压力检测装置和压力检测触控装置的制作方法

文档序号:15436837发布日期:2018-09-14 22:18阅读:125来源:国知局

本实用新型涉及MEMS技术领域,尤其涉及一种压力检测装置和压力检测触控装置。



背景技术:

随着智能电子产品的发展,在人机交互的各类技术中,触控是应用最广泛的技术,其典型的技术为触摸屏和触摸按键,被应用在各种电子产品之中,如:智能手机、平板电脑、车载电脑等等人机交互系统。

按照工作原理的不同,触摸技术可分电阻式、电容式、红外式、表面声波式、光学式等。电阻式触摸技术的定位准确,但其价格颇高,且怕刮易损;电容式触摸技术的设计构思合理,但其图像失真问题很难得到根本解决,且怕敲击;红外式触摸技术价格低廉,但其外框易碎,容易产生光干扰,曲面情况下失真;表面声波式触摸技术解决了以往触摸屏的各种缺陷,清晰不容易被损坏,适用于各种场合,缺点是屏幕表面如果有水滴和尘土会使触摸屏变得迟钝,甚至不工作;光学式触摸技术图像清晰度好,但是触摸寿命受光源寿命影响,且易受灰尘、油污和水干扰。由此可见,以上各类触摸方式存在可靠性低,无法检测触摸压力的大小。

因此,需要设计一种新的可靠性高的压力检测装置,以克服上述问题。



技术实现要素:

本实用新型所要解决的技术问题是,提供一种压力检测装置和压力检测触控装置,具有高可靠性。

为了解决上述问题,本实用新型提供了一种压力检测装置,包括:基板,具有相对的第一表面和第二表面,所述基板为柔性电路板;位于所述基板第一表面的若干阵列排布的应变片传感器。

可选的,所述应变片传感器的厚度为20μm~100μm。

可选的,所述应变片传感器包括衬底以及位于所述衬底表面的MEMS桥电阻,所述MEMS桥电阻的电阻值随应力变化而变化。

可选的,所述衬底的厚度为20μm~30μm。

可选的,所述MEMS桥电阻包括相互垂直的第一MEMS桥电阻和第二MEMS桥电阻,所述第一MEMS桥电阻的第一端与所述第二MEMS桥电阻的第一端均连接至第一焊盘,所述第一MEMS桥电阻的第二端连接至第二焊盘,所述第二MEMS桥电阻的第二端连接至第三焊盘,所述第一焊盘、第二焊盘和第三焊盘均位于所述衬底表面。

可选的,所述MEMS桥电阻包括通过电连接线依次垂直连接的第三MEMS桥电阻、第四MEMS桥电阻、第五MEMS桥电阻以及第六MEMS桥电阻;连接所述第三MEMS桥电阻和第四MEMS桥电阻的电连接线连接至第四焊盘,连接所述第四MEMS桥电阻和第五MEMS桥电阻的电连接线连接至第五焊盘,连接所述第五MEMS桥电阻和第六MEMS桥电阻的电连接线连接至第六焊盘,连接所述第六MEMS桥电阻和第三MEMS桥电阻的电连接线连接至第七焊盘,所述第四焊盘、第五焊盘、第六焊盘以及第七焊盘均位于所述衬底表面。

可选的,所述应变片传感器通过引线键合或倒装焊芯片工艺贴于所述基板的第一表面。

可选的,当所述应变片传感器通过倒装焊芯片工艺贴于所述基板第一表面时,所述基板与应变片传感器之间还具有包封层;当所述应变片传感器通过引线键合工艺贴于所述基板第一表面时,在所述应变片传感器和键合区域上覆盖有固封层。

