压力传感器组件及电子设备的制作方法

本发明涉及压力感应装置技术领域，特别是涉及压力传感器组件及电子设备。

背景技术：

在电子设备中，如手机，以全面屏为趋势，以虚拟按键代替实体按键。但是，在电子设备中，很多操作暂时还无法实现在息屏状态下进行触控操作，因而电子设备中仍然会设置实体按键，如屏幕唤醒键，通过唤醒屏幕再进行触控操作。但是实体按键通常包括位于电子设备壳体外部的按压键和位于电子设备壳体内部的压力感应器，通过按压键直接作用于压力感应器上，从而触发压力感应。这种实体按键的结构使得电子设备壳体上需要开设复杂的按键安装槽，从而导致壳体结构复杂。

技术实现要素：

基于此，有必要针对由于电子设备开设实体按键导致电子设备壳体结构复杂的问题，提供一种压力传感器组件及电子设备。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种压力传感器组件，所述压力传感器组件包括：线路层、连接件和至少一个应变感应件；

所述连接件包括至少两个第一弯折段和至少一个第二弯折段，相邻的两个所述第一弯折段通过所述第二弯折段连接，所述第二弯折段与所述第一弯折段向相反的方向凸出设置且相邻的两个所述第一弯折段之间存在间隔；

所述线路层设置于所述连接件上且用于电性连接压力检测装置；

所述应变感应件设置于所述线路层上且与所述线路层电性连接，且在受力时所述应变感应件能够产生形变并产生阻值变化。

在本发明的压力传感器组件中，压力传感器组件在具体应用于电子设备壳体时，连接件设置于壳体内，并贴附于壳体的与按键区对应的内表面，或者抵接壳体的与按键区对应的内表面。在按压壳体的按键区时，按键区产生弹性形变，从而将压力传递至连接件上。连接件承受压力并产生变形以带动应变感应件变形进而产生阻值变化。利用本实施例的压力传感器组件，使得壳体在无实体按键的情况下，将作用于壳体表面的压力向壳体内传递。因而，能够避免在壳体上开设实体按键及用于安装实体按键的安装槽，简化壳体结构且能够提升电子设备的防水防尘性能。

在其中一个实施例中，所述线路层与至少两个所述第一弯折段连接。

在其中一个实施例中，至少两个所述第一弯折段之间设置有所述应变感应件。

在其中一个实施例中，至少一个所述第一弯折段设有第一支撑块，所述线路层通过所述第一支撑块连接于所述第一弯折段。

在其中一个实施例中，至少一个所述第二弯折段设有第二支撑块，所述第二支撑块用于连接至外部支撑物。

在其中一个实施例中，所述线路层环绕所述连接件设置，所述线路层包括第一区段及与所述第一区段相对设置的第二区段；所述第一弯折段与所述第一区段抵接或者连接，所述第二弯折段与所述第二区段抵接或者连接，所述应变感应件设置于所述第一区段和所述第二区段中的至少一个。

在其中一个实施例中，所述第一弯折段设有第三支撑块，所述第三支撑块与所述第一区段抵接或者连接。

在其中一个实施例中，所述第二弯折段设有第四支撑块，所述第四支撑块与所述第二区段抵接或者连接。

在其中一个实施例中，所述应变感应件为微机电系统传感器，所述微机电系统传感器与所述线路层电性连接；

或者，所述应变感应件为压阻式传感器，所述压阻式传感器与所述线路层电性连接。

在其中一个实施例中，所述连接件呈波浪形或者w形。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了一种电子设备，所述电子设备包括壳体和以上任一实施例中所述压力传感器组件，所述壳体外表面设有按键区，所述压力传感器组件设置于所述壳体的内表面且对应所述按键区设置。

在其中一个实施例中，所述壳体的内表面设有与所述按键区对应的容置槽，所述压力传感器组件设置于所述容置槽内。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的电子设备中的壳体示意图；

