电容开关模块 技术领域 本发明涉及一种电容开关模块， 且特别涉及这样一种电容开关模块， 其能够实现 对制备过程的简化及小型化， 避免灵敏度劣化及降低故障发生的可能性， 还能够减少因运 送过程中的冲撞所造成的次品。
背景技术
近来， 随着诸如手机的越来越多的移动设备采用触摸传感器， 此类移动设备的普 及流行程度以令人惊讶的方式剧增。由于触摸传感器在移动设备市场中的普遍应用， 作为 触摸传感器的一个组件部份的电容开关模块的市场亦因而成长， 且其应用并未被限制于家 用电器领域。 与传统的机械式开关系统相较之下， 电容开关有其多方面的优点， 包括视觉设 计、 优良的构造、 半永久性寿命、 耐用性等。 随着电容开关市场的活跃， 电容开关模块的市场 亦随之成长， 而消费者对于电容开关模块的技术性需求亦有增长。为了应电容传感器集成 电路 (IC) 消费者的要求提高产品的方便性及可靠度， 需要实现模块化。然而， 由于其需要 包含了其它额外工艺及各种部件的表面安装器件 (SMD) 工艺， 因此为了模块化必须要投入 大量的时间及成本。
更具体而言， 传统的模块化包含了以下过程 ： (1) 触摸传感器 IC 及 RC 部件的印刷 电路板 (PCB)SMD， (2) 插入电源及信号输出的引脚， (3) 触摸传感器 IC 外部的塑料覆盖及 触摸传感器 IC 的制模， 以及 (4) 插入框及衬垫。此处， 所需要的部件包括了触摸传感器 IC 及 RC 部件、 引脚、 塑料盖以及框。在由触摸传感器部件的制造商向客户供应部件 ( 此处， 客 户对应于诸如手机的产品最终制造商 ) 且该客户利用触摸传感器部件制造最终产品的情 况中， 上述过程必须要由触摸传感器部件制造商及最终产品制造商两者分别进行。 特别地， 框架的插置应由最终产品制造商来执行。因此， 所增加的处理时间及成本便被加之于最终 产品制造商 ( 对应于客户 )。
为解决此问题， 触摸传感器部件制造商正通过将应用于触摸传感器中的电容开关 模块化， 而努力为最终产品制造商节省处理时间及制造成本。依此方式所开发出来的电容 开关模块的一个实例被揭示于韩国专利登记号 528680 中。
图 1 为韩国专利登记号 528680 中所揭示的电容传感开关的分解透视图。 参考图 1， 虽然其中并未显示， 但用于感应根据与人体接触而变动的电容传感器 IC 以及有源和无源 元件安装在 PCB 20 的底面上， 构成了电容传感开关 10， 这些部件与多个输入及输出端 23a、 23b 及 23C 相连接。由导体构图的传感表面 21 形成于 PCB20 的上表面。此外， 在 PCB20 的 上表面上， 安装一个或多个发光二极管 (LED)25， 用于为使用者发光， 以辨识电容传感开关 10 的操作状态。上述构造的 PCB20 被安装于向上开口的外壳 50 中。将 LED 25 所产生的光 均匀扩散的扩散环氧材料 ( 未显示 ) 充填于 PCB 20 的上部。此外， 传感板 60 具有壳体形 式， 其开口朝下， 并且在其上表面上形成有具透光性的发光表面 62。多个固定件 61 形成于 传感板 60 的下端， 以将传感板 60 固定于 PCB 20 上。对应于固定件 61， 多个安装孔 26 形成 于 PCB 20 上。依照此种构造， 传感板 60 可通过将传感板 60 的固定件 61 插入 PCB 20 的安装孔 26 中， 并将固定件 61 与安装孔 26 互相固定 ( 例如， 通过焊接 ) 而与 PCB 20 电连接。
此外， 具上述构造的电容传感开关模块具有以下的某些缺点。 首先， 若在传感板 60 与采用该电容传感开关模块的产品的盖子之间存在空间， 则由于空气间隙， 灵敏度会劣化， 因而导致出现故障的可能性。
其次， 电容传感开关模块在其运送期间可能会遭受某些冲撞。当 PCB 20 被安装于 具有整体性构造的外壳 50 上并通过环氧树脂 ( 未显示 ) 固定时， 外部冲撞可能会直接施加 于安装在 PCB 20 上的诸如传感 IC、 有源和无源元件的脆弱电子元件上。在此种情况下， 虽 然以正常状态制造， 但此电容传感开关模块会在运送过程之后真正被使用时， 便可能会导 致次品。
