專利名稱：力傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容大體上涉及傳感器，并且更特別涉及力傳感器，其用于感測(cè)施加到所述傳感器的力。
背景技術(shù)：
力傳感器常常被用來感測(cè)施加到傳感器的外力并且提供表示所施加的力的輸出信號(hào)。這樣的傳感器可以被用在包括醫(yī)療應(yīng)用在內(nèi)的很多種應(yīng)用中。示例醫(yī)療應(yīng)用包括在對(duì)例如腎透析機(jī)、給藥系統(tǒng)、血液學(xué)裝置、輸液泵、進(jìn)食器、換氣裝置、以及其他醫(yī)療裝置的醫(yī)療裝置控制中的用途。力傳感器一般也用在非醫(yī)療應(yīng)用中。

發(fā)明內(nèi)容
本公開內(nèi)容大體上涉及傳感器，并且更特別涉及力傳感器，其用于感測(cè)施加到所述傳感器的力。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，力傳感器包括安裝到基底的感測(cè)模、以及用于把外力傳遞到感測(cè)模的傳動(dòng)組件。該感測(cè)模包括膜片和定位在該膜片上的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)元件 (例如，壓阻元件)。所述傳動(dòng)組件可以包括與膜片相接觸的球形或其他形狀的構(gòu)件或?qū)ο?，諸如球軸承，具有耦接到球形對(duì)象的第一端和耦接到按鈕構(gòu)件的第二端的銷構(gòu)件。所述傳動(dòng)裝置組件可以被配置成經(jīng)由銷構(gòu)件和球形(或其他形狀的)構(gòu)件把施加到按鈕構(gòu)件的力傳遞到膜片。在一些情況中，球形構(gòu)件的外表面的僅一部分在形狀上是球形的。而且，在一些情況中，力傳感器還可以包括定位在基底上的殼體構(gòu)件。所述殼體構(gòu)件可以限定環(huán)繞感測(cè)模的腔，并且包括被尺寸成接納通過其的銷構(gòu)件的開口。在一些實(shí)施例中，有時(shí)使用粘合劑，可以朝著基底來安裝感測(cè)模的前側(cè)(具有在其上形成的感測(cè)元件的一面)。在一些實(shí)例中，所述粘合劑可以包括一種圖案(pattern)的導(dǎo)電粘合劑和非導(dǎo)電粘合劑以選擇性地將感測(cè)模的接合焊盤電氣連接到在所述基底上的接合焊盤。在此實(shí)例中，可以不需要引線接合來將感測(cè)模電氣連接到所述基底，這可以幫助增加力傳感器的可靠性和/或耐用性。在一些情況中，力傳感器還可以包括安裝在所述基底上與感測(cè)模電連通的信號(hào)調(diào)節(jié)電路。信號(hào)調(diào)節(jié)電路可以被配置成接收來自感測(cè)模的一個(gè)或多個(gè)電信號(hào)，并且對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)從力傳感器提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出信號(hào)。還公開了一種制造力傳感器的說明性方法。說明性方法可以包括將感測(cè)模的前側(cè)倒裝式安裝到基底的第一側(cè)，其中感測(cè)模包括膜片和一個(gè)或多個(gè)的感測(cè)元件。該方法還可以包括提供與膜片的后側(cè)(例如，感測(cè)模的被蝕刻以形成膜片的一側(cè))相接觸的傳動(dòng)組件， 其中所述傳動(dòng)組件被配置成把外力傳遞到膜片。所述傳動(dòng)組件可以包括與膜片的后側(cè)相接觸的球形構(gòu)件、具有連結(jié)所述球形構(gòu)件的第一端的銷構(gòu)件、以及連結(jié)所述銷構(gòu)件的第二端的按鈕構(gòu)件。在一些情況中，該方法還可以包括將殼體構(gòu)件定位在基底的第一側(cè)上以環(huán)繞所述感測(cè)模和球形構(gòu)件限定第一腔，其中所述銷構(gòu)件被配置成通過殼體構(gòu)件中的開口延伸出去。該方法可以還包括將信號(hào)調(diào)節(jié)電路安裝到基底，與感測(cè)模電連通，其中信號(hào)調(diào)節(jié)電路可以被配置成接收來自感測(cè)模的電信號(hào)，并且對(duì)該信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)以從力傳感器提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出信號(hào)。提供了前面的概述以便利對(duì)本公開內(nèi)容獨(dú)有的一些創(chuàng)新性特征的理解，并且該概述意圖不是完整的描述。通過將整個(gè)說明書、權(quán)利要求書、附圖以及摘要作為一個(gè)整體可以獲得對(duì)本公開的完整理解。


