感测装置制造方法及图纸

一种感测装置，其包括：基板，支撑结构，以及至少两个应力感测部件；该支撑结构包括底端以及与底端相背的触摸端，该支撑结构的底端设置在基板上；该至少两个应力感测部件设置在该基板与该支撑结构之间，每个应力感测部件包括第一电极，设置在第一电极上的压电材料层以及设置在压电材料表面的第二电极，该第一电极与第二电极分别与该压电材料层电性连接；每个第一电极包括本体、位于该本体相背两端的第一端及第二端、第一铰链结构及第二铰链结构，每个第一电极第一端通过该第一铰链结构与该基板固定，每个第一电极第二端通过该第二铰链结构固定在该触摸端，该本体呈弧形形状，并悬设于该基板与该支撑结构之间。

Sensing device

A sensing device, which comprises a substrate, a support structure, and at least two stress sensing elements; the support structure includes a bottom end and the bottom end of the back end of the touch, the support structure is arranged at the bottom end of the substrate; the at least two stress sensing member is disposed between the substrate with the support structure, each stress sensing component includes a first electrode, a piezoelectric material layer arranged on the first electrode and the second electrode arranged on the piezoelectric material surface, the first electrode and the second electrode are respectively connected with the piezoelectric material layer; each first electrode includes a body, the body in the back both ends of the first end and the two end, the first and two hinge hinge structure, each of the first electrodes through the first end of the first hinge structure and the substrate is fixed, each of the first electrode second through the end of second hinged links The structure is fixed at the touch end, and the body is in an arc shape and is suspended between the base plate and the supporting structure.

