本發(fā)明涉及一種感測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

感測(cè)裝置已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于工業(yè)、國(guó)防、消防、電子等不同領(lǐng)域。根據(jù)不同的感測(cè)原理，感測(cè)裝置的類(lèi)型有很多種，如光學(xué)式感測(cè)裝置，電容式感測(cè)裝置，物質(zhì)波式感測(cè)裝置等。一種典型的物質(zhì)波式感測(cè)裝置為超聲波感測(cè)器，其通過(guò)感測(cè)元件產(chǎn)生超聲波信號(hào)并接收被待測(cè)物反射回的超聲波信號(hào)，基于接收到的超聲波信號(hào)產(chǎn)生感測(cè)信號(hào)以感測(cè)被待測(cè)物。超聲波感測(cè)裝置利用聲波覆蓋整個(gè)用于感測(cè)的表面，而被測(cè)物會(huì)阻斷這些駐波圖樣，此時(shí)可檢測(cè)出相應(yīng)的衰減，從而能進(jìn)行感測(cè)操作。超聲波感測(cè)裝置的感測(cè)元件的電極通常需要通過(guò)焊接工藝與外部系統(tǒng),如連接線、軟性電路板進(jìn)行連接，需要耗費(fèi)焊接的人工成本。而感測(cè)元件在安裝的過(guò)程中，由于元件裸露容易造成元件表面劃傷等問(wèn)題。并且，感測(cè)元件需透過(guò)光學(xué)膠,如環(huán)氧樹(shù)脂膠，與保護(hù)蓋板進(jìn)行貼合固定，而該過(guò)程都需要烘烤硬化工藝，增加了制程步驟與工藝復(fù)雜度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，有必要提供一種無(wú)需焊接導(dǎo)線、能夠保護(hù)元件的感測(cè)裝置。

一種感測(cè)裝置，包括用于實(shí)現(xiàn)感測(cè)功能的感測(cè)模組和用于收容該感測(cè)模組并為該感測(cè)模組提供實(shí)現(xiàn)感測(cè)功能所需的電信號(hào)的傳輸通路的第一連接模組；

所述感測(cè)模組包括二位于同一平面且彼此絕緣設(shè)置的二電極層；

所述第一連接模組包括本體和至少二接觸腳，

所述至少二接觸腳卡合在所述本體上，每一接觸腳包括相互電連接的第一部分和第二部分，所述至少二接觸腳的所述第一部分伸入所述本體，并分別與所述二電極層相接觸，所述至少二接觸腳的所述第二部分延伸至本體外部，所述感測(cè)模組經(jīng)由所述至少二接觸腳與外部系統(tǒng)電連接。

相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的感測(cè)裝置的無(wú)需焊接導(dǎo)線，是通過(guò)一具有接觸腳的連接器將信號(hào)引出，省去了焊線的人工成本，連接器能夠?qū)β懵兜脑浔Ｗo(hù)作用，可提高感測(cè)裝置的品質(zhì)。此外，感測(cè)裝置與蓋板之間通過(guò)常溫固化的膠系連接，避免了烘烤硬化工藝。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的感測(cè)裝置的立體圖。

