聲波型觸摸檢測裝置的製作方法
2023-09-13 17:17:00
專利名稱：聲波型觸摸檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及聲波型接觸檢測裝置，如超聲波觸摸板。
背景技術：
採用超聲波方式的聲波型接觸檢測裝置被廣泛應用。其應用實例包括個人計算機的操作屏、火車站的自動售票機、設置在便利商店的複印機、以及金融機構的ATM。這些聲波型接觸檢測裝置使用包括設置於玻璃等構成的基底(觸摸板)上的壓電振動器(壓電元件)的換能器(transducer)。這些換能器充當了體波生成部件和用於檢測由接觸觸摸板的手指等散射的聲波的傳感器的作用。通過由絕緣覆蓋物絕緣的線連接換能器和控制電路的控制器。
然而，在基底的周邊被框邊等覆蓋的情形中，由於空間不足，因此很難布線。
正如日本未經審查的專利公開出版物No.6(1994)-324792(第5頁，圖9)所公開的，還存在有其中使用扁平電纜(如柔性印刷電路(FPC))的情形。FPC是其上印刷有電路的柔性板。
在FPC用於與基底連接的情形中，外部電磁波容易進入在FPC上形成的信號電路(信號線)。另外，存在有電磁波從信號線向外部輻射的問題。其原因在於FPC的信號線的結構使得它們基本上暴露於外部。在日本未經審查的的專利公開出版物No.6-324792中使用的FPC的情形中，大於FPC的屏蔽電極覆蓋FPC以此充當了屏蔽構件的作用。然而，由於獨立構件的必要性，這種構造增加了裝置的成本。
發明內容
本發明鑑於上述觀點而提出。本發明的目的在於提供一種低成本的聲波型接觸檢測裝置，該裝置在抗電磁幹擾(EMI)特性方面具有優勢。
本發明的聲波型接觸檢測裝置包含基底，具有傳播聲波的表面；聲波生成部件；反射陣列，用於使產生的聲波沿基底表面傳播；檢測器，用於檢測由接觸基底表面的物體引起的聲波的變化；以及控制器，用於確定物體的幾何坐標；其中聲波生成部件和檢測器的至少一個與控制器之間通過柔性扁平布線連接；並且柔性扁平布線具有其中將接地線設置在信號線的至少一側的布線圖。
柔性扁平布線可包含信號線組，其中布置了多條信號線；以及接地線，位於信號線組的兩側。
除了在基底表面傳播的表面聲波之外，聲波還包括沿基底表面傳過薄基底的超聲波。
聲波生成部件可包括模式轉換單元和超聲波振動器。模式轉換單元可由整體與基底一起形成的多個平行隆起線(ridge)構成。
檢測器可以是轉換器。轉換器可以是粘接於基底後面的類型。另外，轉換器可以是楔形轉換器，其粘接於三稜柱的末端，而三稜柱粘接於基底的前表面。
柔性扁平布線包括FPC和柔性扁平電纜(FFC)。雙股線可用作柔性扁平布線的備選。
在本發明的聲波型接觸檢測裝置中，聲波生成部件和檢測器的至少一個與控制器之間通過柔性扁平布線連接。柔性扁平布線具有其中將接地線設置在信號線的至少一側的布線圖。因此，信號線通過接地線被電磁屏蔽，改進了聲波型接觸檢測裝置的抗EMI特性。另外，在附加屏蔽結構的必要性被排除時，裝置的成本降低。
另外，可採用柔性扁平布線包含其中布置有多條信號線的信號線組的構造；並且接地線位於信號線組的兩側。在這種情形下，使信號線組能夠集中並有效地被屏蔽，從而進一步改進抗EMI特性。這種構造還使得柔性扁平布線小型化。在FPC的成本基本上與其面積成比例時，FPC的小型化還有助於使其成本下降。
圖1是在本發明的聲波型接觸檢測裝置中使用的觸摸板的正面圖。
圖2是說明粘接於基底的FPC的正面圖。
圖3是表示FPC整體的示意性平面圖。
圖4是圖3中由B表示的FPC部分的放大圖。
圖5是與圖1所示相對應的反射陣列的正面圖。
