全文摘要
本实用新型涉及一种压力传导结构、压力传感器封装结构以及触控装置，所述压力传导结构包括：柔性电路板，用于贴装压力传感器；刚性板材，固定于所述柔性电路板正面，所述刚性板材之间具有镂空区域暴露出柔性电路板的正面，作为压力传感器的贴装区域。可以提高压力传导结构的压力传导效果。
主设计要求
1.一种压力传导结构，其特征在于，包括：柔性电路板，用于贴装压力传感器；刚性板材，固定于所述柔性电路板正面，所述刚性板材之间具有镂空区域暴露出柔性电路板的正面，作为压力传感器的贴装区域。
设计方案
1.一种压力传导结构，其特征在于，包括：
柔性电路板，用于贴装压力传感器；
刚性板材，固定于所述柔性电路板正面，所述刚性板材之间具有镂空区域暴露出柔性电路板的正面，作为压力传感器的贴装区域。
2.根据权利要求1所述的压力传导结构，其特征在于，所述刚性板材通过第一粘附层固定于所述柔性电路板正面。
3.根据权利要求1所述的压力传导结构，其特征在于，所述刚性板材包括钢板或补强板。
4.根据权利要求1所述的压力传导结构，其特征在于，所述刚性板材的厚度为0.2mm～0.3mm。
5.根据权利要求1所述的压力传导结构，其特征在于，所述刚性板材的厚度大于所述压力传感芯片的高度。
6.根据权利要求1所述的压力传导结构，其特征在于，所述柔性电路板的厚度为0.05mm～0.2mm。
7.一种压力传感器封装结构，其特征在于，包括：
如权利要求1至6中任一项所述的压力传导结构；
压力传感器，贴装于所述压力传导结构的刚性板材之间的柔性电路板正面，与所述柔性电路板上的电路形成电连接。
8.根据权利要求7所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述压力传感器通过倒装芯片方式贴于所述柔性电路板正面。
9.根据权利要求7所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述压力传感器为压阻式压力传感器。
10.根据权利要求9所述的压力传感器封装结构，其特征在于，所述压力传感器具有单桥、半桥或全桥惠斯通电桥结构。
11.一种触控装置，其特征在于，包括：
触控板；
如权利要求7所述的压力传感器封装结构，所述压力传感器的压力传导结构的刚性板材固定于所述触控板内侧，柔性电路板正面朝向所述触控板。
12.根据权利要求11所述的触控装置，其特征在于，所述刚性板材通过第二粘附层固定于所述触控板内侧。
13.根据权利要求11所述的触控装置，其特征在于，所述触控板包括显示屏或触控装置的侧边框。
14.根据权利要求11所述的触控装置，其特征在于，还包括处理电路，与所述压力传感器连接，用于对所述压力传感器输出的检测信号进行处理，输出对应的控制信号。
15.根据权利要求14所述的触控装置，其特征在于，所述处理电路形成于所述柔性电路板上。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及MEMS技术领域，尤其涉及一种压力传导结构、压力传感器封装结构以及触控装置。
背景技术
目前玩具、手机、平板、遥控器等消费类电子产品越来越朝着智能方向发展，在其中增加了越来越多种的传感器以能够感知更多的物理量。其中对于由人体尤其手指等接触产生的应力或压力的测量需求也逐渐增多。
为了满足消费类电子产品的要求，对于这种用于检测应力或压力的传感器提出了一些特殊要求，首先需要能够将压力或应力有效的传递给压力传感器芯片的薄膜，其次还要保护芯片上的各个部分不被损坏，进一步还需要保持较小的体积，以满足便携式消费类电子产品越来越小型化的趋势。
基于薄膜的压力传感器芯片技术已经比较成熟，但是这种压力传感器芯片采用的薄膜厚度一般在几十微米以下，如果压力直接传递到薄膜上，非常容易导致薄膜损坏，因此现有技术中，一般都是通过封装技术对薄膜进行隔离。但目前采用的封装技术，容易使得直接接触的应力不能有效传递给压力传感器芯片的薄膜而导致传感器灵敏度降低。
如何解决上述问题，是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种压力传导结构、压力传感器封装结构以及触控装置，有利于提高压力传感器的灵敏度，从而提高触控装置的触控精度。
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种压力传导结构，包括：柔性电路板，用于贴装压力传感器；刚性板材，固定于所述柔性电路板正面，所述刚性板材之间具有镂空区域暴露出柔性电路板的正面，作为压力传感器的贴装区域。