考慮到結(jié)合附圖對(duì)本公開內(nèi)容的各種說明性實(shí)施例的下列詳細(xì)描述，可以更完全地理解本公開內(nèi)容，其中圖I是說明性力傳感器的截面示意圖；圖2是包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路的說明性力傳感器的截面示意圖；圖3是包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路的另一說明性力傳感器的截面示意圖；圖4是可以被用來將感測(cè)模接合到基底的說明性粘合劑圖案的示意圖；圖5是另一說明性力傳感器的截面示意圖；以及圖6是另一說明性力傳感器的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式應(yīng)當(dāng)參考附圖來閱讀下列描述，其中，遍及這若干附圖，同樣的附圖標(biāo)記指示同樣的元素。詳細(xì)描述和附圖示出了意味著說明本公開內(nèi)容的若干實(shí)施例。圖I是力傳感器10的說明性實(shí)施例的截面圖。在該說明性實(shí)施例中，力傳感器10 包括使用粘合劑24、焊料等安裝到封裝基底12的傳感元件或感測(cè)模(die) 20。在一些實(shí)施例中，感測(cè)模20可以是使用硅晶片和適合的制造技術(shù)制造的微機(jī)械傳感器元件。在此示例中，感測(cè)模20可以具有一個(gè)或多個(gè)感測(cè)元件，諸如壓阻感測(cè)部件，和/或使用適合的制造或印制技術(shù)形成的其他電路(例如，配平電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路等)。在一些情況中，感測(cè)模20 可以包括感測(cè)膜片22，其包括形成在其上用于感測(cè)感測(cè)膜片22的撓曲的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)元件。在一些情況中，感測(cè)膜片22可以通過對(duì)硅片進(jìn)行背側(cè)蝕刻來制造，然而，依據(jù)需要可以使用任何適合工藝。當(dāng)被提供時(shí)，壓阻部件可以被配置成具有根據(jù)施加的機(jī)械應(yīng)力(例如，感測(cè)膜片 22的撓曲)而變化的電阻。在一些情況中，壓阻部件可以包括硅壓阻材料；然而，其他預(yù)想到的是如果需要?jiǎng)t可以使用非硅材料。在惠斯通電橋配置(全橋或半橋)中可以連接壓阻部件。將理解的是壓阻部件僅是可以使用的感測(cè)元件的一個(gè)示例，并且預(yù)想到的是依據(jù)需要可以使用任何其他適合的感測(cè)元件。在該說明性實(shí)施例中，封裝基底12可以包括陶瓷材料，然而，預(yù)想到的是依據(jù)需要可以使用其他適合的材料(例如，PCB)。在一些情況中，可以使用粘合劑24把感測(cè)模20 安裝到基底12，所述粘合劑24諸如硅、RTV、硅環(huán)氧樹脂、軟質(zhì)環(huán)氧樹脂、或者規(guī)則或硬質(zhì)環(huán)氧樹脂。在一些實(shí)施例中，粘合劑24可以包括導(dǎo)電粘合劑、非導(dǎo)電粘合劑、或者導(dǎo)電和非導(dǎo)電粘合劑的組合。當(dāng)被提供時(shí)，可以以將感測(cè)模20的接合焊盤電氣連接到基底12上的接合焊盤的圖案來提供導(dǎo)電和非導(dǎo)電粘合劑的組合。無論如何，預(yù)想到的是可以使用任何其他適合的接合機(jī)制(例如，焊料、低共熔物等)把感測(cè)模20安裝到基底12。
