应变感应组件及设备论文和设计-李灏

全文摘要

本实用新型属于应变感应结构技术领域，涉及应变感应组件及设备。压力传感芯片的正面设有电桥电路，压力传感芯片的背面作为应力传递面，压力传感芯片与夹层同时连接于导电层，再将压力传感芯片与夹层的同一侧连接于基板，该应变感应组件易于量产加工，一致性较好。在使用时，变感应组件相抵于被测面板，基板跟随被测面板变形，能够高效地把外界压力或应力传递给压力传感芯片上的应变感应电阻，让应变感应电阻产生应力形变，再由压阻效应输出对应强度的电信号以供检测识别，大大提高了压力检测灵敏度，使得应变感应组件具有较高的应变系数。具有该应变感应组件的设备能高效地检测被测面板的应变，压力检测灵敏度较高。

主设计要求

1.应变感应组件，其特征在于，包括：用于与外部电路电连接的导电层；电连接于所述导电层的压力传感芯片，所述压力传感芯片的正面设有至少四个应变感应电阻，其中四个所述应变感应电阻电连接形成用于检测应变的电桥电路，所述压力传感芯片的背面作为应力传递面；与所述压力传感芯片厚度相当的夹层，所述夹层与所述压力传感芯片设于所述导电层的同一表面；以及用于跟随被测面板变形的基板，所述基板同时连接于所述夹层背离于所述导电层的一侧与所述压力传感芯片的背面。

设计方案

1.应变感应组件，其特征在于，包括：

用于与外部电路电连接的导电层；

电连接于所述导电层的压力传感芯片，所述压力传感芯片的正面设有至少四个应变感应电阻，其中四个所述应变感应电阻电连接形成用于检测应变的电桥电路，所述压力传感芯片的背面作为应力传递面；

与所述压力传感芯片厚度相当的夹层，所述夹层与所述压力传感芯片设于所述导电层的同一表面；以及

用于跟随被测面板变形的基板，所述基板同时连接于所述夹层背离于所述导电层的一侧与所述压力传感芯片的背面。

2.如权利要求1所述的应变感应组件，其特征在于，所述导电层为柔性电路板；和\/或，所述应变感应电阻为半导体硅扩散掺杂电阻条。

3.如权利要求1所述的应变感应组件，其特征在于，所述压力传感芯片的正面设有用于与所述导电层电连接的焊点。

4.如权利要求1所述的应变感应组件，其特征在于，所述夹层为硬质基材板，所述硬质基材板固定连接于所述导电层。

5.如权利要求1所述的应变感应组件，其特征在于，所述夹层的数量至少为二，所述压力传感芯片位于其中两个所述夹层之间的区域。

6.如权利要求1所述的应变感应组件，其特征在于，所述基板为长条形基板。

7.如权利要求1所述的应变感应组件，其特征在于，还包括连接于所述基板与所述压力传感芯片之间且用于将所述基板的变形传递至所述压力传感芯片的连接结构。

8.如权利要求1所述的应变感应组件，其特征在于，所述基板通过粘接胶同时连接于所述夹层背离于所述导电层的一侧与所述压力传感芯片的背面；

或者，所述基板通过焊接同时连接于所述夹层背离于所述导电层的一侧与所述压力传感芯片的背面。

9.设备，其特征在于，包括被测面板及如权利要求1至8任一项所述的应变感应组件，所述基板相抵于所述被测面板。

10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，所述基板与所述被测面板之间通过粘接胶相连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于应变感应结构技术领域，更具体地说，是涉及应变感应组件及具有该应变感应组件的设备。

背景技术

压阻式压力传感器利用单晶硅的压阻效应而构成，又称扩散硅压力传感器。压阻式传感器广泛地应用航天、航空、航海、石油化工、动力机械、生物医学工程、气象、地质、地震测量等各个领域。

压阻式压力传感器采用单晶硅片为弹性元件，在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺，在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻，并将电阻接成桥路，单晶硅片置于传感器腔内。

当压力发生变化时，单晶硅产生应变，使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成比例的变化，再由桥式电路获得相应的电压输出信号。

压阻式压力传感器具有精度高、工作可靠、频率响应高、迟滞小、尺寸小、重量轻、结构简单、便于实现显示数字化等特点，而且可以测量压力，稍加改变，还可以测量差压、高度、速度、加速度等参数。