可选的，所述刚性板材通过第一粘附层固定于所述柔性电路板正面。
可选的，所述刚性板材包括钢板或补强板。
可选的，所述刚性板材的厚度为0.2mm～0.3mm。
可选的，所述刚性板材的厚度大于所述压力传感芯片的高度。
可选的，所述柔性电路板的厚度为0.05mm～0.2mm。
本实用新型的技术方案还提供一种压力传感器封装结构，包括：上述压力传导结构；压力传感器，贴装于所述压力传导结构的刚性板材之间的柔性电路板正面，与所述柔性电路板上的电路形成电连接。
可选的，所述压力传感器通过倒装芯片方式贴于所述柔性电路板正面。
可选的，所述压力传感器为压阻式压力传感器。
可选的，所述压力传感器具有单桥、半桥或全桥惠斯通电桥结构。
本实用新型的技术方案还提供一种触控装置，包括：触控板；压力传感器封装结构，所述压力传感器的压力传导结构的刚性板材固定于所述触控板内侧，柔性电路板正面朝向所述触控板。
可选的，所述刚性板材通过第二粘附层固定于所述触控板内侧。
可选的，所述触控板包括显示屏或触控装置的侧边框。
可选的，还包括处理电路，与所述压力传感器连接，用于对所述压力传感器输出的检测信号进行处理，输出对应的控制信号。
可选的，所述处理电路形成于所述柔性电路板上。
本实用新型的压力传导结构包括柔性电路板和固定于所述柔性电路板表面的刚性板材，所述刚性板材之间具有镂空区域。当柔性电路板发生形变，应力会集中于所述镂空区域处，使得应力更为集中，易于检测。
本实用新型的传感器封装结构，在上述压力传导结构的镂空区域处的柔性电路板表面贴装压力传感器，当柔性电路板发生形变，应力会集中于所述压力传感器的所在位置处，从而提高压力传感器的检测灵敏度。进一步，所述压力传感器通过倒装芯片方式贴于所述柔性电路板正面，可以降低压力传感器的封装尺寸，也不需要额外的封装结构来保护引线，从而降低成本。并且，压力传感器贴在所述镂空区域内，可以提高产品的可靠性和降低后续组装的难度。
本实用新型的触控装置具有上述压力传感器封装结构，可以提高触控灵敏度，提高用户体验。
附图说明
图1为本实用新型一具体实施方式的压力传导结构的剖面结构示意图；
图2为本实用新型一具体实施方式的压力传导结构的俯视结构示意图；
图3为本实用新型一具体实施方式的压力传感器封装结构的结构示意图；
图4A～图4B为本实用新型一具体实施方式的压力传感器封装结构的结构示意图；
图5～图6为本实用新型一具体实施方式的触控装置的示意图；
图7为本实用新型一具体实施方式的触控装置的触控板受力示意图；
图8为本实用新型一具体实施方式的触控装置实现触摸控制的流程示意图。
具体实施方式
研究发现，单纯的将传感器贴至柔性电路板上，再装配到承压触控板下方，由于面板和柔性电路板之间的粘附胶的缓冲作用，会大大降低传感器的灵敏度。
下面结合附图对本实用新型提供的压力传导结构、压力传感器以及触控装置的具体实施方式做详细说明。
请参考图1和图2，图1为本实用新型一具体实施方式的一压力传导结构的剖面结构示意图；图2为所述压力传导结构的俯视示意图。
所述压力传导结构1包括：柔性电路板10，用于贴装压力传感芯片；刚性板材12，固定于所述柔性电路板10正面，所述刚性板材12之间具有镂空区域13暴露出柔性电路板10的正面，作为压力传感器的贴装区域。
所述柔性电路板10在压力作用下容易发生形变，将压力传导至贴于其表面的压力传感器，实现压力检测。所述柔性电路板10可以是单面电路板也可以是双面电路板。所述柔性电路板10的正面是指形成有与所述压力传感器芯片连接的连接电路，具有与压力传感器相对应的焊盘、排线等。所述柔性电路板10还可以具有处理电路，可以形成于所述柔性电路板10的正面或背面，用于对检测信号进行处理。
所述柔性电路板10的厚度不能过大，以确保所述柔性电路板10在受压状态下易于发生形变。在一个具体实施方式中，所述柔性电路板10的厚度为0.05mm～0.2mm。
所述刚性板材12固定于所述柔性电路板10表面，起到固定支撑作用。所述刚性板材12可以是钢板或FR-4补强板等，具有一定刚性的材料，不易发生形变。所述刚性板材12通过第一粘附层11固定于所述柔性电路板10正面，所述第一粘附层11可以是双面胶、亚克力发泡胶、硅胶或者其他类似胶物，起粘附和传递形变的作用。当压力作用于所述刚性板材12，由于刚性板材12刚性较大，基本不会发生形变，将压力传递至柔性电路板10，由于所述柔性电路板固定有刚性板材12的区域由于所述刚性板材12的存在，基本不会发生形变，使得应力集中于所述刚性板材12之间的镂空区域13处的柔性电路板10内。当压力传感器贴于所述镂空区域13处的柔性电路板10表面时，能够获取较多的应力，从而提高压力传感器的检测灵敏度和精度。
