应变感测键膜制造技术

本发明专利技术公开了一种电子设备，所述电子设备具有键盘，所述键盘具有内膜。所述膜具有一组应变仪，所述一组应变仪被配置为对键按压作出响应，诸如当可塌缩圆顶塌缩成与所述膜接触时。所述应变仪以半惠斯通电桥构型连接并且定位在所述膜上，以便限制温度和所述膜的微小挠曲的影响。所述应变仪还被配置为当键帽被足够的力按压时放大电阻差的检测。

【技术实现步骤摘要】
应变感测键膜
本文描述的实施方案整体涉及用于电子设备的键盘结构。更具体地讲，本专利技术的实施方案涉及用于键盘的应变敏感膜结构。
技术介绍
行业越来越期望减小各种电子设备诸如膝上型计算机、键盘以及相关设备和附件的尺寸和厚度。在这样做时，设备设计者试图减小键盘和其他输入设备中的部件的尺寸和数量，同时保持其强度、使用寿命和可靠性。然而，当某些类型的键盘部件小型化或变薄时，其刚度可降低，并且其对损坏或碎屑的敏感性可不利地增大。一些部件的厚度不能在保持期望的键行程和键感的同时被小型化或以其他方式减小。此外，许多键盘在其可提供的输入的类型方面受到限制。典型的键盘仅向控制器提供单个开或关信号，而其他输入设备诸如触控板和触摸屏可提供更动态的输入。因此，一直需要对键盘结构的有效性进行改进。
技术实现思路
本公开的一个方面涉及一种键盘，所述键盘具有基座、被配置为沿轴线相对于所述基座平移的键帽，以及定位在所述键帽和所述基座之间的膜层。所述膜层可包括：柔性片材；第一应变仪，所述第一应变仪定位在所述键帽和所述基座之间的所述柔性片材上，所述第一应变仪与所述轴线对准；第二应变仪，所述第二应变仪定位在所述键帽和所述基座之间的所述柔性片材上，所述第二应变仪与所述轴线间隔开；以及导体，所述导体定位在所述柔性片材上并且以半桥构型连接所述第一应变仪和所述第二应变仪。在一些实施方案中，所述第一应变仪具有第一无应力电阻，并且所述第二应变仪具有第二无应力电阻，并且所述键盘还包括机械支撑件和第三应变仪，所述机械支撑件将所述键帽连接到所述基座，所述第三应变仪在相对于所述第二应变仪的与所述第一应变仪相对的位置处定位在所述键帽和所述基座之间的所述柔性片材上，所述第三应变仪具有第三无应力电阻，所述第二无应力电阻等于所述第三无应力电阻，并且所述第一无应力电阻等于所述第二无应力电阻和所述第三无应力电阻之和。所述键盘还可具有与所述第一应变仪、所述第二应变仪和所述第三应变仪垂直对准的可塌缩圆顶，并且所述可塌缩圆顶可被配置为塌缩以使所述第一应变仪偏转超过所述第二应变仪或所述第三应变仪。所述柔性片材可包括面向键帽的表面，其中所述第一应变仪和所述第二应变仪均定位在所述面向键帽的表面上。所述第一应变仪可包括第一主应力轴，并且所述第二应变仪包括第二主应力轴，其中所述第一主应力轴和所述第二主应力轴平行。所述基座可包括与所述轴线对准的凹陷部或开口，其中所述第一应变仪能够偏转到所述凹陷部或开口中。所述基座可包括与所述键帽垂直对准的凹陷部或开口，其中所述第二应变仪定位在与所述凹陷部或开口间隔开的所述柔性片材上。所述键盘还可包括定位在所述键帽和所述基座之间的所述柔性片材上的第三应变仪。可塌缩圆顶可定位在所述键帽和所述基座之间，并且可被配置为在塌缩时使所述第一应变仪偏转。在本公开的另一方面，提供了一种键盘，所述键盘包括：基座结构；键帽；定位在所述基座结构和所述键帽之间的膜；定位在所述键帽和所述基座结构之间的所述膜上的第一压电电阻器、第二压电电阻器和第三压电电阻器，所述第二压电电阻器和所述第三压电电阻器对称地设置在所述第一压电电阻器的相对的两侧上；以及导电材料，所述导电材料被配置为将所述第一压电电阻器、所述第二压电电阻器和所述第三压电电阻器连接到电压源和电压测量设备。在一些配置中，所述键帽可被配置为相对于所述基座结构移动并且相对于所述第二压电电阻器和所述第三压电电阻器偏转所述第一压电电阻器，其中所述第一压电电阻器相对于所述第二压电电阻器和所述第三压电电阻器的偏转被配置为在所述电压测量设备处产生阈值电压。