微柔性力传感器制造技术

微柔性力传感器。一种力传感器可以包括用于保持感测管芯的通用壳体。通常，该通用壳体可以包括顶壁、底壁、两个侧壁和后壁。该壳体可以包括位于顶壁上以允许具有外部力的致动元件与感测管芯的表面的相互作用的孔径。另外，该通用壳体可以包括允许感测管芯的插入的腔/开口。一般来说，该壳体的底壁可以包括用于与感测管芯上的接合焊盘对齐的一个或多个电连接。该电连接可以包括由激光选择性电镀和/或插入模塑螺栓形成的电迹线。通常，可以在通过注射模塑形成通用壳体之后形成该电连接以允许基于客户的具体应用的定制。

Micro-flexible force sensor

Micro flexible force sensor. A force sensor may include a general housing for holding the sensing core. Usually, the universal housing can include a top wall, a bottom wall, two side walls and a rear wall. The housing may include apertures located on the top wall to allow interaction between an actuator with external forces and the surface of the sensing core. In addition, the universal housing may include a cavity/opening allowing insertion of the sensing core. Generally speaking, the bottom wall of the housing may include one or more electrical connections for alignment with the bonding pads on the sensing tube core. The electrical connection may include an electrical trace formed by laser selective plating and/or insertion of a molded bolt. Usually, the electrical connection can be formed after the general housing is formed by injection moulding to allow customization based on the specific application of the customer.

【技术实现步骤摘要】
微柔性力传感器相关申请的交叉引用不适用。关于联邦资助的研究或开发的声明不适用。对缩微胶片附录的引用不适用。
本公开总体上涉及力传感器，并且更特别地涉及用于感测施加到传感器的力的力传感器。
技术介绍
在许多工业领域，测量力的大小可能是必要的。通常，力传感器可以被用来感测施加到传感器的力，并提供表示所施加的力的输出信号。可以使用各种力传感器设计并且它们可以依靠部件的位移（例如，施加到应力敏感元件的应力场）来测量力的存在和/或施加在传感器上的力的量。可以在各种各样的应用中使用力传感器，诸如医疗应用、军事应用、手持式/便携式设备应用、飞行控制应用、天气监视应用、工业过程应用以及许多其他应用。附图说明为了更加完全地理解本公开，现在对结合附图和详细描述进行的以下简要描述进行参考，其中相似参考数字表示相似部分。图1图示包括致动元件、通用壳体、感测管芯（sensedie）和插塞（plug）的力传感器组件的示例性实施例的示意图；图2图示包括具有孔径（aperture）的顶壁、两个侧壁、底壁和后壁的通用壳体的透视图；图3A图示包括壳体、感测管芯、致动元件、插塞和管芯挡块（stop）的示例性力传感器组件的侧面截面视图；图3B图示包括壳体、感测管芯、致动元件和插塞的示例性力传感器组件的侧面截面视图；图3C图示包括壳体、感测管芯、致动元件、插塞和可缩进支撑构件的示例性力传感器组件的侧面截面视图；图4A图示包括壳体、电连接和感测管芯的示例性力传感器组件的透视图；图4B图示包括壳体、致动元件、管芯挡块、插塞和感测管芯的示例性力传感器组件的截面视图。图5A图示包括一个或多个电连接的示例性壳体的透视图；图5B图示包括一个或多个电连接的壳体的底壁的外视图；图5C图示包括被配置用于边缘连接的一个或多个电连接的壳体的后壁的外视图；图6图示包括一个或多个电连接的壳体的底壁的替代的外视图。图7A图示包括一个或多个电连接的示例性壳体的替代透视图。图7B图示包括由插入模塑金属螺栓（stud）形成的一个或多个电连接的壳体的底壁的内视图；图7C图示包括由插入模塑金属螺栓和激光选择性电镀形成的一个或多个电连接的壳体的底壁的外视图；以及图7D图示包括被配置用于边缘连接（类似于图5C中示出的示例性实施例）的一个或多个电连接的壳体的后壁的外视图。具体实施方式应该一开始就理解，虽然下面说明了一个或多个实施例的说明性实现，但是可以使用任何数目的技术来实施所公开的系统和方法，无论是当前已知的还是尚未存在的。本公开绝不应被限制到说明性实现、绘图和下面说明的技术，而是可以在所附权利要求的范围连同它们的等同物的整个范围内被修改。遍及本申请，术语的以下简明定义将适用：术语“包括”意指包括但不限于，并且应该以它在专利上下文中通常使用的方式来解释；短语“在一个实施例中”、“根据一个实施例”等等通常意指跟在该短语后面的特定特征、结构或特性可以被包括在本专利技术的至少一个实施例中，并且可以被包括在本专利技术的多于一个实施例中（重要的是，此类短语不一定指的是相同的实施例）；如果说明书将某事物描述为“示例性”或“示例”，则应该理解它指的是非排他性示例；当与数字一起使用时，术语“大约”或“近似”等等可以意指如由本
的技术人员理解的具体数字、或替代地该具体数字附近的范围（例如，+/-10%）；以及如果说明书声明部件或特征“可”、“能够”、“可以”、“应该”、“将”、“优选地”、“可能地”、“通常地”、“可选地”、“例如”、“经常”或“可能”（或其他此类语言）被包括或具有特性，则特定部件或特征不需要被包括或具有该特性。此类部件或特征可以可选地包括在某些实施例中，或者它可以被排除。本公开的实施例通常涉及传感器，并且更具体地涉及用于感测力的大小的力传感器。通常，力传感器可以被用来感测施加至传感器的力并且提供表示所施加的力的输出信号。可以在各种各样的应用中使用力传感器，诸如医疗应用、军事应用、手持式/便携式设备应用、飞行控制应用、天气监视应用、工业过程应用以及许多其他应用。一般来说，可以使用各种力传感器设计并且它们可以依靠部件的位移（例如，施加到应力敏感元件的应力场）来测量力的存在和/或施加在传感器上的力的量。按照惯例，力传感器组件可以包括耦合至引线框的感测管芯。通常可以使用粘合剂、焊料等等将感测管芯安装在引线框上。另外，多个电连接或引线可以通过引线框而通过一个或多个结合（诸如丝焊）电耦合至感测管芯。该引线框可以包括多个输出连接器引脚（pin）或引线，其可以被用来将力传感器连接至外部设备或系统。因此，引线通常包括用于在感测管芯和外部电连接之间传导信号的导电材料（例如金、铜、铝、锡、银、铂或任何其他适当导电材料）。通常，取决于应用，力传感器可以包括独特终端位置/电接口。因此，传统的终端引线框可被超模塑（overmold）到例如塑料中以适合客户的独特应用。超模塑的引线框可提升成本，并且在某些情况下可能提出关于过程的可重复性的关注。另外，每当可能需要电接触点的变化以适合客户的独特应用时，可能需要设计和用工具加工新的终端，并且可能需要设计和制造新的注射模塑工具。通常，每个独特应用所要求的新终端工具和新注射模塑工具可能花费客户时间（例如6-8周）和金钱（例如近似$10,000）。这可能限制灵活性并且可能需要载送多个零件号码。一般来说，这对于大的单一订单客户来说可以是可接受的（例如在每年数百万单位的市场上），但是对于一般性销售而言，它可能不是可接受的。因此，本文中公开的是具有常用/通用模塑壳体/容器（pocket）的力传感器。通常，该常用/通用模塑壳体/容器可以通过注射模塑（例如微模塑）来创建并且可允许在模塑操作之后发生对于每个客户的具体应用的电连接。这可消除对多个终端设计和多个超模塑（over-molded）工具设计被构造的需要。另外，此概念可允许使用基于标准隔板（diaphragm）的管芯以及平板管芯（slabdie）。通常，该常用/通用模塑壳体/容器可以利用用于直接到壳体上的金属迹线的选择性电镀（例如激光电镀）的选择性电镀技术。在一些实施例中，可以将多个常用电杆连接（例如两个、三个或四个或更多电连接）插入模塑到壳体上。这可以允许感测管芯插入到壳体中，并且可以将金属迹线施加到处于任何尺寸/形状的壳体上以适合客户的应用。另外，常用/通用模塑壳体/容器的使用可以消除对丝焊的需要。通常，感测管芯和壳体之间的电连接可以是消除对结合（诸如丝焊或焊料结合）的需要的机械连接。丝焊可能需要更多制造时间，可能需要保护以免受环境因素（例如灰尘、碎片等等），并且可能引起力传感器组件更大以便适当地保护丝焊。因此，在不需要丝焊的情况下，该力传感器封装可能只略大于感测管芯（例如壳体壁的0.25mm厚度），并且感测管芯可以在尺度上被严格控制（例如±13µm）。在一些实施例中，常规的感测管芯可以被修改成增加尺寸或改变电连接（例如接合焊盘等等）的形状，以允许对壳体和感测管芯之间的机械连接的更多宽容（tolerance）。现在转到绘图，图1图示包括致动元件150、壳体110、感测管芯120和插塞130的力传感器组件100的示例性实施例的示意图。通常，该壳体110可以被配置成适合任何标准的感测管芯并且可以用作针对感测管芯120本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种传感器[100]，包括：致动元件[150]；感测管芯[120]；壳体[110]，其包括多个壁[112、113、114]，其中该多个壁[112、113、114]限定腔[116]，其中该感测管芯[120]设置在腔[116]内；设置在壳体[110]的外部和腔[116]之间的壳体[110]中的开口，其中该开口被配置成可滑动地接收感测管芯[120]；以及设置在壳体[110]中的孔径[111]，其中该致动元件[150]的至少一部分从腔[116]延伸通过孔径[111]。