圖6是與圖1所示相對應的模式轉換單元和散射光柵的正面圖。
圖7是反射陣列和散射光柵的局部放大圖。
圖8是反射陣列和散射光柵的另一個局部放大圖。
圖9是散射光柵的可替換形式的放大圖。
圖10是說明散射光柵和反射陣列的相對位置的正面圖。
圖11是從箭頭A的方向看圖1的基底的示意性局部放大圖。
圖12是說明觸摸板的第二實施例的部分放大剖面圖，其中傾斜面在基底邊緣形成並且轉換器安裝在傾斜面上。
圖13是粘接於基底的FFC的正面圖。
圖14是圖13的FFC的局部放大圖。
圖15是FFC的示意性放大剖面圖。
圖16是粘接於基底的FFC的正面圖。
圖17是圖16的FFC的局部放大圖。
圖18是圖16的FFC的示意性放大剖面圖。
具體實施例方式
將參考附圖對聲波型接觸檢測裝置(在下文中，簡稱為「裝置」)的優選實施例進行描述。
圖1是在裝置1中使用的觸摸板3的正面圖。如圖1所示，觸摸板3包含由矩形玻璃板形成的基底2、安裝在基底2上的柔性印刷電路4(FPC)、以及電連接至FPC 4的控制器6。
將FPC 4分支為FPC分支4a和FPC分支4b。FPC分支4a沿著基底2的水平方向(也就是，由箭頭X表示的X軸方向)伸展。FPC分支4b沿著與X軸正交的基底的垂直方向(也就是，由箭頭Y表示的Y軸方向)伸展。用於產生超聲波的轉換器(體波生成部件)8和10被安裝到FPC 4上。另外，充當傳感器的轉換器(檢測器)12和14被安裝到FPC 4上。
包含許多傾斜線16的反射陣列18在基底2的前表面上沿著Y軸於其中的一個側面邊緣44附近形成。包含許多傾斜線20的反射陣列22在基底的另一側面邊緣44處面對著反射陣列18而形成。包含許多傾斜線26的反射陣列28在基底2的上部邊緣24附近沿著X軸形成。包含許多傾斜線30的反射陣列32在基底的下部邊緣45附近面對著反射陣列28而形成。這些反射陣列18、22、28和32的圖案在日本未經審查的專利公開出版物No.61(1986)-239322和2001-14094中被公開。值得注意的是，反射陣列18、22、28和32被總稱為反射陣列33。反射陣列33反射聲波並使其沿著基底2的前表面傳播。
轉換器8、10、12和14粘接於基底2的後面。模式轉換單元78、80、82和84(光柵)在基底2的前表面上、分別與轉換器8、10、12和14相對應的位置處形成。這種構造將參考圖11並將模式轉換單元80作為例子進行描述。圖11是從箭頭A的方向看基底2的示意性局部放大圖。圖11的模式轉換單元80通過在基底2上燒結玻璃膏而形成並且包含多根平行隆起線80a。圖11所示的隆起線80a在與圖紙表面正交的方向上延伸。
隆起線80a的寬度設為400μm並且其高度設為35μm或以上。通過改變隆起線80a之間的間隔，體波被反射的方向改變。在本實施例中，形成帶有間隔的隆起線80a，其導致表面聲波直接在隆起線80a旁邊生成。轉換器10粘接於和模式轉換單元80相對的基底的一側，並且利用焊料與FPC分支4b電連接。
其他模式轉換單元78、82和84具有相同的構造。在這些模式轉換單元當中，由附圖標記78和80表示的模式轉換單元(聲波生成部件)將由發送側轉換器8和10產生的體波轉換成表面聲波。模式轉換單元82和84將已經沿著基底2的前表面傳播的表面聲波轉換成體波。
轉換器10產生頻率接近5.5MHz的超聲波振動(體波)。超聲波振動的傳播由基底2的後面穿過基底2的內部併到達模式轉換單元80。模式轉換單元80將超聲波振動轉換為表面聲波，其在與隆起線80a正交並朝著反射陣列32的方向上傳播(被反射)。表面聲波被反射陣列32的向內傾斜線30反射並沿著基底2的前表面朝向反射陣列28傳播，直至其到達向內傾斜線26。