如圖I中所示，可以在它們之間沒有所提供的(一個(gè)或多個(gè))介入隔離層或基底的情況下用粘合劑24把感測(cè)模20直接安裝到基底12，但這不是必需的。在一些實(shí)例中，在力傳感器10中如果需要?jiǎng)t可以在感測(cè)模20和基底12之間提供隔離層或玻璃基底(未示出)。在一些實(shí)施例中，感測(cè)模20可以包括硅材料而封裝基底12可以包括氧化鋁陶瓷，它們可以具有相似的溫度膨脹系數(shù)。然而，如果需要，感測(cè)模20和封裝基底12可以由其他適合材料制成。在一些情況中，感測(cè)模20可以安裝在封裝基底12的開口 26之上，該開口 26被定尺寸成將感測(cè)膜片22暴露給封裝基底12的底側(cè)。在此實(shí)例中，力傳感器10的背側(cè)可以具有基準(zhǔn)壓力，其可以經(jīng)由開口 24被傳遞到感測(cè)膜片22，但這不是必需的。在圖I的說明性實(shí)施例中，感測(cè)模20是使用作為接合材料的粘合劑24被倒裝式 (flip chip)安裝到基底12。換句話說，感測(cè)模20的頂側(cè)(即感測(cè)模20具有感測(cè)元件的一側(cè))被顯示為向下(在圖I中所示出的方向上)朝向基底12的頂側(cè)(在圖I中所示出的方向上)，并且用粘合劑24安裝到其上。在此示例中，粘合劑24 (例如，導(dǎo)電和非導(dǎo)電粘合劑的組合)可以被配置成將感測(cè)模20的接合焊盤電氣連接到基底12上的一個(gè)或多個(gè)接合焊盤或跡線導(dǎo)體而無需引線接合。在另一示例中，依據(jù)需要，感測(cè)模20可以使用凸塊接合、焊錫球柵格陣列、或任何其他適合技術(shù)被倒裝式安裝到基底12。在一些情況中，預(yù)想到的是可以用粘合劑24將感測(cè)模20的背側(cè)(例如，感測(cè)模20被蝕刻以形成膜片22的一側(cè)) 安裝到基底12。在此實(shí)例中，如果需要，可以提供引線接合(未示出)來將感測(cè)模20頂側(cè)上的接合焊盤電氣連接到在基底12上的接合焊盤。在說明性實(shí)施例中，力傳感器10還可以包括用于將外力傳遞到感測(cè)模20的傳動(dòng)組件。如圖I中所示，傳動(dòng)組件可以包括球形(或其他形狀的)對(duì)象40、延伸部41、以及按鈕44?？梢哉J(rèn)識(shí)到，根據(jù)替換實(shí)施例，可以利用其他類型的傳動(dòng)裝置，諸如像可滑動(dòng)安裝的柱桿或軸、除了球形對(duì)象之外的點(diǎn)接觸型部件、“T”形傳輸機(jī)構(gòu)。在一些情況中，對(duì)象40外表面的僅一部分在形狀上可以是球形的。在圖I中示出的說明性實(shí)施例中，球形對(duì)象40可以包括不銹鋼或其他適合的金屬。在一些實(shí)例中，球形對(duì)象40可以是球軸承。然而，預(yù)想到的是，如果需要，可以使用包括基于聚合物的對(duì)象在內(nèi)的其他通常球形的元件。如圖I中所示，球形對(duì)象40可以與感測(cè)模20的感測(cè)膜片22接觸。延伸部41、或銷可以被配置成包括第一端42和第二端43，以及在它們之間延伸的長(zhǎng)度。延伸部41的第一端42可以以任何適合的方式連結(jié)到，以及在一些情況中可以固定或附著到球形對(duì)象40，所述任何適合的方式例如包括將部42焊接或粘附地固定到球形對(duì)象40、將端42壓配合到形成在球形對(duì)象40中的孔中、或者將端42固定到球形對(duì)象40的任何其他適合方式。在一些情況中，延伸部41的第一端42可以是通常圓錐形狀或以其它方式削尖的，并且可以連結(jié)球形對(duì)象40中的開口。然而，預(yù)想到的是依據(jù)需要，端42可以是平坦的或具有另一形狀。雖然球形對(duì)象40和延伸部41被顯示為單獨(dú)的構(gòu)件，但是預(yù)想到的是球形對(duì)象40和延伸部41可以整體地形成。如圖I中所示，按鈕44可以連結(jié)或以其它方式固定到延伸部41的第二端43。例如，延伸部41的第二端43 (其可以是通常圓錐形狀的)可以插入到按鈕44的開口 47中并且以任何適合的方式固定于其內(nèi)。然而，預(yù)想到的是依據(jù)需要，端42可以是平坦的或具有另一形狀。