【技术实现步骤摘要】
感测装置
本专利技术涉及一种感测装置。
技术介绍
压力感测器的应用相当普遍，包含机器人、信息计算机领域、工业生产自动化、生医领域、无线生理监控及游戏机之游戏杆或手把等方面都可见压力感测器的利用。现有技术中压力感测器大部分系限于一维方向上应力的量测。现有的压力传感器大都以平面设计为主，主要应用在单轴的力量感测。而在封装以及材料应用设计部分，以胶水贴合及粘合为主。因此，现有的压力传感器没有办法就损坏的部分做更换，且胶水贴合时应力的不平均以及设计性质的改变将造成感测信号的一致性降低影响信号再现性以及准确度。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种能够解决上述测量应力的感测装置。一种感测装置，其包括：基板，支撑结构，以及至少两个应力感测部件；该支撑结构包括底端以及与底端相背的触摸端，该支撑结构的底端设置在基板上；该至少两个应力感测部件设置在该基板与该支撑结构之间，每个应力感测部件包括第一电极，设置在第一电极上的压电材料层以及设置在压电材料表面的第二电极，该第一电极与第二电极分别与该压电材料层电性连接；每个第一电极包括本体、位于该本体相背两端的第一端及第二端、第一铰链结构及第二铰链结构，每个第一电极第一端通过该第一铰链结构与该基板固定，每个第一电极第二端通过该第二铰链结构固定在该触摸端，该本体呈弧形形状，并悬设于该基板与该支撑结构之间。与现有技术相比，本专利技术提供的该感测装置，通过在第一电极上设置该第一铰链结构及该第二铰链结构，使该第一端固设于该基板，该第二端固设于该触摸端，该本体悬设于该基板与该支撑结构之间，不仅提升了该第一电极工作区域弯曲的一致性；提高了信号量测的稳定度以及提升不同应力感测部件间的一致性；而且利用该第一铰链结构及该第二铰链结构，省去了胶合的制程步骤并能降低因应力不平均对感测信号的一致性的影响。附图说明图1是本专利技术提供的感测装置的示意图。图2图1所示的感测装置的俯视图。图3是图1所示的感测装置的仰视图。图4是图1所示的感测装置的第一电极的平面展开视图。主要元件符号说明感测装置100基板10上表面12环形凹槽120信号线122下表面14侧面16电路板20支撑结构30底端32触摸端34应力感测组40应力感测部件402、404、406、408第一电极42压电材料层44第二电极46本体420第一端421第一部分422第二部分423第二端424第一铰链结构426第二铰链结构428第一信号处理模块50超声波发生装置60第二信号处理模块70连接端口80如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图及实施例，对本专利技术提供的感测装置作进一步的详细说明。请参阅图1-4，一种感测装置100包括：基板10、电路板20，支撑结构30，应力感测组40，第一信号处理模块50、超声波发生装置60以及第二信号处理模块70。该基板10起支撑作用。该基板10包括上表面12、下表面14及侧面16。该上表面12与该下表面14位于该基板10的相背两侧。该侧面16连接该上表面12及该下表面14。该上表面12沿四轴边缘开设有一环形凹槽120，该环形凹槽120用于埋设电连接该超声波发生装置60与该第二信号处理模块70之间的信号线122(Signaltransmitline)。该电路板20设置在该基板10的下表面14上且包覆该基板10的侧面16。该支撑结构30固设在该基板10上。该支撑结构30用于将该应力感测组40悬设于该基板10与该支撑结构30之间。该支撑结构30大致呈柱体形状，其包括底端32以及与底端32相背的触摸端34，该支撑结构30的底端32设置在基板10的上表面12上，该支撑结构30的材料为弹性材料，譬如橡胶，或者硅胶制成。该支撑结构30的触摸端34用于感受外界的压力，也即用于接受人的抚摸或者碰触。应力感测组40包括多个应力感测部件，请参阅图2，在本实施方式中，该应力感测部件的数量为4个，4个应力感测部件402、404、406、408共同用于测量X轴、Y轴、Z轴方向上的应力，也即应力感测组用于测量3维方向上的应力。4个应力感测部件402、404、406、408的形状大小均相同。每个应力感测部件呈圆弧状，其一端设在所述基板10内，另一端设在所述支撑结构30上。每个应力感测部件在该基板10上的投影与其相邻的应力感测部件在该基板10上的投影相互垂直，且相对的两个感测部件在该基板10上的投影位于同一条直线上。具体地，应力感测部件402、404相对设置，其在基板10上的投影位于同一条直线上，其用于测量X轴与Z轴方向上的应力，当应力感测部件402、404的该压电材料层发生形变（应变）时，分别会产生一个电压，根据形变量与电压的关系可以得出应力的大小，形变量沿水平方向的分量值可以用于测量X轴方向上的应力，形变量沿竖直方向的分量值可以用于测量Z轴方向上的应力。根据形变量与应力之间的关系表，就可以得出X轴、Z轴方向上的应力。应力感测部件406、408相对设置，其在基板10上的投影位于同一条直线上，其用于测量Y轴与Z轴上的应力，当应力感测部件406、408的该压电材料层发生形变时，分别会产生一个电压，根据形变量与电压的关系可以得出应力的大小，形变量沿水平方向的分量值可以用于测量Y轴方向上的应力，形变量沿竖直方向的分量值可以用于测量Z轴方向上的应力，根据形变量与应力之间的关系表，就可以得出Y轴、Z轴方向上的应力。每个应力感测部件包括第一电极42，沉积在第一电极42上的压电材料层44以及沉积在压电材料层44表面的第二电极46，该第一电极42与第二电极46分别与该压电材料层44电性连接。本实施方式中，所述压电材料层44及所述第二电极46位于所述第一电极42的中央位置。该第一电极42的材料为金属，优选为不锈钢材料。压电材料层44的压电材料可为单晶材料、高分子材料、薄膜材料、陶瓷材料、复合材料等，例如是PbZrTiO3、BaTiO3、ZnO、PVDF以及石英等材料，但不以此为限而可为其它能产生压电信号的压电材料。该第二电极46的材料为金属。请一并参阅图4，每个第一电极42包括本体420、第一端421及第二端424、第一铰链结构426及第二铰链结构428。该本体420呈弧形形状，使其避免应力集中而造成材料疲劳。该第一端421及该第二端424分别位于该本体420的相对两端。所述第一铰链结构426设置在所述第一端421与该本体420的交接处。所述第二铰链结构428设置在该第二端424与本体420的交接处。具体地，该第一端421包括一个第一部分422及一个第二部分423。该第一部分422连接该第二部分423。该第一部分422靠近该第二端424，该第二部分423远离该第二端424。每个第一电极42的第一端421与该基板10相固定。每个第一电极42的第一端421均匀分布在以支撑结构30的底端32为圆心、以其中的一个第一电极42的第一铰链结构426与底端32的距离为半径所形成的圆周上。具体地，该第一部分422固定在该基板10内。本实施方式中，该第一部分422水平固定在该基板10内。该第一部分422与该上表面12平行。该第二部分423贴覆在该基板10的侧面16上，并固定在该基板10与该电路板20之间。此时，该第二部分423垂直于该第一部分422。该第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感测装置，其包括：基板，支撑结构，以及至少两个应力感测部件；该支撑结构包括底端以及与底端相背的触摸端，该支撑结构的底端设置在基板上；该至少两个应力感测部件设置在该基板与该支撑结构之间，每个应力感测部件包括第一电极，设置在第一电极上的压电材料层以及设置在压电材料表面的第二电极，该第一电极与第二电极分别与该压电材料层电性连接；每个第一电极包括本体、位于该本体相背两端的第一端及第二端、第一铰链结构及第二铰链结构，每个第一电极第一端通过该第一铰链结构与该基板固定，每个第一电极第二端通过该第二铰链结构固定在该触摸端，该本体呈弧形形状，并悬设于该基板与该支撑结构之间。

【技术特征摘要】
1.一种感测装置，其包括：基板，支撑结构，以及至少两个应力感测部件；该支撑结构包括底端以及与底端相背的触摸端，该支撑结构的底端设置在基板上；该至少两个应力感测部件设置在该基板与该支撑结构之间，每个应力感测部件包括第一电极，设置在第一电极上的压电材料层以及设置在压电材料表面的第二电极，该第一电极与第二电极分别与该压电材料层电性连接；每个第一电极包括本体、位于该本体相背两端的第一端及第二端、第一铰链结构及第二铰链结构，每个第一电极第一端通过该第一铰链结构与该基板固定，每个第一电极第二端通过该第二铰链结构固定在该触摸端，该本体呈弧形形状，并悬设于该基板与该支撑结构之间。2.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于，每个第一电极的第一端均匀分布在以支撑结构的底端为圆心、以其中的一个第一铰链结构与底端的距离为半径所形成的圆周上，每个第一电极的第二铰链结构处于同一高度处，每个该压电材料层的中心与该基板的距离相等。3.如权利要求1所述的感测装置，其特征在于，该应力感测部件的数量为四个，每个应力感测部件在该基板上的投影与其相邻的应力感测部件在该基板上的投影相互垂直，且相对的两个感测部件在该基板上的投影位于同一条直线上。4.如权利要求1所述的感测装...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宗儒，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44