未被模式轉換單元78和80轉換成表面聲波的體波不會在特定方向上輻射，而是從模式轉換單元78和80開始在所有方向上傳播。如果未轉換的體波部分被傳輸至轉換器12和14，則它們變為妨礙主要信號檢測的亂真波。另外，儘管模式轉換單元78和80被構造成可在正交於其中的隆起線的方向上產生表面聲波，但是已知在非有意的方向上產生了輕微的表面聲波。這些表面聲波也可變為阻礙主要信號檢測的亂真波。如果這些亂真波到達轉換器12和14，則於此產生噪聲信號。
到達反射陣列28的表面聲波被反射，從而朝向模式轉換單元84傳播。到達模式轉換單元84的表面聲波因此被轉換為體波。轉換的體波被傳輸至基底2的後面上的轉換器14，其感測並將其中的振動轉換為電信號。
以相同的方式，由轉換器8產生的超聲波振動(體波)被模式轉換單元78轉換為表面聲波。然後，表面聲波藉助於反射陣列18和反射陣列22到達模式轉換單元82。表面聲波被模式轉換單元82轉換為體波，並被傳輸至轉換器14，其感測並將體波轉換為電信號。
如此，使表面聲波傳過被反射陣列18、22、28和32覆蓋的基底2的前表面的整個區域。因此，如果手指(物體)接觸(觸摸)該區域內的基底2，則被手指阻礙的表面聲波消失或衰減。伴隨表面聲波改變的信號變化從充當傳感器的轉換器12和14被傳輸至連接於此的控制器的定時電路。控制器6確定手指觸摸位置的幾何坐標。
表面聲波被反射陣列33的每條傾斜線16、20、26和30反射。到達每條傾斜線的表面聲波的0.5％至1％因此被反射。剩餘的表面聲波通過並傳輸至鄰近的傾斜線，以使所有傾斜線連續反射表面聲波。
通過散射亂真波減少噪聲的亂真波散射部件(即散射光柵)在裝置1的基底2的前表面上形成。散射光柵包括在圖1中用附圖標記34、36和38表示的矩形部分、由沿著上部邊緣24的傾斜線40和42形成的散射光柵43、以及由沿著側面邊緣44的傾斜線46和48形成的散射光柵49。傾斜線40、42、46和48構造第二反射陣列，其具有不同於反射陣列18、22、28和32的功能。還在散射光柵34、36和38中設置了第二反射鏡陣列(參見圖7)。散射光柵34、36、38、43和49的細節將在稍後討論。值得注意的是，散射光柵將被總稱為散射光柵50。
接下來，將參考圖2、圖3和圖4來描述粘接於基底2的FPC 4。圖2是說明粘接於基底2的FPC 4的正面圖。儘管FPC 4粘接於基底2的後面，但是為方面起見用實線繪製。值得注意的是，在圖2中省略了反射陣列33和散射光柵50。圖3是表示FPC 4整體的示意性平面圖。圖4是圖3中由B表示的FPC 4部分的放大圖。如圖3和圖4所示的FPC 4對應於其中從圖2的基底2的後面看到的狀態。
如圖3和圖4所示，分別與轉換器(傳感器)12和14對應的電極52和54設置在FPC 4的一端。電極52和54由上面通過焊接、導電粘接劑(如銀膏)或各向異性導電粘接劑連接至轉換器12和14。也就是，轉換器12和14位於FPC 4和基底2的後面之間。FPC4由前述的FPC分支4a和4b以及用於連接控制器6的連接線4c構成。
連接線4c和FPC分支4a具有相同的長度並且整體形成一條帶(參見圖3)。穿孔56在連接線4c和FPC分支4a之間形成，以此使兩者分離。用於連接轉換器8的電極58在與設置電極52處相對的FPC分支4a的末端形成。用於連接控制器6的電極60在鄰近電極58的連接線4c的末端形成。用於連接轉換器10的電極62在與設置電極54處相對的FPC分支4b的末端形成(參見圖3)。