图2为本发明一实施例提供的具有四个第一弯折段的压力传感器组件应用示意图；

图3为本发明一实施例提供的具有两个第一弯折段的压力传感器组件应用示意图；

图4为本发明一实施例提供的具有第二支撑块的压力传感器组件应用示意图；

图5为本发明一实施例提供的具有第一支撑块和第二支撑块的压力传感器组件应用示意图；

图6为本发明一实施例提供的线路层呈环状的压力传感器组件应用示意图；

图7为本发明一实施例提供的线路层呈环状且具有第三粘接层的压力传感器组件应用示意图；

图8为本发明一实施例提供的线路层呈环状且具有第三支撑块和第四支撑块的压力传感器组件应用示意图；

图9为本发明一实施例提供的连接件呈波浪形的压力传感器组件应用示意图；

图10为本发明一实施例提供的连接件呈w形的压力传感器组件应用示意图。

1、线路层；101、第一区段；102、第二区段；2、连接件；21、第一弯折段；211、第一连接面；22、第二弯折段；221、第二连接面；3、应变感应件；4、壳体；41、按键区；42、容置槽；5、第一支撑块；6、第一粘接层；7、第二支撑块；8、第二粘接层；9、第三支撑块；10、第四支撑块；11、第三粘接层。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方法或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明中，如图1、图2以及图6所示，下文中，第一侧为背离容置槽42底部的方向，具体为箭头b所指示的方向；下文中，第二侧为指向容置槽42底部的方向，具体为箭头a所指示的方向。

如图1、图2所示，本发明实施例提供了一种压力传感器组件，压力传感器组件应用于电子设备的壳体4。压力传感器组件包括线路层1、连接件2和至少一个应变感应件3。

连接件2包括至少两个第一弯折段21和至少一个第二弯折段22，相邻的两个第一弯折段21通过第二弯折段22连接，第二弯折段22与第一弯折段21向相反的方向凸出设置，且相邻的两个第一弯折段21之间存在间隔。具体地，参考图2，第一弯折段21向连接件2的第一侧凸出，第二弯折段22向连接件2的第二侧凸出，第二弯折段22的一端与一相邻的第一弯折段21连接，第二弯折段22的另一端与另一相邻的第一弯折段21连接。连接件2为支撑结构，并用于支撑线路层1。连接件2还是承压部件，具体来说，当连接件2上的第二弯折段22承受按压作用力时，对应位置的第二弯折段22产生弹性形变，第二弯折段22的弯折弧度变小，从而使得与受压的第二弯折段22的两端相连的两个相邻第一弯折段21之间的距离增加，连接件2整体向两端伸展。连接件2整体受压时，则连接件2上的第二弯折段22均产生弹性形变，使得相邻第一弯折段21之间的距离增加，连接件2整体向两端伸展。当然，在一些情况下，比如按压力较大时，还有可能迫使第一弯折段21产生形变，从而进一步增加连接件2的伸展范围。

线路层1设置于连接件2上且线路层1用于电性连接压力检测装置，例如，线路层1可以与电子设备内部的压力检测装置电性连接。具体地，线路层1可以设置在至少两个第一弯折段21上。线路层1受连接件2的弹性形变影响，而被连接件2拉伸。具体来说，连接件2受力后产生弹性形变，使得对应受压位置的两第一弯折段21之间的距离增加，从而带动线路层1产生弹性形变。当然，在其他实施方式中，线路层1也可以连接于第二弯折段22或者一部分连接第一弯折段21，一部分连接第二弯折段22。

应变感应件3设置于线路层1上且与线路层1电性连接，应变感应件3在受力时能够产生变形进而产生阻值变化，进而引起电路中电流或电压信号的变化，即可通过电子设备内的压力检测装置检测电流或电压信号的变化，进而确定压力值。参考图2，进一步，至少两个第一弯折段21之间设置有应变感应件3。在图2所示实施例中，线路层1产生弹性形变后，对应变感应件3施加拉力，使得应变感应件3产生阻值变化，从而感应用户的按压动作。可以理解的是，应变感应件3可以设置于相邻的两个第一弯折段21之间，也可以跨过1个或者2个以上的第一弯折段21设置。结合图2，应变感应件3设置于两个第一弯折段21之间应理解为应变感应件3既可以设置于线路层1的背离第二弯折段22的一侧，也可以设置于线路层1的朝向第二弯折段22的一侧，还可以与第一弯折段21的背离第二弯折段22的一侧平齐设置。

结合图2，沿b方向施加于连接件2的作用力相比于垂直于b方向施加于连接件2的作用力能够驱使连接件2产生更大的变形，因此在用户正常按压、对连接件2施加沿b方向的作用力时，电路中可以产生相对较大的电流或电压信号变化；当用户沿垂直于b方向对连接件2施加作用力，或者施力的方向与b方向偏离较大，或者沿b方向施加的作用力较小时，连接件2有可能产生变形，但变形程度较小，应变感应件3的阻值变化也较小，这种情况有可能是用户的误触，因此在上述压力传感器组件应用于电子设备时，电子设备可以根据电流或电压信号的变化量确定用户是否误触，即上述结构的连接件2可提升使用的便利性。