可选的,所述基板的第一表面具有与应变片传感器连接的连接电路,所述基板还具有处理电路。

为了解决上述问题,本实用新型还提供一种压力检测触控装置,包括:面板;上述的压力检测装置;所述压力检测装置的基板第二表面与所述面板之间具有粘结层。

本实用新型的压力检测装置包括贴于基板表面的应变片传感器,所述基板为柔性电路板,当基板收到压力时,所述基板发生形变,将应力传递到应变片传感器的薄膜上,应力将迅速传递到应变片传感器的桥电阻上,从而使得桥电阻值发生变化,输出发生变化,经过检测电路读出电压变化值,从而计算出当前的压力值。所述压力检测装置的成本较低,且可靠性较高,能够准确检测压力大小。

本实用新型的压力检测触控装置中,面板与压力检测装置的基板通过粘结层连接,当压力作用于面板上时,压力将传递至柔性基板,导致基板发生形变,将应力传递到应变片传感器的压阻桥上,从而检测到压力大小,同时可以根据算法执行相应的动作,具有可靠性高,触控精准度高的优点。

附图说明

图1为本实用新型一具体实施方式的压力检测触控装置的结构示意图;

图2为本实用新型一具体实施方式的应变片传感器的俯视结构示意图;

图3为本实用新型一具体实施方式的应变片传感器的俯视结构示意图;

图4为本实用新型一具体实施方式的压力检测触控装置的结构示意图;

图5为本实用新型一具体实施方式的压力检测触控装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型提供的压力检测装置和压力检测触控装置的具体实施方式做详细说明。

请参考图1,为本实用新型一具体实施方式的压力检测触控装置的剖面结构示意图。

所述压力检测触控装置包括:面板17;压力检测装置;所述压力检测装置与所述面板17之间具有粘结层16。所述面板17可以为显示面板,所述压力检测装置用于获取对显示面板的触摸压力,从而实现触控。

具体的,所述压力检测装置包括:基板11,具有相对的第一表面12和第二表面13,所述基板11为柔性电路板。所述压力检测装置还包括位于所述基板11的第一表面12的若干阵列排布的应变片传感器14。

所述基板11为柔性电路板,在压力作用下容易发生形变,从而将应力传递至应变片传感器14,实现压力检测。所述基板11可以是单面电路板也可以是双面电路板。所述基板11的第一表面12上具有与所述应变片传感器14连接的连接电路,所述基板11还具有处理电路,可以形成于所述第一表面12,还可以形成于所述第二表面13,用于对检测信号进行处理。

图1中,所述应变片传感器14通过倒装焊芯片工艺贴于所述基板11的第一表面12。所述基板11的第一表面12与金属凸点15相对,且正面12所预留的焊盘位置与应变片传感器14上金属凸点15对准位置一致。在本实用新型的其他具体实施方式中,所述应变片传感器14还可以通过引线键合工艺贴合于所述基板11的第一表面12,应变片传感器14上的输出焊盘通过金属绑定线与基板11进行连接。

所述应变片传感器14以一定密度排布,可以根据触控面板的触控精度要求,合理设置应变片传感器14的排布密度。

所述基板11的第二表面13通过粘结层16与所述面板17连接。所述粘结层16的材料为双面胶、AB胶、瞬间胶等胶粘合剂。当有压力作用于面板17上时,压力将传递到基板11,基板11发生形变,将应力传递到变形处上方的应变片传感器14,从而实现对压力的检测。

本实用新型的具体实施方式中,为了提高应力的传递效果,所述应变片传感器14的厚度为20μm~100μm,能够使得基板11受到的应力迅速传递至所述应变片传感器14的感应位置。所述应变片传感器14以晶圆作为衬底,常规晶圆厚度有520um、680um,厚度较大;可以通过对常规厚度的晶圆进行减薄来调整最终形成的应变片传感器14的厚度。

所述应变片传感器14包括衬底以及位于所述衬底表面的MEMS桥电阻,所述MEMS桥电阻为基于MEMS技术加工、轻掺杂而成的电阻,其电阻值随应力变化而变化。由于所述应变片传感器14的厚度较小,应力传递到应变片传感器14的衬底后,将迅速传递到应变片传感器14的MEMS桥电阻,从而使得MEMS桥电阻的阻值发生变化,从而输出电压发生变化,经过检测电路读出电压变化值,从而计算出当前的压力值,同时根据算法执行相应的动作,从而实现触摸控制。