如圖4所示，連接線4c的印刷布線64包含十條印刷線64a、64b、64c、64d、64e、64f、64g、64h、64i和64j。信號線組由四條印刷線(信號接收線)64d、64e、64f和64g構成，它們被連接到轉換器(傳感器)12和14。在這裡，重要的是接地線64c和64h設置在信號線組的任一端。
連接到發送轉換器8和10的信號線64b和64i分別設置於鄰近接地線64c和64h。另外，接地線64a和64j分別設置於鄰近信號線64b和64i，並在其外側。這種構造導致所有信號線分別被由接地線64c和64h包圍的信號接收線64d、64e、64f和64g以及由接地線64c和64a包圍的信號傳輸線64b和64i以及接地線64h和64j所屏蔽。這種關係同樣在FPC分支4a和4b中維持。按照這種構造，由印刷線64b、64d、64e、64f、64g和64i組成的信號線組幾乎不可能受外部電磁波的影響。同時，還獲得電磁波幾乎不可能向外輻射的結果。在FPC 4沿著基底2伸展很長距離的情形中，上述構造在改進抗EMI特性方面尤其有效。
值得注意的是，在圖4中FPC分支4b的彎曲線用附圖標記66和68表示。FPC分支4b在朝向圖4圖紙表面的方向上沿著彎曲線66彎曲。然後，FPC分支4b再次在遠離圖4圖紙表面的方向上沿著彎曲線68彎曲，以使電極62(參見圖3)面向轉換器10。在圖2中，彎曲部分用附圖標記69表示。如此，FPC分支4b沿著基底2的側面邊緣44布置。值得注意的是，FPC 4通過粘接劑(圖中未示出)等被固定於基底2上。
接下來，將參考圖5對反射陣列33的布置進行描述。圖5是與圖1所示相對應的反射陣列33的正面圖。圖5省略了用於散射亂真波的散射光柵34、36、38等。反射陣列18、22、28和32的每條傾斜線16、20、26和30以45°角傾斜。傾斜線16、20、26和30被配置成可朝向反射陣列反射表面聲波，反射陣列通過基底2面對著表面聲波。通過絲網印刷等在基底2的前表面上印刷變成膏狀的鉛玻璃細粒、然後以將近500℃燒結形成反射陣列33。值得注意的是，用附圖標記25表示的基底2的轉角在圖5中被部分說明。另外，UV可固化的有機墨或者在這裡作為填料添加以此改進其中反射特性的、具有金屬顆粒的有機墨可用作反射陣列材料。
傾斜線16、20、26和30之間的間隔減少，即布置的傾斜線的密度越高，它們距離發送側轉換器8和10就越遠。這是因為表面聲波的強度隨著它們通過傾斜線16、20、26和30而衰減。因此，採用上述構造補償均勻地沿著基底2的前表面傳播的表面聲波的衰減是必要的。值得注意的是，反射陣列22和28分別設置於基底的上部邊緣24和側面邊緣44(參見圖1)的稍微內側。這使得散射光柵50的傾斜線40、42、46和48(稍後將描述)可設置在反射陣列22和28的外側。
接下來，將參考圖6描述充當亂真波散射部件的散射光柵50。圖6是與圖1相對應的正面圖，示出的是散射光柵50連同模式轉換單元78、80、82和84。組成第二反射陣列的傾斜線40和42在基底2的上部邊緣24附近以相互反向的角度形成。傾斜線的角度使得它們朝向基底2的中心部分接近垂直，並且朝向其邊緣逐漸減小。以相同的方式，組成第二反射陣列的另外的傾斜線46和48以相互反向的角度伴隨逐漸變化的角度形成。如此使得亂真波未以相同的方向被反射而是被散射。
傾斜線40、42、46和48位於傳統觸摸板中線帶(tape)等所粘附的區域。也就是，形成傾斜線40、42、46和48以代替傳統觸摸板的線帶。到達這些區域的亂真波被傾斜線40、42、46和48漫反射以使它們沒有被傳播至轉換器(傳感器)12和14。超聲波振動能量的衰減率根據超聲波的頻率、振動模式和玻璃類型而有所不同。頻率為5.5MHz的表面聲波的強度在沿著鈉鈣玻璃製成的典型基底2傳播40cm之後衰減到其初始強度的1/10。因此，在漫反射的亂真波於基底2上被反射時它們快速衰減並消失。