压阻式压力传感器的性能与传感器结构设计有直接联系，但目前传感器的结构设计存在诸多不合理的地方，导致传感器性能欠佳。比如，传感器灵敏度不够高，无法满足一些应用场景。在大批量生产过程中，传感器一致性较差等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供应变感应组件及设备，以解决现有技术压阻式压力传感器灵敏度不够高、一致性较差的技术问题。

本实用新型实施例提供一种应变感应组件，包括：

用于与外部电路电连接的导电层；

与所述压力传感芯片厚度相当的夹层，所述夹层与所述压力传感芯片设于所述导电层的同一表面；以及

用于跟随被测面板变形的基板，所述基板同时连接于所述夹层背离于所述导电层的一侧与所述压力传感芯片的背面。

可选地，所述导电层为柔性电路板；和\/或，所述应变感应电阻为半导体硅扩散掺杂电阻条。

可选地，所述压力传感芯片的正面设有用于与所述导电层电连接的焊点。

可选地，所述夹层为硬质基材板，所述硬质基材板固定连接于所述导电层。

可选地，所述夹层的数量至少为二，所述压力传感芯片位于其中两个所述夹层之间的区域。

可选地，所述基板为长条形基板。

可选地，还包括连接于所述基板与所述压力传感芯片之间且用于将所述基板的变形传递至所述压力传感芯片的连接结构。

可选地，所述基板通过粘接胶同时连接于所述夹层背离于所述导电层的一侧与所述压力传感芯片的背面；

或者，所述基板通过焊接同时连接于所述夹层背离于所述导电层的一侧与所述压力传感芯片的背面。

本实用新型提供的应变感应组件中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：压力传感芯片的正面设有电桥电路，压力传感芯片的背面作为应力传递面，压力传感芯片与夹层同时连接于导电层，再将压力传感芯片与夹层的同一侧连接于基板，该应变感应组件易于量产加工，一致性较好。在使用时，变感应组件相抵于被测面板，基板跟随被测面板变形，能够高效地把外界压力(或应力)传递给压力传感芯片上的应变感应电阻，让应变感应电阻产生应力形变，再由压阻效应输出对应强度的电信号以供检测识别，大大提高了压力检测灵敏度，使得应变感应组件具有较高的应变系数。

本实用新型实施例提供一种设备，包括被测面板及上述的应变感应组件，所述基板相抵于所述被测面板。

可选地，所述基板与所述被测面板之间通过粘接胶相连接。

本实用新型提供的设备中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：由于采用上述应变感应组件，所以该设备能高效地检测被测面板的应变，压力检测灵敏度较高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的应变感应组件中应用的压力传感芯片的俯视图；

图2为图1的压力传感芯片的侧视图；

图3为本实用新型实施例提供的应变感应组件中应用的压力传感芯片、夹层与导电层的装配示意图；

图4为图3的应变感应组件半成品的侧视图；

图5为图4的半成品与基板的装配示意图；

图6为本实用新型实施例提供的应变感应组件的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型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实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，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实用新型实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。

请参阅图1至图7，本实用新型实施例提供一种应变感应组件，包括导电层1、压力传感芯片10、夹层2、基板3。导电层1用于与外部电路电连接，起到连接外部电路与压力传感芯片10内部电路的作用。压力传感芯片10电连接于导电层1，压力传感芯片10的正面10a设有至少四个应变感应电阻，其中四个应变感应电阻电连接形成用于检测应变的电桥电路11，压力传感芯片10的背面10b作为应力传递面。夹层2与压力传感芯片10厚度相当，夹层2与压力传感芯片10设于导电层1的同一表面；此处，夹层2与压力传感芯片10厚度相当，夹层2与压力传感芯片10两者厚度可以相等，也可以不等但是厚度差较小。夹层2可以起到支撑作用，让导电层1与基板3之间的区域被夹层2支撑起来。基板3相抵于被测面板，用于跟随被测面板变形，基板3同时连接于夹层2背离于导电层1的一侧与压力传感芯片10的背面10b。

压力传感芯片10的正面10a设有电桥电路11，压力传感芯片10的背面10b作为应力传递面，压力传感芯片10与夹层2同时连接于导电层1，再将压力传感芯片10与夹层2的同一侧连接于基板3，该应变感应组件易于量产加工，一致性较好。在使用时，变感应组件相抵于被测面板，基板3跟随被测面板变形，能够高效地把外界压力(或应力)传递给压力传感芯片10上的应变感应电阻，让应变感应电阻产生应力形变，再由压阻效应输出对应强度的电信号以供检测识别，大大提高了压力检测灵敏度，使得应变感应组件具有较高的应变系数。