圖2是圖1所示的感測(cè)裝置的立體分解圖。

圖3是圖1沿Ⅲ-Ⅲ處剖面示意圖。

圖4是圖1沿Ⅳ-Ⅳ處剖面示意圖。

圖5是一較佳實(shí)施例的感測(cè)模組仰視圖。

圖6是第一實(shí)施的感測(cè)模組仰視圖。

圖7是第一實(shí)施例的第一連接模組的俯視圖。

圖8是第一實(shí)施例的第一連接模組與第二連接器的連接示意圖。

圖9是本發(fā)明第一實(shí)施例的感測(cè)裝置的組裝示意圖。

圖10是本發(fā)明第三實(shí)施例的感測(cè)裝置的第一連接模組的立體分解圖。

圖11是本發(fā)明第二實(shí)施例的感測(cè)裝置的剖面圖。

主要元件符號(hào)說(shuō)明

如下具體實(shí)施方式將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)一并參考圖1、圖2，圖1是本發(fā)明感測(cè)裝置一第一實(shí)施例的的立體圖，圖2是圖1所示的感測(cè)裝置的立體分解圖，其中，圖2中省略了粘合膠。本實(shí)施例的感測(cè)裝置100包括第一連接模組1和感測(cè)模組2。該感測(cè)裝置100可作為響應(yīng)觸控動(dòng)作而模擬開(kāi)關(guān)工作的感測(cè)裝置，優(yōu)選為一超聲波式的感測(cè)裝置。感測(cè)模組2為作為實(shí)現(xiàn)感測(cè)功能的核心部件，對(duì)于超聲波式的感測(cè)裝置100而言，感測(cè)模組2能夠產(chǎn)生超聲波、接收反射的超聲波，并將反射的超聲波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)的部件。該第一連接模組1用于收容該感測(cè)模組2，并為該感測(cè)模組2提供實(shí)現(xiàn)感測(cè)功能所需的電信號(hào)的傳輸通路。該第一連接模組1能夠通過(guò)物理接觸的方式實(shí)現(xiàn)該超聲波感測(cè)模組2與一外部系統(tǒng)的電性連接。該外部系統(tǒng)可為包括接口(如圖8所示的第二連接口)的供電模組，或具有接口的其他電子裝置，該電子裝置能通過(guò)該接口與該第一連接模組1電連接，為該感測(cè)模組2供電。

請(qǐng)一并參考圖2，圖3和圖4，圖3是圖1沿Ⅲ-Ⅲ處剖面示意圖，圖4是圖1沿Ⅳ-Ⅳ處剖面示意圖。感測(cè)模組2包括信號(hào)發(fā)送層21和信號(hào)接收層22。信號(hào)發(fā)送層21用于產(chǎn)生超聲波。該信號(hào)接收層22能夠接受反射回的超聲波，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。在本實(shí)施例中，信號(hào)接收層22層疊設(shè)置在信號(hào)發(fā)送層21的下方，且信號(hào)發(fā)送層21的尺寸大于信號(hào)接收層22的尺寸，封裝后的感測(cè)模組2的截面大致呈T形?？勺兏?，信號(hào)接收層22與信號(hào)發(fā)送層21的相對(duì)位置關(guān)系也可顛倒設(shè)置。

信號(hào)發(fā)送層21包括第一電極211、第二電極213及夾設(shè)于第一電極211與第二電極213之間的第一間隔層212。施加電壓給該第一電極211與該第二電極213，從而形成電勢(shì)差并加載于該第一間隔層212上。在本實(shí)施例中，第一間隔層212定義有第一表面2121以及與該第一表面2121相對(duì)設(shè)置的第二表面2122，第一電極211設(shè)置在該第一表面2121上，所述第二電極設(shè)置在第二表面2122，所述第一電極211進(jìn)一步沿第一間隔層212的側(cè)面延伸反轉(zhuǎn)至第二表面2122，使得所述第一電極211部分覆蓋第二表面2122。

可變更地，該信號(hào)發(fā)送層21的第二表面2122上同時(shí)具有相互絕緣設(shè)置的第一電極211與第二電極213，且設(shè)置在第二表面2122的該第一電極211靠近該第一間隔層212的一邊側(cè)設(shè)置，設(shè)置在第一表面2121上的第一電極211不經(jīng)由側(cè)面反轉(zhuǎn)延伸至第二表面2122上，而是經(jīng)由貫穿該第一間隔層212的連接孔(圖未示)連接至設(shè)置在該第二表面2122上的第二電極213。

所述信號(hào)接收層22包括第三電極221、第四電極223及夾設(shè)于第三電極221與第四電極223之間的第二間隔層222。施加電壓給該第三電極221與該第四電極223，從而形成電勢(shì)差并加載于該第二間隔層222上。該第三電極221設(shè)置于該第二間隔層222鄰近該信號(hào)發(fā)送層21的表面上，該第四電極223設(shè)置在該第二間隔層222的另一表面上。在本實(shí)施例中，所述第二電極213與第三電極221之間通過(guò)第一粘合膠24固定，第二電極213與第三電極221之間還通過(guò)一導(dǎo)電材料23電連接，使第二電極213與第三電極221具有相等的電勢(shì)。該第一粘合膠24為一絕緣膠，且呈一框形，導(dǎo)電材料23設(shè)置在第一粘合膠24框形的中空區(qū)域內(nèi)，導(dǎo)電材料23為一導(dǎo)電膠，如銀膠、異方性導(dǎo)電膠(ACF)等。

請(qǐng)一并參考圖5，圖5是第一實(shí)施方式的感測(cè)模組2仰視圖。所述第一電極211經(jīng)由第一間隔層212的側(cè)面反轉(zhuǎn)后僅覆蓋第二表面2122的一側(cè)邊緣帶。