以除45°或-45°之外的角度傾斜的多條分離的隆起線(即傾斜線)形成於矩形散射光柵34、36和38處。隆起線的形狀將參考圖7和圖8來描述。圖7是散射光柵36和反射陣列33的局部放大圖。圖8是散射光柵38和反射陣列33的局部放大圖。圖7清楚地表示散射光柵36的傾斜線36a的取向角度不同於反射陣列18和32的取向角度。同樣地，圖8清楚地示出了由陡峭的傾斜線38a組成的散射光柵38。
這些散射光柵36和38還起到漫反射以45°或-45°之外的角度沿著基底2的前表面向外傳播的亂真波的作用。散射光柵34(儘管未詳細說明)具有相同的結構和功能。在各自對應的散射光柵36和38內，傾斜線36a和38a可以是平行的或具有逐漸變化的角度。散射光柵34和38還起到阻擋在除預定方向以外的方向上傳播的表面聲波路徑的作用，以使它們未到達轉換器(傳感器)12和14。
利用變成膏狀的鉛玻璃顆粒並以與反射陣列33相同的方式在基底2上印刷散射光柵50。因此在形成反射陣列33的同時可印刷散射光柵50。這改進了生產能力並降低了製造成本。
散射光柵36和38的傾斜線36a和38a由多根隆起線形成。然而，散射光柵不限於由隆起線形成，各種修改都是可能的。圖9示出了散射光柵的可替換構造。圖9是散射光柵的可替換形式的放大圖。這個散射光柵51由許多的凸起51a構成，這些凸起51a在平面圖中為菱形。到達散射光柵51的亂真波被衰減同時因此在形成的區域內分別被凸起51a反射。凸起的形狀不限於菱形並且可以是任何想要的形狀，如矩形、三角形、其他多邊形、或橢圓形。
圖10是說明在基底2的前表面上形成的散射光柵50和反射陣列33的相對位置的正面圖。圖10清楚地說明了傾斜線40和42位於反射陣列28的外側並且傾斜線46和48位於反射陣列22的外側。散射光柵34、36和38被定位成以使通過反射陣列33未被反射的表面聲波在與其中反射陣列33反射表面聲波的方向不同的方向上被反射。
具體地說，比如，由轉換器8和模式轉換單元78產生的表面聲波在通過反射陣列18時被反射陣列18朝向反射陣列22反射。沒有被反射陣列18反射的表面聲波到達散射光柵36。如圖7所示，散射光柵36起到朝向基底2的外側反射表面聲波的作用。也就是，散射光柵36以和主要方向相對的方向反射表面聲波，以使將引起噪聲的超聲波振動不會到達轉換器(傳感器)12。
沿著基底2的邊緣形成的傾斜線40、42、46和48被構造成以此漫反射並衰減沿著基底2的前表面傳播的體波。通常，體波被模式轉換單元78和80轉換成表面聲波。然而，沒有被100％轉換的體波在除預定方向之外的方向上傳播。因此，傾斜線40、42、46和48被用來衰減這些亂真體波。
另外，表面聲波在被模式轉換單元78和80轉換之後在除預定方向之外的方向上傳播。傾斜線40、42、46和48還漫反射這些雜散的表面聲波以使它們在不同方向上被散射。亂真超聲波振動到達轉換器(傳感器)12和14引起噪聲的風險被這種漫反射降低。
在圖10中，海豚的圖片82被印在傾斜線40和42之間並且還印在傾斜線46和48之間。圖片82在降低噪聲方面也是有效的。圖片82具有彎曲的輪廓。到達圖片82輪廓的體波或雜散表面聲波在不同方向上被反射並被衰減。可利用任何圖片只要其中的輪廓組成了曲線或具有導致亂真波在不同方向上被漫反射的角度即可。另外，可將圖案印刷在基底2的這些部分上。