當(dāng)通常圓錐形狀的時(shí)，按鈕44或許能夠相對(duì)于延伸部41的第二端43轉(zhuǎn)動(dòng)，這可以幫助增加力傳感器10的可重復(fù)性，而與施加的力的方向無關(guān)。當(dāng)延伸部41的第一端 42是球形形狀時(shí)，這也可能呈現(xiàn)。而且，例如，銷41的第二端43可以使用粘合劑、焊料、焊接、壓配合、或者任何其他適合技術(shù)進(jìn)行固定。如所示出的，按鈕44可以具有與感測(cè)模20 相反的表面48，該表面48可以被配置成接收力。在一些情況中，表面48可以是通常平坦或平面的，然而，預(yù)想到的是在其他實(shí)施例中，表面48可以成曲形(例如凹或凸)或者可以被形成為包括用于連結(jié)力傳遞對(duì)象的其他表面特征。例如，按鈕44的表面48可以被成輪廓為連結(jié)柔性管，諸如用在醫(yī)療工業(yè)中的管。在圖I的說明性實(shí)施例中，可以提供力傳感器10的蓋或保護(hù)殼體14。保護(hù)殼體14 可以限定通常以30示出的用于容納感測(cè)模20的腔。如所圖示的，保護(hù)殼體14設(shè)置在基底 12的頂側(cè)(在圖I中示出的方向)上。在這樣的配置的情況下，保護(hù)殼體14可以幫助保護(hù)感測(cè)模20的感測(cè)元件。在一些情況中，保護(hù)殼體14可以例如由塑料、聚酰胺、陶瓷、或任何其他適合的材料制成。雖然未示出，但是預(yù)想到的是如果需要，可以把底部保護(hù)殼體(未示出)提供在基底12的底面上。當(dāng)這樣提供時(shí)，底部保護(hù)殼體可以限定腔，所述腔限定用于感測(cè)膜片的基準(zhǔn)壓力，或者可以包括用于將感測(cè)元件(例如，感測(cè)膜片22的底側(cè))暴露給第二輸入壓力的壓力開口。在一些情況中，兩個(gè)保護(hù)殼體14可以附著到基底12，其中，每側(cè)上具有相同或基本上相同的“占地面積”，但這不是必須的。在說明性實(shí)施例中，保護(hù)殼體14可以被配置成包括用于延伸部41的開口 36和向內(nèi)突出主體45，其限定了用于把傳動(dòng)組件固定就位的室，所述傳動(dòng)組件即球形對(duì)象40和延伸部41。如所示出的，主體45被形成為保護(hù)殼體14的一部分，然而，依據(jù)需要，它可以單獨(dú)地形成。主體45可以相對(duì)于球形對(duì)象40的尺寸被精確地形成以便在球形對(duì)象40和感測(cè)膜片22之間保持相對(duì)恒定的接觸點(diǎn)。雖然不是必需的，但是主體45可以整個(gè)向下延伸到基底12以幫助隔離感測(cè)元件20。在圖I的說明性實(shí)施例中，可以使用適合的粘合劑或任何其他適合的接合機(jī)制 (例如焊料、低共熔物等)把保護(hù)殼體14附著于封裝基底12。如圖I中所示，保護(hù)殼體14 可以限定開口 36，其提供了從保護(hù)殼體外部的環(huán)境到壓力感測(cè)模22的入口。該開口可以根據(jù)延伸部來定尺寸以便在通常豎直(在如圖I中所示的方向上)的方向上保持球形對(duì)象 40和延伸部41。雖然未示出，但是傳感器組件10可以包括在基底12上的一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)線，其可以電氣連接到壓力感測(cè)模20用來接收與由感測(cè)模20 (例如感測(cè)膜片22)感測(cè)的壓力或力相對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)信號(hào)。在一些情況中，該一個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)線可以包括金屬，然而依據(jù)需要，可以使用任何適合的材料，諸如導(dǎo)電聚合物。在操作中，當(dāng)電流施加到壓阻感測(cè)元件(例如，到壓阻感測(cè)元件的惠斯登電橋配置)時(shí)，可以生成電輸出信號(hào)，其與膜片22的撓曲程度或施加到力傳感器10的力成比例。 傳動(dòng)組件可以被配置成將外力傳遞到感測(cè)膜片22，從而使感測(cè)膜片22撓曲，并且改變壓阻感測(cè)元件的電阻。