堆疊10個玻璃基板,並可在其上堆疊一額外的無線壓力偵測器100。此堆疊過程可重複多次。如第13圖所繪示,無線壓力偵測器100可與虛擬基板320堆疊在一起。
以此方式,當交替地重複堆疊一組堆疊的玻璃基板及無線壓力偵測器100時用作壓制物品330的玻璃基板可後續用作受壓基板310。
隨後,可量測受壓基板310上的壓力分佈(S130)。由無線壓力偵測器100偵測的關於由壓制物品330施加的壓力的資料可被無線地傳輸到分析器220。
關於所施加壓力的資料可經由無線通訊網路從無線壓力偵測器100傳輸到分析器220。無線通訊網路可包括,例如,WiFi、WCDMA(寬帶CDMA)、HSDPA(高速下行鏈路封包存取)、HSUPA(高速上行鏈路封包存取)、HSPA(高速封包存取)、行動WiMAX、WiBro、LTE(長期演進)、藍牙、IrDA(紅外資料協會)、NFC(近場通訊)、ZigBee(IEEE 802.15.4)、及/或無線LAN。此外,當藉由連接到網路來提供服務時,該服務可遵循TCP/IP,該TCP/IP為在網路上傳輸資訊的標準協定。
分析器220可基於接收到的資料來計算受壓基板上的壓力分佈並且以地圖形式將該壓力分佈視覺化。
將參照第12圖及第14圖描述根據另一個實施例的壓力量測方法。第14圖繪示了一種系統,該系統用於在利用摩擦清潔部件清潔玻璃基板的表面時,量測從摩擦清潔部件施加到玻璃基板的壓力。
參看第12圖及第14圖,無線壓力偵測器100可設置在玻璃基板上,該玻璃基板是受壓基板310(S110)。受壓基板310可在由壓制物品330a壓制的同時,在第14圖的觀察方向中與無線壓力偵測器100一起行進,該壓制物品將在後文描述。換言之,受壓基板310可在與壓制物品330a的佈置方向(第14圖的水平方向)垂直的方向中行進。
隨後,可在無線壓力偵測器100上設置壓制物品330a(S120)。壓制物品330a可為,例如,毛刷、編織物、非編織物、毛氈、海綿、及布料的一或更多種,但不限於此。
壓制物品330a可出於清潔目的而壓制受壓基板310(玻璃基板),但每個壓制物品330a的壓力分佈可能不均勻。具體而言,由於壓制物品330a的壓力程度可能不足,可能導致清潔缺陷。
隨後,可量測受壓基板310上的壓力分佈(S130)。此舉已經在上文參照第12圖及第13圖詳細描述,且因此為了簡潔將省略其贅述。
儘管上文已經詳細描述了發明概念的實施例,但本領域中具有通常知識者亦可在不脫離該發明概念的精神及範疇的情況下以各種其他形式來實現該發明概念,該發明概念的精神及範疇由以下申請專利範圍定義。因此,該發明概念的實施例的進一步修改可能不脫離該發明概念的範疇。
應理解到,本文中所描述的實施例應僅被認為是描述意義而並非出於限制目的。在每個實施例內的特徵或態樣的描述通常應被認為可用於其他實施例中的其他類似特徵或態樣。
儘管已經參照圖式描述了一或更多個實施例,但本領域中具有通常知識者將理解到,可在其中做出形式及細節上的各種改變,而不脫離由以下申請專利範圍所定義的本揭示內容之精神及範疇。
100‧‧‧無線壓力偵測器110‧‧‧支撐基板110f‧‧‧第一表面110r‧‧‧第二表面120‧‧‧壓力感測器120_1‧‧‧第一列120_2‧‧‧第二列120_n‧‧‧第n列120R_1‧‧‧第一壓力感測器120R_2‧‧‧第二壓力感測器122a‧‧‧第一線路/第一導體部分122ac‧‧‧第一連接部分122ae‧‧‧第一電極122af‧‧‧第一指狀物122b‧‧‧第二導體部分122bc‧‧‧第二連接部分122be‧‧‧第二電極122bf‧‧‧第二指狀物124‧‧‧下導體層124a‧‧‧第一線路124b‧‧‧第二線路126‧‧‧間隔件128‧‧‧上絕緣層130‧‧‧感測電路140‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)150‧‧‧發射器160‧‧‧電源172‧‧‧多工器(MUX)174‧‧‧緩衝器180‧‧‧平板180r‧‧‧凹槽190‧‧‧保護蓋210‧‧‧可攜式裝置220‧‧‧分析器310‧‧‧受壓基板320‧‧‧虛擬基板330‧‧‧壓制物品330a‧‧‧壓制物品380‧‧‧基板支撐件390‧‧‧支撐托板B-B’‧‧‧線D‧‧‧半導體裝置P1‧‧‧第一壓力P2‧‧‧第二壓力R1‧‧‧第一區域R2‧‧‧第二區域S11‧‧‧步驟S13‧‧‧步驟S110‧‧‧步驟S120‧‧‧步驟S130‧‧‧步驟W1‧‧‧寬度W2‧‧‧寬度
此等及/或其他態樣將從實施例的以下描述,連同附圖而變得顯而易見且更容易理解,在附圖中:
第1圖是根據一個實施例概念性地繪示無線壓力偵測器的前表面的示意圖;
第2圖是根據一個實施例概念性地繪示無線壓力偵測器的後表面的示意圖;
第3A圖是根據一個實施例繪示壓力感測器的概念圖;
第3B圖是根據一個實施例沿著第3A圖中的線B-B'所截取的側面剖視圖;
第4A圖及第4B圖是根據一個實施例示意性地繪示第一指狀物及第二指狀物的變形狀態的側面剖視圖,該變形狀態是由施加到該等第一指狀物及第二指狀物的壓力造成的;