请参考图2,为本实用新型一具体实施方式的应变片传感器的结构示意图。

所述应变片传感器包括衬底21以及位于所述衬底21表面的MEMS桥电阻。该具体实施方式中,所述MEMS桥电阻包括相互垂直的第一MEMS桥电阻22a和第二MEMS桥电阻22b,所述第一MEMS桥电阻22a的第一端和所述第二MEMS桥电阻22b的第一端均连接至第一焊盘24,所述第一MEMS桥电阻22a的第二端连接至第二焊盘23,所述第二MEMS桥电阻22b的第二端连接至第三焊盘25,所述第一焊盘24、第二焊盘23和第三焊盘25均位于所述衬底21表面。所述第一焊盘24、第二焊盘23和第三焊盘25的材料为铝或金等金属,不仅与MEMS桥电阻相连,且用于与外界电路相连。

所述衬底21通常在常规晶圆基础上对晶圆进行减薄制成,使得衬底21具有较低的厚度。在本实用新型的具体实施方式中,所述衬底21的厚度可以为20μm~30μm,使得整个应变片传感器厚度较小。

所述第一MEMS桥电阻22a和第二MEMS桥电阻22b是基于MEMS技术加工、轻掺杂而成的电阻,其电阻值随应力变化。该具体实施方式中,所述第一MEMS桥电阻22a与第二MEMS桥电阻22b呈相互垂直放置,即一个垂直放置一个水平放置,形成双桥结构。当面板17上的压力传递到衬底21时,由于应变片传感器的厚度较薄,将应力迅速传递到第一MEMS桥电阻22a和第二MEMS桥电阻22b上,由于两个桥电阻呈相互垂直放置,因此一个受横向应力,另一个受纵向应力,表现在阻值上,则是一个电阻增大一个电阻减小,从而可以提高检测的准性。

在一个具体实施方式中,所述第二焊盘23用于连接高电压Vd,第三焊盘25用于连接低电压Vg,第一焊盘24则用于接检测电压Vt,当面板17受到压力时,通过检测电压Vt可以计算出当前的压力值,并同时根据算法执行相应的动作。

在一个具体实施方式中,所述应变片传感器采用倒装焊芯片(Flip-chip)工艺贴于基板11上,所述基板11的第一表面与所述应变片传感器的正面相对,所述的第二焊盘23、第一焊盘24和第三焊盘25表面形成金属凸点15(请参考图1)。在另一具体实施方式中,所述应变片传感器采用引线键合工艺贴于基板11表面,则通过金属绑定线将所述第二焊盘23、第一焊盘24和第三焊盘25与基板11表面的焊盘连接。

请参考图3,为本实用新型另一具体实施方式的应变片传感器的结构示意图。

该具体实施方式中,所述应变传感器包括衬底31以及所述衬底31表面的MEMS桥电阻。该具体实施方式中,所述MEMS桥电阻包括通过电连接线33依次垂直连接的第三MEMS桥电阻32a、第四MEMS桥电阻32b、第五MEMS桥电阻32c以及第六MEMS桥电阻32d;连接所述第三MEMS桥电阻32a和第四MEMS桥电阻32b的电连接线33连接至第四焊盘37,连接所述第四MEMS桥电阻32b和第五MEMS桥电阻32c的电连接线33连接至第五焊盘36,连接所述第五MEMS桥电阻32c和第六MEMS桥电阻32d的电连接线33连接至第六焊盘35,连接所述第六MEMS桥电阻32d和第三MEMS桥电阻32a的电连接线33连接至第七焊盘34,所述第四焊盘37、第五焊盘36、第六焊盘35以及第七焊盘34均位于所述衬底31表面。