该具体实施方式中，示出了两个固定于所述柔性电路板10表面的矩形的刚性板材12，所述两个刚性板材12之间作为镂空区域13。在其他具体实施方式中，所述刚性板材12可以为环形，环形刚性板材包围区域作为镂空区域。在其他具体实施方式中，所述刚性板材12还可以为其他形状或固定方式。
所述刚性板材12需要具有足够的厚度，至少大于待贴装的压力传感器堆叠高度，使得所述镂空区域13具有足够的高度容纳压力传感器。在本实用新型的一个具体实施方式中，所述刚性板材12的厚度为0.2mm～0.3mm。
所述镂空区域13可以作为应力集中区域，也可以作为排线区域，装配时粘贴于固定位置。根据所述柔性电路板10上待贴装的压力传感器的数量，可以合理设置刚性板材12的数量，以形成对应数量及位置的镂空区域。该具体实施方式中，还可以具有镂空区域14。
本实用新型的具体实施方式还提供一种具有上述压力传导结构的压力传感器封装结构。
请查看图3，为本实用新型一具体实施方式的压力传感器封装结构的结构示意图。
所述压力传感器封装结构3包括压力传导结构1以及压力传感器2。所述压力传感器2贴装于所述压力传导结构1的刚性板材12之间的柔性电路板10正面，与所述柔性电路板10上的电路形成电连接。
所述压力传感器2通过倒装芯片(Flip-Chip)方式贴于所述柔性电路板10正面。请参考图4A和图4B，所述压力传感器2包括压力传感器裸芯片20以及位于压力传感器裸芯片20表面的金属焊盘上的金属凸点21，将金属凸点21焊接于所述柔性电路板10对应的焊盘上。所述金属凸点21为锡，根据焊盘数量，所述金属凸点21的数量可以为2个或4个等。与传统的引线键合的工艺相比，这样可以降低传感器的封装尺寸，也不需要额外的封装结构来保护引线。
所述压力传感器裸芯片20是基于MEMS(微机电系统)技术加工而成的压阻式压力传感器；所述压力传感器裸芯片20可以具有单桥惠斯通电桥结构，也可以是半桥或全桥惠斯通电桥结构。所述压力传感器裸芯片20的桥电阻在芯片表面；所述压力传感器裸芯片20的厚度通常为50μm-200μm，足够薄而可以迅速感应到应力。该具体实施方式中，所述压力传感器裸芯片20具有全桥惠斯通电桥结构，因此从激励和输出来说，需要形成4个金属凸点21(如图4B)。
在其他具体实施方式中，所述压力传感器裸芯片20还可以为其他结构。例如所述压力传感裸芯片20可以通过SENSA(Silicon Epitaxial-layer on Sealed Air-cavity；密封气腔体之上的硅外延层)工艺形成，具体包括如下步骤：在衬底表面形成图形化掩膜层，以所述掩膜层为掩膜对衬底表面进行刻蚀，形成若干深孔；沿所述深孔刻蚀衬底，形成腔体，介质层下面得以保留的单晶硅片形成网状硅膜，所述若干深孔在单晶硅片的内部通过腔体相互连通；进一步去除掉淀积在单晶硅片正面的介质层，使网状硅膜暴露出来；最后，采用外延单晶硅工艺，以网状硅膜作为单晶硅子晶，外延出覆盖于网状硅膜上的单晶硅薄膜，所述单晶硅薄膜遮蔽深孔，并使腔体位于单晶硅薄膜的下方。所述单晶硅薄膜作为敏感膜。该具体实施方式中，所述压力传感裸芯片20的敏感膜厚度较低，有利于降低压力传感器的体积。所述敏感膜还具有至少一个压阻条。压阻条可以通过对所述敏感膜进行离子注入形成。在本实用新型的一个具体实施方式中，所述敏感膜具有4个或8个压阻条，所述压阻条形成惠斯通电桥结构，来反馈敏感膜受到的力的变化。在其他具体实施方式中，所述敏感膜还可以具有其他数量的压阻条，形成其他形式的电路结构。
所述压力传感器2贴装于柔性电路板10的正面，且位于刚性板材12之间的镂空区域13内，当柔性电路板10发生形变，应力会集中于所述压力传感器2的所在位置处，从而提高压力传感器2的检测灵敏度。
本实用新型的具体实施方式还提供一种触控装置，包括上述压力传感器封装结构。
请参考图5和图6，图5为本实用新型一具体实施方式的触控装置的示意图，图6为沿图5中AA’的剖面示意图。
所述触控装置包括触控板40，传感器封装结构3，所述传感器封装结构3的压力传导结构1的刚性板材12固定于所述触控板40内侧，柔性电路板10正面朝向所述触控板40。图5和图6中仅示出一个传感器封装结构3，在其他具体实施方式中，所述触控装置4还可以包括两个以上的传感器封装结构3。
所述触控装置4可以为手机、平板等触控电子设备，在其他具体实施方式中，所述触控装置还可以为其他电子设备，在此不作限制。