可變更地，如圖6所示，示出另一變更實(shí)施例的感測(cè)模組的仰視圖，對(duì)于相同的元件采用相同的元件標(biāo)號(hào)，且該變更實(shí)施例的感測(cè)模組2的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施方式感測(cè)模組2的結(jié)構(gòu)基本相同，其區(qū)別包括：所述第一電極211反轉(zhuǎn)延伸至第二表面2122且僅覆蓋第二表面2122的一個(gè)角，該第二電極213與該第一電極211絕緣設(shè)置。但可以理解，第一電極211在第二表面2122上并不局限與上述兩種覆蓋方式。

在本實(shí)施例中，第一電極211、第二電極213、第三電極221、第四電極223可以為但不限于銅、銀、鉬、鈦、鋁、鎢、氧化銦錫。所述第一間隔層212、第二間隔層222可以為壓電材料，如聚二氟亞乙烯(Polyvinylidene Fluoride，PVDF)、鋯鈦酸鉛壓電陶瓷(piezoelectric ceramic transducer，PZT)。

請(qǐng)一并參考圖2、圖3和圖7，其中，圖7是第一實(shí)施例的第一連接模組1的俯視圖。第一連接模組1可以包括本體11和至少一個(gè)接觸腳16。該本體11用于收容該感測(cè)模組2，該接觸腳16用于與該外部系統(tǒng)的接口物理接觸而實(shí)現(xiàn)電連接。本體11包括收容部12和至少三開(kāi)口15。在本實(shí)施例中，所述開(kāi)口15包括第一開(kāi)口151、第二開(kāi)口152和第三開(kāi)口153。收容部12用于收容感測(cè)模組2，收容部12由底部13和側(cè)壁14包圍構(gòu)成，至少三開(kāi)口15可開(kāi)設(shè)在底部13，也可以開(kāi)設(shè)在側(cè)壁14，以相應(yīng)貫穿該底部13或該側(cè)壁14，自開(kāi)口15能夠分別曝露出所述感測(cè)模組2的所需供電的電極層，如信號(hào)發(fā)送層21的第一電極211、第二電極213以及信號(hào)接收層22的第四電極223。在本實(shí)施例中，第二開(kāi)口152開(kāi)設(shè)于底部13。側(cè)壁14為一階梯狀側(cè)壁，優(yōu)選地，階梯狀側(cè)壁為二階側(cè)壁，定義一階區(qū)域141和與一階區(qū)域141相連通且位于該一階區(qū)域141上方的二階區(qū)域142。側(cè)壁14的形狀與感測(cè)模組2的形狀相適應(yīng)，即二階區(qū)域142處的收容部12的空間大于一階區(qū)域141處的收容部12的空間。所述信號(hào)發(fā)送層21收容于二階區(qū)域142，第一開(kāi)口151、第三開(kāi)口153開(kāi)設(shè)于用于支撐信號(hào)發(fā)送層21的臺(tái)階底面處，該信號(hào)發(fā)送層21在第二表面2122上的第一電極211處于該臺(tái)階底面正上方。信號(hào)接收層22收容于一階區(qū)域141，信號(hào)接收層的第四電極223處于底部13上方。

所述開(kāi)口15使得接觸腳16得以穿過(guò)，接觸腳16將感測(cè)模組2與外部系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電連接。所述接觸腳16包括第一部分1601和第二部分1602，第一部分1601自第二部分1602延伸長(zhǎng)出，作為接觸腳16伸入本體11內(nèi)部的部分，用于與感測(cè)模組2的電極層進(jìn)行物理接觸。第二部分1602連接該第一部分1601并穿過(guò)開(kāi)口15伸出第一連接模組1的外部。所述第一部分1601與第二部分1602之間形成一定角度，優(yōu)選地，所述第一部分1601與所述第二部分1602相互垂直，在本實(shí)施例中，第二部分1602垂直連接于第一部分1601。組裝后，所述第一部分1601被感測(cè)模組2壓合。在本實(shí)施例中，接觸腳16包括第一接觸腳161、第二接觸腳162、第三接觸腳163，所述第一接觸腳161通過(guò)第一開(kāi)口151與第二電極213電連接，所述第二接觸腳162通過(guò)第二開(kāi)口152與第四電極223電連接，所述第三接觸腳163通過(guò)第三開(kāi)口153與第一電極211連接。在本實(shí)施例中，第一接觸腳161與第三接觸腳163的長(zhǎng)度相等，第二接觸腳162的長(zhǎng)度較第一接觸腳161和第三接觸腳163的長(zhǎng)度短。