本实施例中的压力传感器组件在具体应用时，连接件2设置于壳体4内，并贴附于壳体4的与按键区41对应的内表面，或者抵接壳体4的与按键区41对应的内表面。在按压壳体4的按键区41时，按键区41产生弹性形变，从而将压力传递至连接件2上。连接件2承受压力，连接件2向两端伸展，从而带动线路层1产生弹性形变，线路层1形变后产生带动应变感应件3产生形变，进而产生阻值变化。通过压力传感器组件中的连接件2承受壳体4因按压而产生的形变，间接承受按压，连接件2实现第一次力传递，使得线路层1产生弹性形变，线路层1实现第二次力传递，从而使得应变感应件3感应用户的按压动作。利用本实施例的压力传感器组件，使得壳体4在无实体按键的情况下，将作用于壳体4表面的压力向壳体4内传递。因而，能够避免在壳体4上开设实体按键以及用于安装实体按键的安装槽，简化壳体4结构，简化壳体4加工工艺。

另外，实体按键的安装槽通常是连通壳体4内外，壳体4无需设置按键安装槽，能够增加壳体4的密封性，杜绝了灰尘水分从按键安装槽进入壳体4内，增加壳体4的防尘防水效果。

还有一点，当电子设备受扭转、弯折或其他非正常按压的力时，连接件2将非正常的受力大幅度卸载，传递至应变感应件3的力也将会大幅减小，从而有效防止误触的发生。

应变感应件3在线路层1的带动下产生弹性形变，产生感应信号，具体来说，感应电信号可以是从无到有而产生的新电信号，可以是电信号强弱变化而产生的变化电信号。为了进一步屏蔽误触信号，本实施例还可以设置阈值，如新电信号大于阈值时，触发压力感应。又如，变化电信号大于阈值时触发压力感应。

如图2和图6所示，对于线路层1的具体实施例，线路层1可以是带状结构或者环形带状结构。

对于带状结构的线路层1，如图2至图5所示，线路层1两端可以与连接件2上的至少两个第一弯折段21连接，从而将线路层1固定于连接件2上。具体来说，在一实施例中，线路层1的一端连接于其中一个第一弯折段21，线路层1的另一端连接于另一个第一弯折段21。线路层1两端与连接件2的两端固定连接，从而使得连接件2向两端伸展时，能够带动线路层1产生弹性形变，带动线路层1做相同方向的伸展。

对于应变感应件3的数量，线路层1的两端固定连接于两个以上的第一弯折段21时，相邻的两个第一弯折段21之间可以设置应变感应件3，即线路层1可以设置一个或者多个应变感应件3。下文实施例中，线路层1与各第一弯折段21均连接，任意相邻的两个第一弯折段21之间设有应变感应件3。

由于线路层1与各第一弯折段21连接，因此使得线路层1与连接件2的连接较为牢固。由于线路层1与各第一弯折段21连接，且任意相邻的两个第一弯折段21之间设有应变感应件3，线路层1在相邻的两个第一弯折段21之间形成形变段。连接件2局部承压时，连接件2局部产生弹性形变，对应地，线路层1与连接件2的局部承压部位对应的形变段产生弹性形变，从而使得连接于该形变段的应变感应件3产生阻值变化，从而感应到局部按压。连接件2整体承压时，线路层1上的所有形变段产生弹性形变，使得各应变感应件3均产生感应信号。

在一实施例中，如图5所示，第一弯折段21设有第一支撑块5。线路层1通过第一支撑块5连接于第一弯折段21。进一步，第一支撑块5设于第一弯折段21和线路层1之间，连接件2通过第一支撑块5与线路层1连接，从而固定线路层1。设置第一支撑块5后，能够增加第一弯折段21与线路层1的固定面积，使得线路层1与第一弯折段21的连接更加牢固。

在一实施例中，各第一弯折段21分别设有第一支撑块5，线路层1连接于第一支撑块5连接。如此，线路层1上在相邻的两个第一支撑块5之间形成前述形变段。

在一实施例中，如图2、图3所示，第二弯折段22背离第一弯折段21的一侧设有第一粘接层6。连接件2通过第一粘接层6固定于壳体4内。如此，连接件2贴附壳体4内的与按键区41对应的位置，按压按键区41时，按键区41产生的弹性形变作用于连接件2上。