在一些實(shí)例中，在感測(cè)膜片22和球形對(duì)象40之間的接觸點(diǎn)某種程度上將確定輸出電信號(hào)的量，其中，對(duì)于相同的施加力，不同的接觸點(diǎn)產(chǎn)生不同的輸出信號(hào)。通過使用殼體的主體45、以及因此在感測(cè)膜片22上的接觸點(diǎn)，限制球形對(duì)象40的移動(dòng)，對(duì)于給定的施加外力，可以達(dá)到輸出電信號(hào)的提高的可重復(fù)性。在一些應(yīng)用中，通過檢測(cè)力，力傳感器10可以被用來確定介質(zhì)通過管子的流速。例如，圖I的力傳感器可以被用來感測(cè)介質(zhì)作用于管的內(nèi)壁上的壓力的量，并且可以輸出與所作用的壓力相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)。作用于管的內(nèi)壁上的壓力的量可以與介質(zhì)通過管子的流速相關(guān)。同樣，力傳感器10的電輸出可以轉(zhuǎn)換為介質(zhì)通過管的流速。圖2是包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路127的說明性力傳感器110的截面圖。力傳感器110可以與圖I中所示的力傳感器10相似，但是還包括安裝在基底12上的信號(hào)調(diào)節(jié)電路127。如圖2中所示，信號(hào)調(diào)節(jié)電路127可以提供在單獨(dú)的模上或其他電子設(shè)備上，并且可以安裝在由保護(hù)殼體116形成的腔130中。在一些情況中，信號(hào)調(diào)節(jié)電路127可以包括微處理器、微控制器、和/或ASIC(專用集成電路)。在一些情況中，可以使用粘合劑131或任何其他適合的接合機(jī)制(例如，焊料、低共熔物等)把信號(hào)調(diào)節(jié)電路127安裝到基底112。如所示出的，可以鄰近于感測(cè)模20把信號(hào)調(diào)節(jié)電路127固定到基底12。信號(hào)調(diào)節(jié)電路127可以經(jīng)由基底12上的跡線導(dǎo)體，以及在一些情況中經(jīng)由接合引線129，電氣連接到感測(cè)模20?；?12上的跡線導(dǎo)體可以連接到力傳感器110的連接器、導(dǎo)線、接合焊盤或端子(未示出)。在一些情況中，預(yù)想到的是如果需要，可以以包括直接模到模引線接合在內(nèi)的其它方式把信號(hào)調(diào)節(jié)電路127電氣連接到感測(cè)模20。當(dāng)被提供時(shí)，信號(hào)調(diào)節(jié)電路127可以包括接收來自感測(cè)模20的輸出信號(hào)的電路， 并且可以在響應(yīng)中生成輸出信號(hào)，其幅度表示施加到感測(cè)模20的力的幅度。信號(hào)調(diào)節(jié)電路 127可以調(diào)節(jié)感測(cè)模的輸出信號(hào)以校正可重復(fù)的變化，例如偏移、靈敏度、非線性度、溫度效應(yīng)、和/或其他變化。信號(hào)調(diào)節(jié)電路127可以調(diào)節(jié)輸出信號(hào)以補(bǔ)償電特性的溫度依賴的變化和/或解決電特性的改變和力的幅度的對(duì)應(yīng)改變之間的非線性關(guān)系。圖3是包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路127的力傳感器210的另一說明性實(shí)施例的截面圖。力傳感器210在許多方面可以與如圖2中所示的力傳感器110相似，但是力傳感器210包括殼體(例如，保護(hù)殼體216)，其限定分別用于容納感測(cè)模20和信號(hào)調(diào)節(jié)電路127的第一腔 240和第二腔240。在說明性實(shí)施例中，保護(hù)殼體216可以包括一個(gè)或多個(gè)突出部245和 246，其被配置成連結(jié)和/或密封到基底12以將腔230和240互相隔離。在這樣的配置的情況下，信號(hào)調(diào)節(jié)電路127可以與感測(cè)模20物理隔離，以便在一些情況中幫助保護(hù)信號(hào)調(diào)節(jié)電路免于被污染和/或提供更魯棒的傳感器封裝。