第5圖是根據一個實施例示意性地繪示無線壓力偵測器的方塊圖;
第6圖是根據一個實施例示意性地繪示無線壓力量測系統的概念圖;
第7圖是根據一個實施例示意性地繪示無線壓力偵測器的打開/關閉過程的概念圖;
第8A圖是根據一個實施例繪示複數個壓力感測器電氣連接到電源的方式的概念圖;
第8B圖是根據一個實施例繪示兩步壓力量測演算法的方塊圖;
第9圖是根據另一個實施例繪示複數個壓力感測器電氣連接到電源的方式的概念圖;
第10圖是根據另一個實施例繪示複數個壓力感測器電氣連接到電源的方式的概念圖;
第11圖是根據一個實施例的無線壓力偵測器的側面剖視圖;
第12圖是根據一個實施例繪示壓力量測方法的流程圖;以及
第13圖及第14圖是根據一個實施例繪示藉由使用無線壓力偵測器來量測施加到受壓基板的壓力的方法的概念圖解。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100‧‧‧無線壓力偵測器
220‧‧‧分析器
310‧‧‧受壓基板
320‧‧‧虛擬基板
330‧‧‧壓制物品
380‧‧‧基板支撐件
390‧‧‧支撐托板

Claims (16)

  1. 一種無線壓力偵測器,包括:一支撐基板;複數個壓力感測器,佈置在該支撐基板上,該複數個壓力感測器的每一個經配置以回應於對其施加的一壓力而輸出一訊號;以及一發射器,經配置以基於從該複數個壓力感測器輸入的訊號來執行無線傳輸,其中該複數個壓力感測器包括第一壓力感測器及第二壓力感測器,該等第一壓力感測器在一第一區域中佈置成一晶格陣列,該等第二壓力感測器在一第二區域中佈置成一晶格陣列,該等第一壓力感測器並聯連接到從一電源延伸的一第一共用電力線,且該等第二壓力感測器並聯連接到從該電源延伸的一第二共用電力線,及該第一共用電力線及該第二共用電力線彼此不同,及其中該電源經配置以向該等壓力感測器供電。
  2. 如請求項1所述之無線壓力偵測器,進一步包括一類比至數位轉換器,該類比至數位轉換器經配置以接收對應於來自該等壓力感測器的該壓力的一訊號,並且將接收到的該訊號轉換成一數位訊號,其中該發射器經配置以無線地傳輸從該類比至數位 轉換器輸出的一訊號。
  3. 如請求項2所述之無線壓力偵測器,其中該電源經進一步配置以向該發射器供電。
  4. 如請求項3所述之無線壓力偵測器,其中該支撐基板、該複數個壓力感測器、該類比至數位轉換器、該發射器、及該電源經容納並密封在一保護蓋中。
  5. 如請求項3所述之無線壓力偵測器,進一步包括一感測電路,該感測電路經配置以接收來自該複數個壓力感測器的一訊號並且執行以下步驟:一第一操作,切斷輸出低於一閾值強度的一訊號的該等壓力感測器;以及一第二操作,接收從未被切斷的該等壓力感測器輸出的一訊號。
  6. 如請求項1所述之無線壓力偵測器,其中該支撐基板包括一印刷電路板。
  7. 如請求項6所述之無線壓力偵測器,其中:該等壓力感測器設置在該印刷電路板的一第一表面上,及該發射器安裝在與該第一表面相對的一第二表面上。
  8. 如請求項7所述之無線壓力偵測器,其中該 第二表面利用一平板覆蓋。
  9. 如請求項8所述之無線壓力偵測器,其中該平板具有一凹槽,該凹槽經配置以容納該發射器。
  10. 一種用於量測施加到一受壓基板的一壓力的壓力量測方法,該壓力量測方法包括以下步驟:將如請求項1至9中之任一項所述之該無線壓力偵測器設置在該基板上;將一壓制物品設置在該無線壓力偵測器上;以及藉由使用一分析器來計算該受壓基板上的一壓力分佈,該分析器經配置以無線地接收從該發射器傳輸的訊號,並分析該受壓基板上的一壓力分佈。
  11. 如請求項10所述之壓力量測方法,其中:該受壓基板包括一玻璃基板,及該壓制物品包括一摩擦清潔部件。
  12. 如請求項10所述之壓力量測方法,其中該受壓基板及該壓制物品包括一玻璃基板。
  13. 如請求項12所述之壓力量測方法,其中該無線壓力偵測器的一平面面積小於該受壓基板的一平面面積,及一虛擬基板(dummy substrate)可在平行於該無線壓力偵測器的一主表面之一方向中相鄰地設置,該虛擬基板所具有的一厚度實質上等於該無線壓力偵測 器的一厚度。
  14. 如請求項10所述之壓力量測方法,其中該無線壓力偵測器經配置以用一藍牙方式打開及關閉。
  15. 如請求項10所述之壓力量測方法,其中:該複數個壓力感測器的每一個包括一上導體層及一下導體層,該下導體層與該上導體層分離,且該下導體層設置在該上導體層的下方,該上導體層包括一第一導體部分及一第二導體部分,該第一導體部分包括一第一電極,該第二導體部分包括一第二電極,及該上導體層由所施加的該壓力變形,以接觸該下導體層。
  16. 一種無線壓力量測系統,包括:如請求項1至9中之任一項所述之該無線壓力偵測器經配置以量測施加到一受壓基板的一壓力,並無線傳輸所量測的該壓力;以及一分析器,經配置以接收從該無線壓力偵測器傳輸的資料,並輸出該受壓基板的一壓力圖。
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