接下來，將參考圖12描述本發明裝置的第二實施例。圖12是觸摸板的局部放大圖，其中傾斜面在玻璃基底的邊緣處形成，並且轉換器被安裝在傾斜表面上。面向上的傾斜面94沿著這個第二實施例的觸摸板92的基底90邊緣的整個長度形成，其與前面實施例的上部邊緣24和側面邊緣44相對應。橫截面為三角形的轉換器98(楔形轉換器)粘接於傾斜面94。FPC 96粘接於基底90的後面90a。FPC 96的一部分96a向外伸展並藉助於電極99被連接至轉換器98。值得注意的是，在圖12中，附圖標記97表示壓電元件，其是轉換器98的一部分。轉換器98可以是發送轉換器或接收轉換器。另外，可將FPC 96可選地設置在傾斜面94上。
在這個第二實施例的觸摸板92上，在轉換器98是發送轉換器的情形中，因此產生的超聲波振動如箭頭95所示沿著傾斜面94向上傳播，然後沿著基底90的前表面90b傳播。沿著前表面90b傳播的聲波通過與手指等接觸而被改變。檢測變化並且以和前面實施例中相同的方式來確定觸摸的位置。在圖12說明的實施例中，轉換器98設置在基底90的傾斜面94上。因此，轉換器98不會從基底90中突出出來並且很容易被容納進框邊內，即使基底90的周邊被框邊等覆蓋。
接下來，將參考圖13至圖15描述本發明裝置的第三實施例。裝置的第三實施例在其中的觸摸板103上使用柔性扁平電纜(下文中簡稱為「FFC」)。值得注意的是，與第一實施例所共有的部分用相同的附圖標記來表示。圖13是附加到基底2的FFC 100的正面圖。圖14是圖13的FFC 100的局部放大圖。圖15是FFC 100的示意性放大剖面圖。如圖15所示，FFC 100包含三個扁平線形導體。三個扁平線形導體為兩條基本平行的信號線104和104以及在兩條信號線104之間設置的、基本與之平行的接地線102。信號線104和接地線102被扁平絕緣體106所覆蓋，因此使其互相絕緣。按照這種構造，信號線104通過接地線102被屏蔽。
絕緣體106的外部周邊被導電膜108(如鍍銅)所覆蓋，其藉助於連接部分108a與接地線102電連接。按照這種構造，除接地線102之外，兩條信號線104還通過膜108被屏蔽，進一步改進了抗EMI特性。膜108被絕緣的外部覆蓋物110所覆蓋和保護。
如圖13和14所示，以這種方式構造的兩條FFC 100被用於基底2上。也就是，FFC 100a設置在基底2的上部邊緣24，FFC 100b設置在側面邊緣44。FFC 100a和FFC 100b藉助於剛性電路板112被連接。電連接器114被安裝到剛性電路板112上。電連接器114起到藉助於部分用虛線示出的FFC 100建立與控制器6的電連接的作用。FFC 100b的方向通過從側面邊緣44向上部邊緣24的摺疊而改變。轉換器12和14藉助於導體116和116被連接至剛性電路板112。轉換器8和10藉助於焊接被分別電連接至FFC 100a和100b的遠端。FFC 100、轉換器8、10、12和14以及剛性電路板112粘接於基底2。值得注意的是，剛性電路板112可用FPC來代替。連接電連接器114和連接器6的布線不限於FFC 100。可交替使用FPC、雙股線(稍後將要描述)、或者去掉了圖15所示的導電膜108和絕緣外部覆蓋物110的FFC，即FFC包含接地線102、信號線104和絕緣體106。
接下來，將參考圖16至圖18描述本發明裝置的第四實施例。第四實施例的觸摸板133使用了FFC的可替換形式。圖16至圖18分別與圖13至圖15相對應。圖16是附加到基底的FFC 130的正面圖。圖17是圖16的FFC 130的局部放大圖。圖18是圖16的FFC130的示意性放大剖面圖。如圖18所示，FFC 130包含兩個扁平導體。兩個扁平導體為信號線132和接地線134，它們被布置成相互平行。信號線132和接地線134的周邊被絕緣體136所覆蓋。絕緣體136還被外部覆蓋物138所覆蓋，儘管這個外部覆蓋物138並不總是必要的。在這個實施例中，已經省略了前面圖13至圖15所說明的實施例的膜108。然而，信號線132處於被接地線134所屏蔽的狀態。