在第一實(shí)施方式中，由于第一電極211的反轉(zhuǎn)設(shè)計(jì)可以使所述接觸腳16能夠在同一平面上連接第一電極211和第二電極213，避免了接觸腳16需延伸至第一間隔層212兩個(gè)不同的表面才能與第一電極211及第二電極213連接，可簡(jiǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，可以理解，所舉變更實(shí)施例的第一電極211也與第二電極213設(shè)置在同一平面上，故也可簡(jiǎn)化裝置的結(jié)構(gòu)。

請(qǐng)參考圖8，圖8是第一實(shí)施例的第一連接模組1與第二連接器6的連接示意圖。第二連接器6可進(jìn)一步經(jīng)由導(dǎo)線連接電子裝置或供電裝置，第二連接器6與第一連接模組1的接觸腳16插接，從而實(shí)現(xiàn)電連接。在本實(shí)施例中，第二連接器6包括與接觸腳16對(duì)應(yīng)的收容端子61，如第一收容端子611、第二收容端子612、第三收容端子613。所述第一接觸腳161、第二接觸腳162、第三接觸腳163分別通過(guò)第一收容端子611、第二收容端子612、第三收容端子613相插接，進(jìn)而使得收容于第一連接模組1中的感測(cè)模組2通過(guò)第二連接器6能夠與外部系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電連接，使感測(cè)信號(hào)能夠輸入或傳導(dǎo)至外部系統(tǒng)。

請(qǐng)?jiān)俅螀⒖紙D3，本發(fā)明第一實(shí)施例的感測(cè)裝置100還包括第二粘合膠3、第三粘合膠4、蓋板5。蓋板5設(shè)置在該感測(cè)模組2的上方，配合第一連接模組1構(gòu)成一密閉空間。所述第二粘合膠3涂布于側(cè)壁14與蓋板5之間，所述第三粘合膠4涂布于感測(cè)模組2與蓋板5之間，蓋板5與第一連接模組1和感測(cè)模組2通過(guò)第二粘合膠3和第三粘合膠4進(jìn)行貼合。第一連接模組1與感測(cè)模組2之間的縫隙可用第一粘合膠24填充以進(jìn)一步貼合固定。所述第一粘合膠24為絕緣膠，所述第二粘合膠3為雙面膠，所述第三粘合膠4為硬膠，優(yōu)選地為常溫固化的膠系。研究表明，第三粘合膠4選用硬膠，能夠避免超聲波在傳遞過(guò)程中發(fā)生損耗。優(yōu)選地，該第三粘合膠4的厚度小于100μm，優(yōu)選為20μm。所述第一連接模組1的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)，可為但不限于聚碳酸酯(polycarbonate、PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate，PMMA)等，但不以此為限。所述蓋板5可以為不銹鋼、玻璃、塑膠等材質(zhì)，但不以此為限?？蛇x地，在第一電極211的外表面表面可覆蓋有保護(hù)層18，對(duì)第一電極211起保護(hù)作用。所述保護(hù)層18的材質(zhì)可為鐵氟龍。

本案第一實(shí)施例的感測(cè)裝置100在工作時(shí)，所述第一電極211與所述第二電極213對(duì)所述第一間隔層212施加電壓，所述第一間隔層212在電壓的作用下產(chǎn)生振動(dòng)從而發(fā)出超聲波。當(dāng)被測(cè)物體放在蓋板5上面時(shí)，超聲波受到被測(cè)物體的影響，被發(fā)射的超聲波發(fā)生相應(yīng)的變化，所述超聲波被手指等被感測(cè)物反射至所述信號(hào)接收層22，信號(hào)接收層22將收到的超聲波轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，然后通過(guò)接觸腳16將信號(hào)從感測(cè)裝置100通過(guò)第二連接器6引出至外部系統(tǒng)。

本發(fā)明采用第一連接模組1收容感測(cè)模組2，并通過(guò)接觸腳16和第二連接器6的收容端子61、導(dǎo)線將信號(hào)引出至外部電路，不僅取代了人工焊接導(dǎo)線的工藝步驟，節(jié)約人工焊線的成本，同時(shí)，第一連接模組1對(duì)感測(cè)模組2其保護(hù)作用，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。所述第三粘合膠4采用常溫固化的硬膠，不僅減少了超聲波傳遞時(shí)能量的損失，亦能進(jìn)一步省去烘干膠體的步驟。

