具体实施方式

下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

图1为现有技术中双钢片模组的结构示意图，双钢片模组成本低，结构简单，但通道之间的排布间距小，模组灵敏度低，难以保证整机感应效果。图2是现有技术中高密度压阻硅片叠层模组的结构图，包括硅板及贴合在硅板上的金属薄膜10，金属薄膜10设有多个压感模组，如图3所示，每一压感模组集成四个区域的压阻族群，每个压感模组内部有四个一组的差分通道感应压力大小。根据图3所示的压感模组结构图可知，高密度压阻硅片叠层模组具有较高的灵敏度，但整体电阻排布密集，成本高，而且需要多组差分线避让模组通道，模组端出线复杂。

基于此，本申请提出新的按键模组。

下面结合图4-图8描述根据本申请实施例的按键模组的结构。

如图4所示，本申请实施例提供一种按键模组，其包括金属薄膜10及基板20，金属薄膜10贴合安装于基板20的一侧。金属薄膜10设有若干压感模组11，如图5所示，每一压感模组11包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R4。第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4电连接以形成惠斯通电桥。如图6所示，基板20设有若干通孔21作为检测通道，每一压感模组11对应于一个通孔21。一个压感模组11和对应的通孔21形成一个压感检测通道。

采用金属薄膜10和基板20设置叠层，相比于图2所示出的高密度压阻硅片叠层模组不会增加模组的厚度。同时将烦杂的电阻群族调整为第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4形成的惠斯通电桥，根据每个压感检测通道在横向和切向上的形变改变阻值大小进而获得变化的电压输出信号，将电压输出信号传递至形变模型以检测压力大小。

根据本申请实施例提供的按键模组，相比于图2所示出的高密度压阻硅片叠层模组不会增加模组的厚度，而且第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4形成的惠斯通电桥，每一惠斯通电桥搭配两条的电压输出线和一条参考电压线即可进行检测，降低整体模组布线的难度。

具体的，第一电阻R1和第二电阻R2电连接，在第一电阻R1和第二电阻R2之间产生第一电压信号，第三电阻R3和第四电阻R4电连接，在第三电阻R3和第四电阻R4之间产生第二电压信号，第一电阻R1和第二电阻R2沿第一方向排布，第三电阻R3和第四电阻R4沿第二方向排布，第一方向与第二方向垂直。

基于形变电阻检测按键模组的压力，需要保证内部电阻出现相反方向的形变量值，若不能出现相反方向的形变量值则需要形变速率有相应差异。根据图7所示的惠斯通电桥检测原理可知，R1和R3必须同时变大，且R2和R4需要有与R1、R3变大相对差异性的形变趋势，如此才可以在输出端检测到差分电压。

式中，U₀为参考电压；第一电阻R1和第二电阻R2电连接，在第一电阻R1和第二电阻R2之间产生第一电压信号ANN；第三电阻R3和第四电阻R4电连接，在第三电阻R3和第四电阻R4之间产生第二电压信号ANP。

对应于圆形通孔，金属薄膜对应于圆形通孔形成圆形膜片，圆形膜片承受均匀压强q时，圆形膜片的形变大小可以表示为：

其中，q为按压作用表面的压强，a为按压后金属薄膜形变所形成的弯曲面中心与最远端的距离，r为按压后金属薄膜形变所形成的弯曲面的半价，D为圆形膜片抗弯刚度。

式中，E为杨氏弹性模量，h为圆形膜片的厚度，ν为金属薄膜所用材料的泊松比。

用大小为F的作用力按压后，作用在圆形膜片表面的作用力F转化的压强q，并在圆形膜片上产生的切向形变量与径向形变量分别为：

由上式可知切向量变程度较径向量变程度具有相对应的差值，且其间差值关系随按压力值的增加而变大。因此将形变电阻放置于金属薄膜的切向与径向位置，即可使用惠斯通电桥检测应变阈值。

图5为本申请实施例提供的按键模组中每个压感模组的结构图。在金属薄膜上按照图5所示的电阻排布方式印刷每一压感模组。

本申请实施例提供的按键模组，如图8所示，在基板20上设置通孔21，为每个压感模组压合留出形变空间。每次按压，由于第一电阻R1、第二电阻R2两个切向电阻和第三电阻R3、第四电阻R4两个径向电阻的形变变曲张程度的不同可以得到不同大小的差分输出信号，进而检测压力大小。