第三， 由于包含了触摸传感器 IC、 有源和无源元件的所需组件均被分离地安装于 PCB 20 上， 因此必须要进行引脚插入过程以及环氧树脂模制过程， 因而使得整个的制造工 艺复杂化， 并因而使得元件的微型化变得困难。 发明内容
技术问题 因此， 本发明着眼于上述问题， 且本发明的一个目的在于提供一种电容开关模块， 即使在电容开关模块的传感板与应用此电容开关模块的产品的盖子之间存在有空间， 其也 可以防止因空气间隙而导致的灵敏度的劣化以及故障的产生。
本发明的另一目的在于提供一种电容开关模块， 其可以减少因运送期间施加于其 上的外部冲撞所造成的次品。
本发明的又一目的在于提供一种电容开关模块， 其可以通过省略引脚插入过程及 模制过程而简化制备工艺， 并实现其紧凑尺寸。技术方案
依据本发明的一个方面， 可通过提供一种电容开关模块而实现上述及其它目的， 该电容开关模块包括 ： 基座， 形成为壳体， 所述壳体具有中空的空间并朝向其上侧及下侧开 放； 电容传感器 IC 芯片， 通过模制而形成， 从而一体地包括用于对电容进行感应的传感器 IC、 有源元件、 无源元件、 信号输入引脚和信号输出引脚， 所述电容传感器 IC 芯片容纳于所 述基座的所述中空的空间内 ； 以及金属板， 安装于所述电容传感器 IC 芯片的上部， 并与所 述电容传感器 IC 芯片的信号输入引脚电连接， 从而作为传感端。
优选地， 该电容开关模块还可包括下盖， 下盖连接至所述基座， 并支撑所述电容传 感器 IC 芯片的下部， 从而相对于所述基座能够保持在预定的间隙内移动。
该电容开关模块还可包括安装板， 安装板跨越所述基座的中空的空间水平安装， 其中所述金属板位于所述安装板之上。
可将传导衬垫安装为与所述金属板的上表面接触， 以将触摸输入信号传输至所述 金属板。此处， 传导衬垫优选地由弹性材料制成。
该电容开关模块还可包括多个延伸突出部， 由所述基座的下部延伸。
所述下盖和所述基座中的一个具有连接突出部， 另一个具有沿一竖直方向形成的 凹陷， 以用于与所述连接突出部接合。
该电容开关模块还可包括绝缘带， 绝缘带置于所述金属板和所述传导衬垫之间， 从而增强 ESD 和对灵敏度的精细调整。此处， 所述绝缘带可为双面粘性带的形式。
有益效果
如上所述， 依据本发明实施方案的电容开关模块能够省去已施加于最终产品制造 商 ( 即， 电容开关模块的客户 ) 的框架插入过程。此外， 生产电容开关模块的传感器部件制 造商的制备工艺亦得以简化。 亦即是说， 简化的制备工艺对制造商与客户两者都是有利的。 更特定而言， 由于作为传感电极的金属板、 作为框架的基座以及电容传感器 IC 芯片一体构 成， 所以可在很大程度上简化制备工艺和结构， 因而增加了市场接受度。再者， 通过为传感 器部件制造商及客户实现产品微型化及简化工艺， 可满足更多客户的需求。在此， 工艺的 简化不仅意味着工艺的改进， 也意味着可通过省去许多包括外部资源及人工作业的次要工 艺， 而使电容开关模块的制造机械化及自动化。因此， 此外， 微型化的产品允许更大量的设 计， 并允许进入更多的新的各种产业领域。
近来， IC 产业及其它产业领域变得更有竞争力。尽管因而会有更低价格的不断竞 争， 但客户则要求越来越多的技术创新。 依据本发明的电容开关模块真正具备了竞争力， 以 通过其较低价格、 简化的构造与工艺以及使用上更方便而满足客户的各种需求。 此外， 微型 化有助于进入各种市场。
此外， 依据本发明， 可防止电容开关模块灵敏度的劣化， 因而降低了故障率。 另外， 可防止发生由外部冲撞产生的次品。 附图说明 本发明的上述及其它目的、 特征和其它优点将结合附图加以详细说明从而更易于 理解 ： 其中
图 1 为韩国专利登记号 528680 中所揭示的传统电容传感开关的分解透视图 ；