FFC 130包含粘接於基底2的上部邊緣24的FFC 130a以及粘接於側面邊緣44的FFC 130b。FFC 130a和FFC 130b藉助於剛性電路板140被電連接。剛性電路板140包含沿著上部邊緣24的主體140a以及朝著側面邊緣44伸展的臂部140b。FFC 130a通過焊接被連接到主體140a。FFC 130b被連接至臂部140b。轉換器12和14分別藉助於FFC 130c和FFC 130d被連接至剛性電路板140。用於藉助於FFC 130連接剛性電路板140和控制器6的連接器142被安裝到剛性電路板140上。值得注意的是，在圖17中只是用虛線部分地示出了FFC 130，並且省略了控制器6。值得注意的是，剛性電路板140可用FPC來代替。用於連接電連接器142至剛性電路板的布線可以是作為FFC 130的備選的FPC或雙股線。
在圖13至圖18示出的第三和第四實施例中，只有小片的剛性電路板112和140、或FPC是必要的。因此，可利用材料的堆積，從而改進了有效性並降低了成本。因此，結合將便宜的FFC用於布線較長部分的效果，根據第三和第四實施例的裝置的成本可總體上被降低。在使用剛性電路板112和140的情形中，要求將分離的導體(如FFC 130)另外連接至轉換器8、10、12和14。然而，在用FPC代替剛性電路板112和140的情形中，可將轉換器8、10、12和14直接焊接於此。
具有極小橫截面積的布線(如AWG 40的布線(直徑約為0.5mm)，即雙股線)可用來代替FFC 100和130。雙股線是包含彼此絕緣的、一對絞合或平行導體的單線。當其中的直徑非常小時，雙股線不會明顯突出，即使它們被設置在基底2的表面上。雙股線的導體對包含單線以及彼此鄰近的接地線。因此通過該結構可獲得屏蔽效應。
上面已經對本發明的實施例進行了詳細地描述。然而，本發明不限於上述的實施例。例如，利用氫氟酸通過蝕刻可形成散射光柵50。利用雷射、噴砂或切削通過化學或物理切除過程也可形成散射光柵50。換句話說，通過凹槽而不是凸起可形成散射光柵50。
在上述的第一、第三和第四實施例中，已經對其中使用具有模式轉換單元78、80、82和84的所謂「光柵類型」的表面聲波生成部件的情形進行了描述。然而，本發明不限於利用這種類型的表面聲波生成部件的裝置。例如，本發明可適用於藉助於圖12所示的、使用丙烯酸稜柱的楔形轉換器產生表面聲波的聲波型接觸檢測裝置。本發明還可適用於既無光柵也無楔形、而是使用在超聲波振動器上形成的一對梳狀電極的聲波型接觸檢測裝置。在這種情形下，在超聲波振動器的邊緣方向上而不是在其厚度方向上傳輸超聲波振動。因此，可將超聲波振動器設置在與模式轉換單元78、80、82和84相同的表面上。
可利用任何期望的粘接劑將本發明中使用的FPC 4粘接於基底2上。然而，優選地利用紫外線固化粘接劑來粘接壓電振動器。這使得轉換器8、10、12和14的位置能夠相對於模式轉換單元78、80、82和84來調節，以此在導致粘接的紫外線照射之前確定表面聲波的最佳發生。
如上所述，亂真波散射部件可以是導致漫反射和衰減的類型。值得注意的是，在上述實施例中，所設置的兩個轉換器(傳感器)12和14彼此鄰近。然而，轉換器(傳感器)12和14可與發送轉換器8和10變換位置，以使它們的位置互相分離。如此，在表面聲波從轉換器12或14中洩漏時，因為另外的轉換器14或12彼此不接近，因此由另外的轉換器拾取的噪聲被抑制。另外，可縮短從控制器6至發送轉換器8和10的電路徑。因此，可抑制來自電路徑的亂真波，即電磁波的發射。