所述键盘还可包括可塌缩圆顶，所述第二压电电阻器和所述第三压电电阻器定位在所述可塌缩圆顶和所述基座结构之间。所述可塌缩圆顶可被配置为在第一稳定位置与第二稳定位置之间移动，所述第一稳定位置不与所述膜上的所述第一压电电阻器的位置接触，所述第二稳定位置与所述膜上的所述第一压电电阻器的所述位置接触。所述第一压电电阻器、所述第二压电电阻器和所述第三压电电阻器可通过所述导电材料串联连接。所述导电材料以及所述第一压电电阻器、所述第二压电电阻器和所述第三压电电阻器可在连接到所述电压源和所述电压测量设备时形成半桥电路。所述键盘还可包括附接到所述键帽的机械支撑件，其中所述膜包括所述键帽和所述基座结构之间的一组机械支撑开口。所述一组机械支撑开口可平行于所述第一压电电阻器的加载轴延伸。所述第一压电电阻器的无应力电阻可等于所述第二压电电阻器和所述第三压电电阻器的无应力电阻之和。本公开的又一方面涉及一种用于键盘的膜，所述膜包括：具有表面的柔性基板；定位在所述表面上的一组应变仪；定位在所述表面上并且与所述一组应变仪至少部分地重叠的一组导电迹线；以及垂直地在所述一组应变仪外部的键帽。在一些实施方案中，所述膜还可包括定位在所述一组导电迹线和所述键帽之间的覆盖层。所述膜可附接到相对刚性的层，并且所述一组应变仪中的至少一个应变仪可与所述相对刚性的层中的开口对准。绝缘层也可定位在所述一组导电迹线中的至少一条导电迹线和与所述一组导电迹线中的所述至少一条导电迹线重叠的至少一条附加导电迹线之间。附图说明通过以下结合附图的具体实施方式，将容易理解本公开，其中类似的附图标号指代类似的结构元件，并且其中：图1示出了电子设备的等轴视图。图2示出了图1的电子设备的键盘的分解图。图3是图2的键盘的键组件的等轴剖视图。图4是键盘的膜上的一组应变仪的顶视图。图5是在键盘的膜中使用的一组应变仪的电路图。图6是根据本公开的另一个实施方案的键盘的膜上的一组应变仪的顶视图。图7是沿剖面线7-7截取的图6的膜的剖视图。图8是沿剖面线8-8截取的图6的膜的第二视图。图9是键盘膜的电路上的中心键按压随时间推移的输入力和电压响应的曲线图。图10是键盘膜的电路上的各种偏心键按压随时间推移的输入力和电压响应的曲线图。具体实施方式现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。以下公开内容整体涉及用于电子设备的输入设备，并且更具体地涉及具有减小的厚度的键盘组件。在键盘组件中，可使用在按键开关和键盘控制器之间提供电连接的开关膜。该膜因此可具有在键帽被用户按压时接合和脱离接合的导电迹线和连接器。在这些膜中的一些膜中，使用多层导电材料。当键帽被按压时，一层的导电部分被按压成与另一层上的另一个导电部分接触，从而形成由控制器检测到的电连接。当键被释放时，导体断开其连接，并且控制器检测到该断开。必须向膜施加足够的向下力以便使层偏转形成接触。随着时间的推移，进行电连接的可靠性可降低。键盘膜易受化学品和液体的影响，这些化学品和液体使将层保持在一起的胶劣化。水分可经由排气通道进入膜中，并且可腐蚀膜中的银或其他金属导体。本公开的实施方案可有助于缓本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种键盘，包括：/n基座；/n键帽，所述键帽被配置为沿轴线相对于所述基座平移；和/n膜层，所述膜层定位在所述键帽和所述基座之间，所述膜层包括：/n柔性片材；/n第一应变仪，所述第一应变仪定位在所述键帽和所述基座之间的所述柔性片材上，所述第一应变仪与所述轴线对准；/n第二应变仪，所述第二应变仪定位在所述键帽和所述基座之间的所述柔性片材上，所述第二应变仪与所述轴线间隔开；和/n导体，所述导体定位在所述柔性片材上并且以半桥构型连接所述第一应变仪和所述第二应变仪。/n