可选的，基板20为硅板。如图6所示，若干通孔21沿基板20呈方形阵列排布。其中，灼刻基板形成通孔21。

本申请实施例还提供一种电子设备，包括如上所述的按键模组。基板上贴合单层金属薄膜，基于惠斯通电桥的电阻检测机制检测每一压感检测通道按压形变量，进而检测压力大小，每个压感模组仅需要两条差分输出线和一条参考电压输入线，简化走线。

传统方案中，如图9所示，在基板20上下两侧分别设置金属薄膜10。按压时，如图10所示，上表层的应变电阻R和下表层的应变电阻R0发生形变，根据应变电阻R和应变电阻R0的长度变化量实现压力检测，该方案虽然比本申请提供的按键模组厚，但传统方案中的应变电阻的长度相对变化量值更大，对应的原始模拟信号量也越多，单通道灵敏度更高。

基于上述按键模组形变量程有限的情况，本申请实施例提供另一种按键模组。下面结合图11至图15描述根据本申请又一实施例提供的按键模组的结构。

本申请实施例提供的另一种按键模组，应用于电子设备，如图11所示，该按键模组包括上极板30、基板20及下极板40。上极板30位于基板20的一侧，下极板40位于基板20的另一侧，基板20设有若干通孔21作为检测通道，下极板40为电子设备的金属中框100。上极板30、下极板40和若干通孔21形成多个电容检测通道，每个电容检测通道对应一个通孔21。

图12为电容检测机理。如图12所示，两个极板之间的间距为D，当极板件形成充满电荷Q时，两极板间拥有恒定的电势能。这时电容影响仅取决于：

式中，ε为极板间介质的介电常数，S为两极板的正对面积。

由上式可知，极板间的电容值与间距D成负相关，与极板的正对面积S成正相关。直接利用纵向按压检测两极板间距的形变量值，即可映射按压强度的大小。

本申请实施例提供的按键模组，选用电子设备的金属中框100作为参考极板，相比于图4所示的按键模组，整个叠层厚度无需增加。每个通道受到按压作用时，金属中框100作为固定极板保持位置不变，位于基板20上的金属薄膜被按压进入通孔21内，如图11所示，按键前后，金属薄膜的谷底与金属中框100之间的间距D1发生改变，利用改变量确定压力大小。

在一些实施例中，上极板30具有若干按压区域，每一按压区域包括检测区及参考区，检测区对应于一通孔并与金属中框100形成检测电容C1，参考区位于通孔旁并与金属中框100形成参考电容C0。如图13所示，为检测电容C1增加一个固定不变间距的参考电容C0，进而可根据按压前后极板之间间距的变化，推导出按压前后电容的变化。电容变化量为：

本申请实施例借助参考电容保证整体模组的灵敏度，避免出现零偏、弹性回塑程度不一致等问题。

如图14所示，每一检测通道仅需要设置检测电容输出通道和参考电容输出通道两条线，进一步简化走线，降低成本。同时利用检测电容和参考电容确定压力大小，相比于图4所示的按键模组，提升了按压量程。

通常，电子设备包括顺次叠放的显示层、控制层、散热铜箔300、预压泡棉200以及盖板。可选的，上极板30为金属薄膜或电子设备的散热铜箔300。其中，采用电子设备的散热铜箔300作为上极板30时，无需再另外添加金属薄膜，从而有助于减小整体叠层的厚度。

为消减叠层厚度，采用电子设备的预压泡棉作为基板20，在预压泡棉200上设置通孔作为检测通道。在一些实施例中，如图15所示，采用电子设备的预压泡棉200作为基板20，采用电子设备的散热铜箔300作为上极板30，此时无需另外设置硅板作为基板也无需再设置金属薄膜作为上极板，最大程度减小叠层的厚度。

本申请实施例还提供一种电子设备，其包括如上所述的按键模组。该电子设备以金属中框100为下极板，基于压容检测压力，相比于前述基于惠斯通电桥的电阻检测压力的结构方式，在不增加叠层后的情况下进一步简化出线方式，降低成本，实现高灵敏度的同时保证较大的按压量程。另外，电子设备采用电子设备的预压泡棉200作为基板20并采用电子设备的散热铜箔300作为上极板30，从而缩减整体叠层的厚度，将压感功能内嵌至整机屏幕中。

本申请实施例公开的电子设备可以是手机、单反相机、监控相机等，当然，本申请实施例公开的电子设备还可以为其他种类的电子设备，本申请实施例不做具体限定电子设备的具体种类。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。