图 2 为依据本发明第一实施方式的电容开关模块的分解透视图 ； 以及
图 3 为依据本发明第二实施方式的电容开关模块的分解透视图。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本发明的示例性实施方式。在以下描述中， 由于在所有 附图中， 相同的标号表示相同的元件， 因此相同元件的说明将不予重复。
图 2 为依据本发明第一实施方式的电容开关模块的分解透视图。参考图 2， 在现 有技术中作为框架的基底 140 为向上且向下开口的中空立方壳体形式。安装板 144 水平安 装在基座 140 的中空空间内。安装板 144 四条边中的两条相对边上形成有凹陷， 因而与基 座 140 的内壁共同形成了可穿过的槽口 143。具有传感电极的金属板 130 的突出件 132 通 过可穿过的槽口 143 并被固定。因此， 金属板 130 安装为置于安装板 144 上。电容传感器 集成电路 (IC) 芯片 150 插入基座 140 相对于安装板 144 的下部空间内。在此， 金属板 130 的突出件 132 与电容传感器 IC 芯片 150 的输入引脚电连接。依据该实施方式， 电容传感器 IC 芯片 150 由包括 8 个引脚的双排封装 (DIP)IC 芯片实现， 其 8 个引脚包括， 例如， 电压供 应 (VDD) 引脚， 接地 (GND) 引脚， 输出引脚， 灵敏度调整引脚， 以及被截短以用于与金属板的 突出件有效接触的四个输入引脚 155。不过， 本发明并不限于此实施方式。当电容传感器 IC 芯片 150 被安装并固定于金属板 130 时， 四个输入引脚 155 与朝向输入引脚 155 延伸的、 金属板 130 的突出件 132 电连接。由于电容传感器 IC 芯片 150 通过模制一体地包括了传感器 IC、 有源元件、 无源元件和信号输入输出引脚， 因此可省去已通过传统方式进行的引脚 插入过程与环氧树脂模制过程。 因此， 整个制备工艺得以简化， 并且元件尺寸的缩减得以实 现。同时， 多个延伸突出部 149 由基座 140 的下部延伸。在此， 延伸突出部 149 具有与电容 传感器 IC 芯片 150 的引线基本相同的长度。因此， 当依据本发明实施方式的电容开关模块 应用于产品而被插入印刷电路板 (PCB) 中时， 电容开关模块与 PCB 之间的结合可在焊接引 线之前被增强， 因而增进了使用者的方便。此外， 在电容传感器 IC 芯片 150 的下部， 安装下 盖 160， 以封装电容传感器 IC 芯片 150。下盖 160 四条边中的两条相对的边上分别设置有 连接件 162。在每一连接件 162 处沿竖直方向形成槽口 164， 以使在基座 140 的外壁上形成 的锁定突出部 148 钩在槽口 164 内。下盖 160 的连接件 162 具有与在基座 140 的外壁上形 成的导引凹陷 146 相对应的形状。依据附图， 对下盖 160 的底部 166 进行倒角， 以使电容传 感器 IC 芯片 150 的引线通过倒角部份。然而， 本发明的下盖 160 并不限于此种构造， 其依 赖于电容传感器 IC 芯片 150 的引线的位置而可以具有其它各种类型的底部 166。此处， 形 成于连接件 162 上的槽口 164 比锁定突出部 148 略长。以此种结构， 即使沿着朝向电容传 感器 IC 芯片 150 的方向对下盖 160 的底部 166 施加冲撞， 由于下盖 160 移动而维持相对于 基座 140 的小间隙， 所以冲撞可在间隙中被吸收而不被直接传送到电容传感器 IC 芯片 150 上。所以， 可减轻在运送期间对电容开关模块所施加的冲撞。 此外， 传导衬垫 110 安装在金属板 130 之上基座 140 的内部空间 142 内， 以将触摸 输入信号安全地输送至作为传感电极帽的金属板 130。 据此， 即使在电容开关模块的金属板 130 与产品的外盖之间存在空气间隙， 金属板 130 与外盖仍可互相紧密接触， 因而避免会由 空气间隙导致的灵敏度的劣化以及故障。传导衬垫 110 可由弹性材料制成， 例如， 通过将诸 如碳黑的传导性粒子散布在橡胶上以具有导电性而形成的导电橡胶。一般而言， 衬垫的安 装由被提供有电容开关模块的客户来执行。 因此， 依据本发明的实施方式， 通过省去了衬垫 的安装过程， 客户的满意度可大幅提升。