在說明性實(shí)施例中，保護(hù)殼體216可以被形成為或以其它方式被制造成包括形成在其下側(cè)的凹陷部以限定用于容納信號(hào)調(diào)節(jié)電路127的腔230。保護(hù)殼體216還可以被形成為或以其它方式被制造成具有限定用于容納感測(cè)模20和傳動(dòng)組件的腔240的凹陷部和 /或突出部。諸如245和246之類的突出部可以延伸到基底12并且接合、固定和/或密封到該基底12。預(yù)想到的是依據(jù)需要，可以使用用于形成腔230和240的其他方式或技術(shù)。圖4是可以用來將感測(cè)模20接合到基底12的說明性粘合劑圖案的示意圖。如圖 4中所示，感測(cè)模20可以被配置成包括用于電氣連接到基底12上的導(dǎo)電跡線或接合焊盤的一個(gè)或多個(gè)接合焊盤412。接合焊盤412可以電氣連接到感測(cè)模20上的感測(cè)元件(例如，壓電電阻器)和/或其他電路(例如，配平、放大等)。如所示出的，存在四個(gè)接合焊盤 412，然而，這僅僅是說明性的，并且預(yù)想到的是依據(jù)需要，可以使用任何適合數(shù)目的接合焊盤 412。在說明性實(shí)施例中，粘合劑可以包括導(dǎo)電粘合劑416和非導(dǎo)電粘合劑414，它們被圖案化成將感測(cè)模20電氣地和機(jī)械地附著到基底12 (例如，導(dǎo)電跡線)。如圖4中所示，導(dǎo)電粘合劑416和非導(dǎo)電粘合劑414可以在感測(cè)模20上以交替圖案的形式進(jìn)行配置。在此示例中，導(dǎo)電粘合劑416可以至少部分地施加在每個(gè)或該一個(gè)或多個(gè)接合焊盤412之上以將接合焊盤412電氣連接到基底12的接合焊盤。非導(dǎo)電粘合劑414可以被施加在相鄰導(dǎo)電粘合劑416之間以提供接合焊盤之間的電隔離。在所圖示的示例中，在示出四個(gè)接合焊盤412的情況下，可以存在導(dǎo)電粘合劑416的四個(gè)施用(針對(duì)每個(gè)接合焊盤412—個(gè))，每個(gè)由非導(dǎo)電粘合劑414分隔。然而，這只是一個(gè)示例，并且預(yù)想到的是可以使用其他粘合劑圖案和數(shù)目的導(dǎo)電和非導(dǎo)電粘合劑的施用。在說明性實(shí)施例中，預(yù)想到的是可以使用任何適合的導(dǎo)電粘合劑和非導(dǎo)電粘合劑。一個(gè)示例非導(dǎo)電粘合劑是RTV6424,其可以從紐約Waterford的Momentive Performance Material公司獲得。一個(gè)示例導(dǎo)電粘合劑是SDC5000,其可以從紐約 Waterford的Momentive Performance Material公司獲得。這些只是不例，并且預(yù)想到的是可以使用任何其他適合的導(dǎo)電粘合劑和非導(dǎo)電粘合劑。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)電粘合劑416和非導(dǎo)電粘合劑414可以以任何適合的厚度來施用以將感測(cè)模20機(jī)械地附著到基底12。例如，依據(jù)需要，導(dǎo)電粘合劑416和非導(dǎo)電粘合劑414可以具有在大約O. 01毫米到大約I. O毫米的范圍的厚度、大約O. 05毫米到大約
O.75毫米的范圍的厚度、大約O. 05毫米到大約O. 5毫米的范圍的厚度、大約O. 10毫米到大約O. 25毫米的范圍的厚度、或者任何其他范圍的厚度。雖然圖4示出為具有施用到感測(cè)模20的導(dǎo)電粘合劑416和非導(dǎo)電粘合劑414，但是可以理解如果需要，可以將導(dǎo)電粘合劑416和非導(dǎo)電粘合劑414施用到基底12和/或感測(cè)模20。此外，在將感測(cè)模20安裝到基底12之前，示出了導(dǎo)電粘合劑416和非導(dǎo)電粘合劑414的說明性圖案，或者，換句話說，如何可以最初施用導(dǎo)電粘合劑416和非導(dǎo)電粘合劑 414。雖然在圖4中沒有明確示出，但在一些情況中，導(dǎo)電粘合劑和非導(dǎo)電粘合劑互相重疊， 或者以其它方式環(huán)繞感測(cè)模20的周界共同地提供連續(xù)的粘合劑圖案。