对于固定连接件2的其他实施方式，可以是设置紧固件例如螺纹件等将连接件2固定于壳体4。

在一实施例中，如图4所示，至少一个第二弯折段22设有第二支撑块7，第二支撑块7的背离第一弯折段21的一侧设有第二粘接层8。在第二弯折段22设置第二支撑块7后，增加了第二弯折段22的固定面积，设置第二粘接层8后，增加了粘接面积，使得连接件2固定更加牢固。

在一实施例中，如图6至图8所示，线路层1呈环形，线路层1环绕连接件2，具体来说，线路层1从连接件2的一端向连接件2的另一端环绕，并折回连接件2的起始端，形成闭合状，从而实现线路层1首尾相接而环绕连接件2。线路层1与第一弯折段21对应的区段为第一区段101，线路层1与第二弯折段22对应区段为第二区段102，第一弯折段21与第一区段101抵接或者连接，应变感应件3设置于第一区段101上。线路层1通过环绕的方式固定于连接件2上，避免额外设置固定线路层1的结构，简化压力传感器组件的结构。可以理解的是，环绕可以是呈闭合状的环绕四周(上、下、左、右)，即第一区段101和第二区段102是相连的，其中，左、右对应于连接件2的两端，上、下对应于第一弯折段21的背离第二弯折段22的一侧和第二弯折段22的背离第一弯折段21的一侧。环绕也可以是呈间断式地上、下环绕，即第一区段101和第二区段102不相连，第一区段101和第二区段102相互独立。

第一区段101和第二区段102中的至少一个设有应变感应件3。具体地，在线路层1呈环形的实施方式中，第一区段101和第二区段102分别设有应变感应件3。当用户按压壳体4的按键区41时，连接件2产生弹性形变后，无论是局部弹性形变，还是整体弹性形变，均会使得连接件2的长度产生变化，从而使得线路层1产生弹性形变，以带动连接于线路层1的应变感应件3产生阻值变化，进而产生感应信号。

在一实施例中，如图8所示，第一弯折段21设有第三支撑块9，第三支撑块9与线路层1的第一区段101抵接或者连接。

在一实施例中，如图8所示，第二弯折段22设有第四支撑块10，第四支撑块10与线路层1的第二区段102抵接或者连接。

在一实施例中，如图7所示，第二区段102设有第三粘接层11。连接件2通过第三粘接层11固定于壳体4。如此，连接件2贴附壳体4内的与按键区41对应的位置，按压按键区41时，按键区41产生的弹性形变作用于连接件2上。

在一实施例中，线路层1为印刷电路板，可以是柔性印刷线路板或非柔性印刷电路板。应变感应件3设置于印刷电路板上，印刷线路板为应变感应件3的固定结构和拉力施加结构。在印刷电路板内设有导电线路(铜箔)，印刷线路板还能够作为应变感应件3的电信号传递结构，减少或者避免线路布置。

在一实施例中，应变感应件3为微机电系统传感器，微机电系统传感器设置于柔性线路板上，微机电系统传感器与柔性线路板上的导电线路电性连接。具体来说，微机电系统传感器焊接于柔性电路板上，柔性电路板与微机电系统传感器中的力感应引脚连接，柔性电路板产生微小形变，对微机电系统传感器中的力感应引脚产生拉力，从而触发微机电系统传感器产生感应信号，从而感应用户的按压动作。

在一实施例中，应变感应件3为压阻式传感器，压阻式传感器与柔性线路板上的导电线路电性连接。压阻式传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。单晶硅材料在受到力的作用后，电阻率发生变化，通过测量电路就可得到正比于力变化的电信号输出。在柔性电路板产生弹性形变或者微小形变时，柔性电路板施加拉力至压阻式传感器上，使得压阻式传感器产生弹性形变，从而使得电阻的横截面以及长度发生变化，压阻式传感器的电阻值产生变化，压阻式传感器的电流或电压信号发生变化，通过对压阻式传感器的电流或电压信号变化来感应连接件2所承受的压力，进而感应用户的按压动作。

在一实施例中，线路层1处于绷紧状态，或说处于拉伸状态，如此，能够更加灵敏地感应壳体4按键区41承受的按压力。壳体4按键区41所产生的形变为小幅度形变，可以认为是微小形变。当壳体4的按键区41产生微小形变时，压力传递至连接件2，连接件2对按键区41产生的微小形变产生微小形变，如此，处于绷紧或者拉伸状态的线路层1能够灵敏地感应到连接件2的微小形变。