该具体实施方式中，所述触控装置4为手机，所述触控板40为手机的显示屏。所述触控板40可以为各种具有触摸功能的玻璃板，例如OLED显示屏、LCD显示屏等；还可以为具有触摸功能和显示功能的电子组件。
所述触控装置4还包括边框41。所述触控板40的触控区域42作为传感器封装结构3的粘附区域。所述触控区域42也可以位于其他位置处，根据具体的应用而定。
所述刚性板材12通过第二粘附层31固定于所述触控板40内侧。所述第二粘附层31可以是双面胶、亚克力发泡胶、硅胶或者其他类似胶物，起粘附和传递形变的作用，将所述第二粘附层31涂覆于刚性板材12表面后粘贴于所述触控板40内侧的对应位置处，使得所述传感器封装结构3位于所述触控板40触控区域42下方。上述刚性板材12的厚度大于所述压力传感器2的高度，可以避免所述第二粘附层31对的胶体溢出至压力传感器2上面。
请参考图7，为触控板的触控区域42受力示意图。
当手指51的作用力作用于触控区域42时，触控区域42中间区域发生形变，形变如52。形变通过第二粘附胶层31、刚性板材12和第一粘附层11，传递至柔性电路板10上，由于刚性板材12的硬度很大，基本没有形变，起到了双边固支的作用，柔性电路板10上，应力集中于镂空区域13处，产生较大的应力，应力通过金属凸点21再传递至压力传感器裸芯片20的芯片表面(与锡球相接触的一面)，从而提高所述压力传感器裸芯片20的检测灵敏度。压力传感器裸芯片20可以感应到施加在对应镂空区域13传递过来的应力，并对应转换为控制信息，通过线路等将控制信息传递至外部的控制电路等，进而通过控制电路控制电子设备等的相应指令操作，如点亮屏幕、屏下指纹识别、控制开关动作等等。
所述触控装置4的触控板还可以为触控装置的侧边框41，将传感器封装结构3粘贴于触控装置4的侧边框41内侧，如手机边框、平板电脑边框，粘附的位置可根据具体应用来设定。当手握触控装置4的侧边框41，压力传感器裸芯片20产生相应的输出，经过相应的处理电路，可执行相应的指令动作，如点亮屏幕、激活相机等等。
所述触控装置4(请参考图5)，还包括压力检测电路，与所述压力传感器2(请参考图6)连接，用于对所述压力传感器2输出的检测信号进行处理，输出对应的控制信号，以控制所述触控装置执行相应的操作。所述压力检测电路可以形成于所述柔性电路板10上，也可以形成于所述柔性电路板10以外的其他电路板或器件中，通过所述柔性电路板10上的电路与所述压力传感器2连接，以获取所述压力传感器2输出的检测信号。所述压力检测电路可实现为通用处理器、内容可寻址存储器、数字信号处理器、数模转换开关、运放、补偿电路等；同时其内部还内嵌有与压力触摸屏\/压力感应系统相关的算法、软件信息等。
相较于单纯的将压力传感器贴至柔性电路板上，再装配到屏下或者边框等触控板内侧，本实用新型的具体实施方式中，压力传感器贴在刚性板材围城的镂空区域里边，可提高产品的可靠性和降低后续组装的难度，且提高压力传感器的灵敏度，进而提高触控装置的触控灵敏度，提高用户体验。
请参考图8，为本实用新型一具体实施方式的触控装置实现触摸控制的流程示意图。
步骤S801：力作用于触控板。用于在相应操控指令对应的触控位置处进行触摸点击操作，对触控板施加压力，使触控板发生形成，产生应力。
步骤S802：触控板内侧粘贴的压力传感器封装结构，将应力传递至封装结构中的一个或多个压力传感器，所述压力传感器感受到应力，输出检测信号。
步骤S803：通过对所述检测信号进行计算和处理，输出控制信号。
步骤S804：根据所述控制信号，处理器执行与所述控制信号对应的动作指令，从而实现对触控装置的触摸控制。
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。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920101254.0
申请日:2019-01-22
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:32(江苏)
授权编号:CN209216065U
授权时间:20190806
主分类号:G06F 3/041
专利分类号:G06F3/041
范畴分类:40B;
申请人:苏州敏芯微电子技术股份有限公司
第一申请人:苏州敏芯微电子技术股份有限公司
申请人地址:215123 江苏省苏州市苏州工业园区金鸡湖大道99号NW-09楼102室
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