如果需要，環(huán)繞感測(cè)模20的周界這可以幫助一直提供感測(cè)模20和基底12之間的密封。圖5和6是其他說明性力傳感器的截面示意圖。如圖5中所示，力傳感器510可以與力傳感器10相似，但可以具有延伸部541,其具有第一端542,該第一端542可以是通常圓錐形狀的或以其它方式削尖的。通常圓錐形狀的第一端542可以連結(jié)球形對(duì)象541中的對(duì)應(yīng)開口 543。如圖6中所示，力傳感器610可以與前述力傳感器相似，但是可以具有直接連結(jié)到球形對(duì)象640而沒有任何延伸部的按鈕644。在此實(shí)施例中，按鈕構(gòu)件644可以包括具有通常圓錐或削尖的端的突出部645，其被配置成連結(jié)球形對(duì)象640中的開口 646。然而，預(yù)想到的是依據(jù)需要，突出部645可以是平坦的或具有另一形狀。此外，預(yù)想到的是按鈕644可以以任何適合方式連結(jié)球形對(duì)象640，所述任何適合方法例如包括焊接、粘合地固定、或?qū)⑼怀霾?43連結(jié)到球形對(duì)象640、將突出部645壓配合到在球形對(duì)象640中形成的孔中，或者在有或沒有突出部645的情況下按鈕構(gòu)件644到球形對(duì)象640的任何其他適合方式。雖然未示出，但是預(yù)想到的是力傳感器510和610可以包括前述力傳感器的任何其他特征。例如，如果需要，力傳感器510和610可以包括信號(hào)調(diào)節(jié)電路。已經(jīng)因此描述了本公開內(nèi)容的優(yōu)選實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易認(rèn)識(shí)到，在于此所附連的權(quán)利要求書的范圍內(nèi)還可以制作和使用其他實(shí)施例。在前面描述中已經(jīng)闡述了由此文檔覆蓋的本公開內(nèi)容的眾多優(yōu)點(diǎn)。然而，應(yīng)該理解本公開內(nèi)容在許多方面僅為說明性的。在不超出本公開內(nèi)容的范圍的情況下，可以在細(xì)節(jié)方面，特別在部件的形狀、尺寸和布置方面，進(jìn)行改變。當(dāng)然本公開內(nèi)容的范圍以表達(dá)所附權(quán)利要求書的語(yǔ)言來限定。
權(quán)利要求
1.一種力傳感器(10)，其包括包括第一側(cè)和第二側(cè)的基底(12)；安裝在所述基底(1 的所述第一側(cè)上的感測(cè)模(20)，所述感測(cè)模00)包括膜片02) 和定位在所述膜片0 上的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)元件；以及被配置成把外力傳遞到所述感測(cè)模OO)的所述膜片0 的傳動(dòng)裝置組件，所述傳動(dòng)裝置組件包括與所述膜片0 相接觸的通常球形構(gòu)件；按鈕構(gòu)件G4)；和具有耦接到所述通常球形構(gòu)件的第一端0 和耦接到所述按鈕構(gòu)件G4)的第二端 (43)的延伸部(41)；其中所述感測(cè)模OO)被配置成輸出指示施加到所述力傳感器(10)的外力的電信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力傳感器(10)，還包括用于將所述感測(cè)模OO)的前側(cè)接合到所述基底(1 的所述第一側(cè)的粘合劑(131)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力傳感器(10)，其中所述感測(cè)模OO)的所述前側(cè)包括一個(gè)或多個(gè)接合焊盤G12)，所述一個(gè)或多個(gè)接合焊盤012)電氣連接到所述基底(1 上的一個(gè)或多個(gè)接合焊盤(412)而無需引線接合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力傳感器(10)，其中所述粘合劑(131)包括一種圖案的導(dǎo)電粘合劑(416)和非導(dǎo)電粘合劑(414)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力傳感器(10)，其中所述基底(1 