權利要求
1.一種聲波型接觸檢測裝置，包含基底，具有傳播聲波的表面；聲波生成部件；反射陣列，用於使產生的聲波沿著所述基底的表面傳播；檢測器，用於檢測由接觸所述基底的表面的物體引起的聲波的變化；以及控制器，用於確定所述物體的幾何坐標；其中所述聲波生成部件和所述檢測器的至少一個與所述控制器之間通過柔性扁平布線連接；並且所述柔性扁平布線具有其中將接地線設置在信號線的至少一側的布線圖。
2.如權利要求1所述的聲波型接觸檢測裝置，其中所述柔性扁平布線包含信號線組，其中多條所述信號線被布置；以及接地線，位於所述信號線組的兩側。
3.一種聲波型接觸檢測裝置，包含基底，具有傳播聲波的表面；發送側轉換器，被安裝在所述基底上；模式轉換單元，用於將由所述轉換器產生的體波轉換成聲波，所述模式轉換單元被安裝到與所述轉換器相對應的所述基底的表面上；反射陣列，用於使產生的聲波沿著所述基底的表面傳播；檢測器，用於檢測由接觸所述基底的表面的物體引起的聲波的變化；以及控制器，用於確定所述物體的幾何坐標；其中所述轉換器和所述檢測器的至少一個與所述控制器之間通過柔性扁平布線連接；並且所述柔性扁平布線具有其中將接地線設置在信號線的至少一側的布線圖。
4.一種聲波型接觸檢測裝置，包含基底，具有傳播聲波的表面；發送側轉換器，被安裝在所述基底上；模式轉換單元，用於將由所述轉換器產生的體波轉換成聲波，所述模式轉換單元被安裝到與所述轉換器相對應的所述基底的表面上；反射陣列，用於使產生的聲波沿著所述基底的表面傳播；檢測器，用於檢測由接觸所述基底的表面的物體引起的聲波的變化；以及控制器，用於確定所述物體的幾何坐標；其中所述轉換器和所述檢測器的至少一個與所述控制器之間通過雙股線連接；並且所述雙股線是其中接地線設置在信號線附近的雙股線。
5.如權利要求3所述的聲波型接觸檢測裝置，其中所述基底還包含在其邊緣處的傾斜面；以及所述轉換器被安裝在所述傾斜面上。
6.如權利要求4所述的聲波型接觸檢測裝置，其中所述基底還包含在其邊緣處的傾斜面；以及所述轉換器被安裝在所述傾斜面上。
7.如權利要求3所述的聲波型接觸檢測裝置，其中所述柔性扁平布線是柔性印刷電路(FPC)。
8.如權利要求5所述的聲波型接觸檢測裝置，其中所述柔性扁平布線是柔性印刷電路(FPC)。
9.如權利要求3所述的聲波型接觸檢測裝置，其中所述柔性扁平布線是柔性扁平電纜(FFC)。
10.如權利要求3所述的聲波型接觸檢測裝置，其中所述柔性扁平布線是柔性扁平電纜(FFC)。
全文摘要
柔性印刷電路(FPC)(4)被構造為兩個FPC分支(4a、4b)和連接到控制器(6)的連接線(4c)。連接線的印刷布線包括十條印刷線(64a、64b、64c、64d、64e、64f、64g、64h、64i、64j)。中間四條印刷線是信號接收線(64d、64e、64f、64g)，它們被連接到兩個轉換器(傳感器)(12、14)。接地線(64c、64h)設置在四條信號接收線的兩側。兩條外側信號線(64b、64i)設置在接地線附近，並且分別朝向外側。另外，兩條接地線(64a、64j)設置在外側信號線的附近，並且分別在其外側。這種構造導致所有信號線的屏蔽。這種關係同樣在FPC分支中維持。
文檔編號H05K1/02GK1906566SQ200480039815
公開日2007年1月31日 申請日期2004年11月10日 優先權日2003年11月12日
發明者田中芳和, D·沙爾夫, C·迪尤斯 申請人:泰科電子有限公司