在本实用新型另一实施例中，导电层1为柔性电路板。该结构便于压力传感芯片10的装配。在夹层2为印刷电路板时，通过SMT贴片焊接工艺，将压力传感芯片10和印刷电路板粘贴在柔性电路板上，容易生产，一致性好。可以理解地，导电层1还可以为其它任何起到连接外部电路与压力传感芯片10内部电路的作用的导电层1。优选地，导电层1的厚度是100μm。

在本实用新型另一实施例中，导电层1具有铜箔1a，用于设置焊锡7以电连接压力传感芯片10。

在本实用新型另一实施例中，压力传感芯片10可以呈正方形，其宽度范围是0.8mm至5mm，使整体结构紧凑，占用空间小。可以理解地，压力传感芯片10还可以呈长方形等其他各种形状。优选地，压力传感芯片10的高度范围是100μm至400μm。

在本实用新型另一实施例中，应变感应电阻为半导体硅扩散掺杂电阻条。该成型工艺属于现有技术，该应变感应电阻容易成型，一致性好，灵敏度高。具体地，应变感应电阻的安装位置可以是压力传感芯片10上的任何位置。

在本实用新型另一实施例中，压力传感芯片10的正面10a设有用于与导电层1电连接的焊点12。该结构便于与导电层1连接，让导电层1与压力传感芯片10内部电路电连接。具体地，焊点12为凸出设置于压力传感芯片10的正面10a的金球。优选地，金球的高度范围是20μm至60μm。压力传感芯片10上的焊点12个数是任意个数目，焊点12位置放置可以是压力传感芯片10上的任意位置。

在本实用新型另一实施例中，夹层2为硬质基材板，硬质基材板固定连接于导电层1。硬质基材板能起到支撑作用。具体地，硬质基材板可以为印刷电路板、金属板或者其它起结构支撑作用的材质。硬质基材板可以采用焊接、黏贴或其它方式固定连接于导电层1。其中，在硬质基材板为印刷电路板时，还能配置更多预定电路。印刷电路板与压力传感芯片10焊接于导电层1的焊锡7厚度范围是30μm至50μm。

在本实用新型另一实施例中，夹层2的数量至少为二，压力传感芯片10位于其中两个夹层2之间的区域。该结构稳定可靠，让压力传感芯片10能更好地检测被测面板的形变。

在本实用新型另一实施例中，基板3具有弹性，能跟随被测面板变形。具体地，基板3可以是薄钢片或其它基板3。

在本实用新型另一实施例中，基板3为长条形基板。该方案能适用于检测长条形的被测面板。比如，基板的长度范围是10mm至30mm。宽度范围是1.5mm至6mm。具体地，配置至少两个长条形的夹层2，夹层2的长度方向与基板3的长度方向相平行，该方案能更好检测长条形被测面板的变形。夹层2的长度为10mm以上。夹层2的厚度范围是100μm至400μm。

在本实用新型另一实施例中，还包括连接于基板3与压力传感芯片10之间且用于将基板3的变形传递至压力传感芯片10的连接结构。连接结构便于基板3与压力传感芯片10的连接，还能让基板3的变形传递至压力传感芯。

在本实用新型另一实施例中，基板3通过粘接胶4同时连接于夹层2背离于导电层1的一侧与压力传感芯片10的背面10b。该方案便于基板3与压力传感芯片10的连接，还能让基板3的变形传递至压力传感芯。具体地，粘接胶4可以为环氧胶或其它硬胶。

在本实用新型另一实施例中，基板3通过焊接同时连接于夹层2背离于导电层1的一侧与压力传感芯片10的背面10b。该方案便于基板3与压力传感芯片10的连接，还能让基板3的变形传递至压力传感芯。

在本实用新型另一实施例中，提供一种设备，包括被测面板及上述的应变感应组件，基板3相抵于被测面板。由于采用上述应变感应组件，所以该设备能高效地检测被测面板的应变，压力检测灵敏度较高。

可选地，基板3与被测面板之间通过粘接胶6相连接。该结构便于连接基板3与被测面板，还能将被测面板的变形传递至基板3。具体地，粘接胶6可以为VHB胶或其它粘接胶。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

设计图

应变感应组件及设备论文和设计

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