包括在所述基底(12)的所述第一側(cè)和所述第二側(cè)之間延伸的基底開口(26)，其中所述膜片0 定位在所述基底開口 06)之上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力傳感器(10)，還包括安裝在所述基底(1 的所述第一側(cè)上與所述感測(cè)模OO)電連通的信號(hào)調(diào)節(jié)電路(127)，其中所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路(127)被配置成接收來自所述感測(cè)模OO)的電輸出信號(hào)并且對(duì)所述電輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)節(jié)以從所述力傳感器(10)提供經(jīng)調(diào)節(jié)的輸出信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的力傳感器(10)，還包括定位在所述基底(1 所述的第一側(cè)上的殼體構(gòu)件，所述殼體構(gòu)件環(huán)繞所述感測(cè)模 (20)限定第一腔040)，其中所述殼體構(gòu)件包括定位在所述感測(cè)模OO)之上的開口(36)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的力傳感器(10)，其中所述殼體構(gòu)件限定所述第一腔(MO)和第二腔030)，其中所述感測(cè)模OO)處于所述第一腔O40)中而所述信號(hào)調(diào)節(jié)電路(127) 處于所述第二腔O30)中。
9.一種制造力傳感器(10)的方法，其包括將感測(cè)模OO)的前側(cè)倒裝式安裝到基底(1 的第一側(cè)，其中所述感測(cè)模OO)包括膜片02)和一個(gè)或多個(gè)感測(cè)元件，其中所述感測(cè)元件鄰近所述感測(cè)模OO)的前側(cè)；和提供與所述膜片0 的后側(cè)相接觸的傳動(dòng)組件，其中所述傳動(dòng)組件被配置成把外力傳遞到所述膜片(22)，所述傳動(dòng)組件包括對(duì)象(40)、具有耦接到所述對(duì)象00)的第一端 (42)的銷構(gòu)件Gl)以及耦接到所述銷構(gòu)件Gl)的第二端G3)的按鈕構(gòu)件(44)，其中，所述對(duì)象GO)的外表面08)的至少一部分具有與膜片0 的后側(cè)相接觸的球形形狀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括將殼體構(gòu)件定位在所述基底(1 的所述第一側(cè)上以環(huán)繞所述感測(cè)模00)和所述球形構(gòu)件形成第一腔O40)，其中所述銷構(gòu)件被配置成延伸通過所述殼體構(gòu)件中的開口(36)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種力傳感器(10)。在一個(gè)說明性實(shí)施例中，力傳感器(10)可以包括安裝到基底(12)的感測(cè)模(20)和用于把外力傳遞到感測(cè)模(20)的傳動(dòng)組件。感測(cè)模(20)可以包括膜片(22)和定位在膜片(22)上的一個(gè)或多個(gè)感測(cè)元件(例如，壓阻元件)。所述傳動(dòng)組件可以包括與膜片(22)相接觸的球形構(gòu)件或?qū)ο?40)、具有耦接到球形對(duì)象(40)的第一端(42)和耦接到按鈕構(gòu)件(44，644)的第二端(43)的銷構(gòu)件(41)。所述傳動(dòng)裝置組件可以經(jīng)由銷構(gòu)件(41)和球形構(gòu)件把施加到按鈕構(gòu)件(44，644)的力傳遞到膜片(22)。
文檔編號(hào)G01L1/18GK102589761SQ201110462518
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月15日
發(fā)明者R·沃德 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司