可选地， 绝缘带 120 可置于金属板 130 与传导衬垫 110 之间。绝缘带 120 的主要 功能是改进 ESD( 静电放电 )， 且独立于电容传感器 IC 芯片 150 内的灵敏度调整引脚， 绝缘 带 120 可通过调整其厚度而用于精细地调整灵敏度。在绝缘带 120 为双面黏性带形式的情 况下， 可增强金属板 130 与传导衬垫 110 之间的结合。
因此， 依据本发明的实施方式， 由于具有电极帽功能的金属板 130 还作为传感端， 因此无需专用的传感电极。此外， 基座 140 通过与金属板 130 及电容传感器 IC 芯片 150 一 体形成， 而作为引导现有技术中的电容开关模块所需的框架。 在传统的电容开关模块中， 作 为电极帽的部件形成于空白 PCB 上。然而， 依据本发明的实施方式， 通过将传导金属板 130 设置于电容传感器 IC 芯片 150 的上部， 并通过突出件 132 将金属板 130 电连接至电容传感 器 IC 芯片 150 的短输入引脚 155， 而使改进的电容传感器 IC 芯片 150 能够起到传感端的作 用。
如同前述， 传统的电容开关模块通过以下步骤制备 ： (1) 触摸传感器 IC 与 RC 部件 的 PCB SMD， (2) 插入用于电源及信号输出的引脚， (3) 触摸传感器 IC 外部的塑料覆盖及触 摸传感器 IC 的模制， 以及 (4) 插入框架及衬垫。在此， 所需的部件包括触摸传感器 IC 及 RC 部件、 引脚、 塑料盖以及框架。 然而， 依据本发明的实施方式， 传统方法的主要工艺及部件可 以被简化。 首先， 可通过利用改进的电容传感器 IC 芯片 150 而省去第一及第二过程， 即 (1)
触摸传感器 IC 与 RC 部件的 PCB SMD， 以及 (2) 插入用于电源及信号输出的引脚。换言之， 由于传统的 PCB 过程、 插入引脚、 覆盖和模制均通过应用改进的电容传感器 IC 芯片 150 而 完成， 所以不需额外的工艺。此外， 可通过将金属板 130、 基座 140 以及电容传感器 IC 芯片 150 构造为一体而实现现有技术的第三及第四过程， 即， (3) 触摸传感器 IC 外部的塑料覆盖 及触摸传感器 IC 的模制， 及 (4) 插入框架及衬垫。由导电性材料制成的金属板 130 不只作 为传感电极的功能， 还通过被插入基座 140 的上部空间内且与基座 140 连接而提升了电容 传感器 IC 芯片 150 及基座 140。再者， 通过已被执行以减轻施加于电容传感器 IC 芯片部件 上的冲撞并提高可靠性的模制工艺， 形成于基座 140 中的孔或孔洞可被设计为帮助在 IC 芯 片 150 的中部形成的短输入引脚 155 和金属板 130 之间的更有效的连接。
图 3 为依据本发明第二实施方式的电容开关模块的分解透视图。将图 3 与图 2 相 比较， 此第二实施方式的最大区别特征在于省去了第一实施方式中采用的下盖。可以在依 赖于产品的表面结构省略下盖更有利的情况下考虑此种构造。据此， 图 2 中所必须设置的 可穿过槽口 143、 导引凹陷 146 以及锁定突出部 148 均未显示于图 3 中。因此， 依据图 3 所 示的第二实施方式， 安装板 144 需要被设置于相对较低的位置。而且， 在安装板 144 的四个 角落形成用于使电容传感器 IC 芯片 150 的引脚穿过的通孔 200。 虽然以上已为了示例的目的而公开了本发明的优选实施方式， 但显然在不偏离于 本发明的范围和精神的情况下， 本领域技术人员能够进行各种修改、 添加和替换， 而仍处于 权利要求的范围内。