請(qǐng)參考圖9，圖9為本發(fā)明第一實(shí)施例的感測(cè)裝置100組裝示意圖。組裝時(shí)，先將接觸腳16插接在對(duì)應(yīng)的開(kāi)口15處，其中接觸腳16的第一部分1601卡接在本體11上。再將外表面具有一離型保護(hù)膠膜19的感測(cè)模組2按照與本體11匹配的形狀放置以使其收容在該本體11的收容部12，其中，離型保護(hù)膠膜19包括第一區(qū)域191與第二區(qū)域192，其中，第二區(qū)域192對(duì)應(yīng)貼附在本體11的側(cè)壁14的最上表面，第一區(qū)域192對(duì)應(yīng)本體11的收容部12。第一區(qū)域191與第二區(qū)域192之間具有一裁切線193，以便第一區(qū)域191能夠被挖空，進(jìn)而形成一中空區(qū)域。接著，將離型保護(hù)膠膜19的第一區(qū)域191挖空，僅保留對(duì)應(yīng)側(cè)壁14最上表面的第二區(qū)域192，同時(shí)撕離該第二區(qū)域192處的離型保護(hù)膠膜19，留下膠層，該膠層形成第二粘合膠3。再在感測(cè)模組2的外露的上表面上涂布第三粘合膠4，最后將蓋板5借由設(shè)置在側(cè)壁14的第二粘合膠3及設(shè)置在感測(cè)模組2外表面的第三粘合膠4實(shí)現(xiàn)與感測(cè)模組2與第一連接模組1的組裝固定。

為了描述方便，以下實(shí)施例的元件符號(hào)沿用第一實(shí)施例的元件符號(hào)，其相同結(jié)構(gòu)或功能的描述亦不重復(fù)累述。

請(qǐng)參考圖10，圖10是第三實(shí)施例的感測(cè)裝置100的第一連接模組1的立體分解圖。圖10僅示出第一連接模組1，感測(cè)裝置100包含的其他元件及其功能與本案第一實(shí)施例中所述的元件及其功能相同，在此不再贅述。圖10所示的第一連接模組1包括本體11與接觸腳16。本體11具有一開(kāi)口的框架，包括收容感測(cè)模組2的收容部12，所述收容部12由底部13和側(cè)壁14構(gòu)成。所述第一連接模組1還包括至少一個(gè)凸?fàn)钗?7，所述凸?fàn)钗?7用于支撐感測(cè)模組2。具體地，所述凸?fàn)钗?7用于支撐信號(hào)發(fā)送層21。所述凸?fàn)钗?7可為一凸條，第一開(kāi)口151、第二開(kāi)口152和第三開(kāi)口153均開(kāi)設(shè)于底部13，其中第一開(kāi)口151與第三開(kāi)口153設(shè)于二凸條之間，該二凸條可用于支撐接觸腳16的第一部分1601。所述接觸腳16的所述第一部分1601與第二部分1602相互垂直構(gòu)成一T型結(jié)構(gòu)。所述第一部分1601壓合于感測(cè)模組2和底部13或者感測(cè)模組2和凸?fàn)钗?7之間。具體地，第一接觸腳161和第三接觸腳163卡在信號(hào)發(fā)送層21和凸?fàn)钗?7之間，并穿過(guò)第一開(kāi)口151、第三開(kāi)口153；第二接觸腳162卡在信號(hào)接收層22和底部13之間，并穿過(guò)第二開(kāi)口152?？梢岳斫猓撏?fàn)钗?7可為其他形狀，以滿(mǎn)足支撐與卡接接觸腳16的需求即可，并不以此為限。

可以理解，本發(fā)明的感測(cè)裝置100可以為超聲波感測(cè)裝置，但不限于此，比如一電容式的感測(cè)裝置，如圖11，圖11是本發(fā)明第二實(shí)施例的感測(cè)裝置200剖面圖，在本實(shí)施例中，感測(cè)裝置200為一電容式感測(cè)裝置。該電容式的感測(cè)模組7的上驅(qū)動(dòng)電極71、下驅(qū)動(dòng)電極73與絕緣介質(zhì)72之間的位置關(guān)系可類(lèi)似第一實(shí)施方式的感測(cè)模組2的信號(hào)發(fā)送層21設(shè)置。所述感測(cè)裝置200的感測(cè)模組7包括上驅(qū)動(dòng)電極71、彈性絕緣介質(zhì)72、下驅(qū)動(dòng)電極73。當(dāng)手指或者被感測(cè)物觸碰到蓋板5時(shí)，感測(cè)模組7會(huì)發(fā)生一定的形變，上驅(qū)動(dòng)電極71與下驅(qū)動(dòng)電極73的距離發(fā)生一定的變化，從而使電容發(fā)生變化。位于彈性絕緣介質(zhì)72的第二表面上的上驅(qū)動(dòng)電極71與下驅(qū)動(dòng)電極73分別透過(guò)接觸腳16，包括第一接觸腳161與第二接觸腳162，進(jìn)行電連接。

以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。