【技术特征摘要】
20190927 US 16/586,2801.一种键盘，包括：
基座；
键帽，所述键帽被配置为沿轴线相对于所述基座平移；和
膜层，所述膜层定位在所述键帽和所述基座之间，所述膜层包括：
柔性片材；
第一应变仪，所述第一应变仪定位在所述键帽和所述基座之间的所述柔性片材上，所述第一应变仪与所述轴线对准；
第二应变仪，所述第二应变仪定位在所述键帽和所述基座之间的所述柔性片材上，所述第二应变仪与所述轴线间隔开；和
导体，所述导体定位在所述柔性片材上并且以半桥构型连接所述第一应变仪和所述第二应变仪。


2.根据权利要求1所述的键盘，其中所述第一应变仪具有第一无应力电阻，并且所述第二应变仪具有第二无应力电阻，所述键盘还包括：
机械支撑件，所述机械支撑件将所述键帽连接到所述基座；
第三应变仪，所述第三应变仪在相对于所述第一应变仪的与所述第二应变仪相对的位置处定位在所述键帽和所述基座之间的所述柔性片材上，所述第三应变仪具有第三无应力电阻，所述第二无应力电阻等于所述第三无应力电阻，所述第一无应力电阻约等于所述第二无应力电阻和所述第三无应力电阻之和；
可塌缩圆顶，所述可塌缩圆顶与所述第一应变仪、所述第二应变仪和所述第三应变仪相关联，所述可塌缩圆顶被配置为塌缩以使所述第一应变仪偏转超过所述第二应变仪或所述第三应变仪。


3.根据权利要求1所述的键盘，其中所述柔性片材包括面向键帽的表面，其中所述第一应变仪和所述第二应变仪均定位在所述面向键帽的表面上。


4.根据权利要求1所述的键盘，其中所述第一应变仪包括第一主应力轴，并且所述第二应变仪包括第二主应力轴，所述第一主应力轴和所述第二主应力轴平行。


5.根据权利要求1所述的键盘，其中所述基座包括与所述轴线对准的凹陷部或开口，其中所述第一应变仪能够偏转到所述凹陷部或开口中。


6.根据权利要求1所述的键盘，其中所述基座包括与所述键帽垂直对准的凹陷部或开口，其中所述第二应变仪定位在与所述凹陷部或开口间隔开的所述柔性片材上。


7.根据权利要求1所述的键盘，还包括第三应变仪，所述第三应变仪定位在所述键帽和所述基座之间的所述柔性片材上。


8.根据权利要求1所述的键盘，还包括可塌缩圆顶，所述可塌缩圆顶定位在所述键帽和所述基座之间并且被配置为在塌缩时使所述第一应变仪偏转。


9.一种键盘，包括：
基座结构；
键帽；
膜，所述膜定位在所述基座结构和所述键帽之间；
第一压电电阻器、第二压电电阻器和第三压电电阻器，所述第一压电电阻器、所述第二压电电阻器和所述第三压电电阻器定位在所述键帽和...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴家棋，M·沃格里特奇安，高明，陈楠，V·沙玛，王文浩，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US