在一实施例中，如图9、图10所示，第一弯折段21和第二弯折段22反向凸出，并且第一弯折段21和第二弯折段22间隔设置，第一弯折段21和第二弯折段22的至少部分形状具体可以是呈u形或者呈v形或者呈z形，如此，从整体上来看，连接件2的具体形状可以是波浪形或者w形。

在一实施例中，如图2、图5以及图8所示，第一弯折段21的背离第二弯折段22的一侧具有第一连接面211。在第一弯折段21与对应的线路层1、第一支撑块5或者第三支撑块9连接时，第一连接面211增加了第一弯折段21接触面面积。

对于带状的线路层1，如图2所示，第二弯折段22的背离第一弯折段21的一侧具有第二连接面221。第二弯折段22上设有前述第一粘接层6时，第一粘接层6设置于第二连接面221上，如此，便于设置更大面积的第一粘接层6，增加粘接的牢固性。第二弯折段22上设有前述第二支撑块7时，第二支撑块7设置于第二连接面221上，如此，便于第二支撑块7与第二弯折段22具有更大的连接面积，增加第二支撑块7与第二弯折段22连接的牢固性。

对于环形的线路层1，如图8所示，第二弯折段22的背离第一弯折段21的一侧具有第二连接面221。在第二弯折段22与对应的线路层1或者第四支撑块10连接时，第二连接面221增加了第二弯折段22接触面积。

本发明还提供了一种电子设备。在一实施例中，电子设备为手机、平板电脑、pda(personaldigitalassistant，个人数字助理)、pos(pointofsales，销售终端)等移动终端。移动终端的示例包括但不限于卫星或蜂窝电话。可以组合蜂窝电话与数据处理、传真以及数据通信能力的个人通信系统(pcs)终端。可以包括无线电电话、寻呼机、因特网/内联网接入、web浏览器、记事簿、日历以及/或全球定位系统(gps)接收器的pda。以及常规膝上型和/或掌上型接收器或包括无线电电话收发器的其它电子装置。

在其他实施例中，电子设备也可以为穿戴式设备、电子秤、耳机、家用电器等任意电子类设备。

在一实施例中，如图1所示，电子设备包括壳体组件，壳体组件包括壳体4和前述压力传感器组件，壳体4外表面设有按键区41，壳体4的内表面设有与按键区41对应设置的容置槽42，压力传感器组件设置于容置槽42内。具体地，在图2所示实施方式中，连接件2的第二弯折段22相比第一弯折段21更靠近容置槽42的底部。本实施例中，将前述压力传感器组件应用于电子设备的壳体4中，具体来说，是将压力传感器组件应用于壳体4内的容置槽42。壳体4的内表面设置有与按键区41对应的容置槽42，为压力传感器组件的固定安装提供空间，同时，设置容置槽42后，减薄了壳体4的按键区41的厚度，按键区41更容易产生弹性形变，便于压力能够更加灵敏地传递至连接件2。

容置槽42的深度小于等2mm，压力传感器组件与容置槽42的深度相匹配。对于容置槽42的深度，具体可以根据前述压力传感器组件的尺寸还可设置为1.8mm、1.6mm、1.5mm、1.4mm、1.2mm、1mm，甚至小于1mm。

电子设备在使用时，按压按键区41，使按键区41产生形变，压力先传递至连接件2，使连接件2形变，连接件2向两端伸展，将力传递至线路层1。线路层1产生弹性形变，带动应变感应件3产生形变，应变感应件3产生感应信号，应变感应件3的感应信号传到电子设备的处理器。压力传感器组件应用于与电源功能相关的按键区时，电子设备的处理器接受应变感应件3传递的感应信号时，处理能够控制电子设备执行亮屏、息屏、开机和关机等动作。电子设备处于息屏状态时，处理器控制电子设备亮屏；当然电子设备处于亮屏状态时，处理器控制电子设备息屏；电子设备处于亮屏状态时，处理器控制电子设备关机。

压力传感器组件应用于音量控制相关的按键区时，电子设备的处理器接受应变感应件3传递的感应信号时，处理能够控制电子设备执行调大音量或者调小音量等动作。

可选地，压力传感器组件还可应用于除按键区外的其他区域，以实现对电子设备的非按键控制。例如，用于电子设备的应用程序控制或模式切换等特定功能的控制。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。