由于该应变片传感器具有四个桥电阻,形成全桥,四个桥电阻组成一个惠斯通电桥。所述四个桥电阻分成两对,第三MEMS桥电阻32a与第五MEMS桥电阻32c水平放置,第四MEMS桥电阻32b与第五MEMS桥电阻32d垂直于所述第三MEMS桥电阻32a与第五MEMS桥电阻32c放置,且首尾相连。

所述第四焊盘37、第五焊盘36、第六焊盘35以及第七焊盘34的材料为铝或金等金属,不仅通过所述电连接线33与MEMS桥电阻相连,且用于与外界电路相连。

通过在所述第四焊盘37、第五焊盘36、第六焊盘35以及第七焊盘34表面形成金属凸点15(请参考图1),可以通过倒装焊芯片工艺将应变片传感器贴于基板11的第一表面。

在一个具体实施方式中,所述第七焊盘34用于连接高电压Vd,第五焊盘36用于连接低电压Vg,第六焊盘35用于接检测正电压Vt+,第四焊盘33用于接检测负电压Vt-。当面板受到压力时,通过检测电压Vt+和Vt-和可以计算出当前的压力值,并同时根据算法执行相应的动作。

在本实用新型的其他具体实施方式中,所述压力检测装置的MEMS桥电阻还可以为仅包括一个桥电阻的单桥结构、具有其他排布方式的两个桥电阻的半桥结构、或者具有其他排布方式的四个桥电阻的全桥结构。

请参考图4,为本实用新型另一具体实施方式的压力检测触控装置的结构示意图。

该具体实施方式中,所述压力检测触控装置的压力检测装置的应变片传感器14通过倒装焊芯片工艺贴于所述基板11的第一表面12。并且,所述基板11与应变片传感器14之间还具有包封层41,对应变片传感器14底部进行填充,并包裹金属凸起15。所述包封层41是依靠毛细作用流动的环氧类底部填充剂,在所述应变片传感器14与基板11之间灌充所述包封层41,可以分散和消除焊点周围的应力,可提高压力检测装置的组装可靠性,以及机械结构强度,从而提高所述压力检测触控装置的可靠性。

请参考图5,为本实用新型另一具体实施方式的压力检测触控装置的结构示意图。

该具体实施方式中,所述压力检测触控装置的压力检测装置的应变片传感器14通过引线键合工艺贴于所述基板11的第一表面12。所述基板11的第一表面12与应变片传感器14的衬底背面相对,且第一表面12所预留的芯片粘贴位置与应变片传感器14的大小一致,且焊盘绑定位置与应变片传感器14的金属焊盘方向一致,方便引线绑定。

所述的应变片传感器14上的输出焊盘通过金属绑定线51与基板11进行连接,所述金属绑定线51的材质为金线、铜线等金属。为保护金属绑定线51的可靠性,该具体实施方式中,在所述应变片传感器14和键合区域上还覆盖有固封层52,所述固封层52的材料可以为硅胶、AB胶或者其他杨氏模量较低的胶体,避免影响到所述应变片传感器14所检测到的应力。

本实用新型的压力检测装置包括贴于基板表面的应变片传感器,所述基板为柔性电路板,当基板收到压力时,所述基板发生形变,将应力传递到应变片传感器的薄膜上,应力将迅速传递到应变片传感器的桥电阻上,从而桥电阻值发生变化,输出发生变化,经过检测电路读出电压变化值,从而计算出当前的压力值。所述压力检测装置的成本较低,且可靠性较高,能够准确检测压力大小。

本实用新型的压力检测触控装置中,面板与压力检测装置的基板通过粘结层连接,当压力作用于面板上时,压力将传递至柔性基板,导致基板发生形变,将应力传递到应变片传感器的压阻桥上,从而检测到压力大小,同时可以根据算法执行相应的动作,具有可靠性高,触控精准度高的优点。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

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