【技术特征摘要】
2017.05.24 US 15/6041941.一种传感器[100]，包括：致动元件[150]；感测管芯[120]；壳体[110]，其包括多个壁[112、113、114]，其中该多个壁[112、113、114]限定腔[116]，其中该感测管芯[120]设置在腔[116]内；设置在壳体[110]的外部和腔[116]之间的壳体[110]中的开口，其中该开口被配置成可滑动地接收感测管芯[120]；以及设置在壳体[110]中的孔径[111]，其中该致动元件[150]的至少一部分从腔[116]延伸通过孔径[111]。2.根据权利要求1所述的传感器，其中该致动元件[150]延伸到壳体[110]的腔[116]中，并且其中该致动元件[150]可操作用于接收力并且将该力传递至设置在壳体[110]内的感测管芯[120]。3.根据权利要求1所述的传感器，其中插塞[130]被设置在壳体[110]中的开口内，其中该插塞[130]被配置成将感测管芯[120]保持在壳体[110]内。4.根据权利要求1所述的传感器，进一步包括设置在壳体[110]的多个壁[112、113、114]中的一个或多个的内部表面[112a、113a、114a]上的多个电连接[460]，其中该多个电连接[460]包括通过激光选择性电镀、模塑金属螺栓、或其组合形成的电迹线中的至少一个。5.根据权利要求4所述的传感器，其中使用SMT安装或焊接连接来将感测管芯[120]电耦合至多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：JF马基尔，R维德，JD佩奇，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国,US