# 一种智能笔电池供电的压触式导电结构

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## 著录项目

| 项目 | 内容 |
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| **申请号** | （待填写） |
| **申请日** | （待填写） |
| **申请人** | 深圳自然写科技有限公司 |
| **发明人** | 徐佳宏 |
| **地址** | 广东省深圳市 |
| **分类号** | G06F 3/0354；H01R 4/48；H05K 1/14 |
| **专利类型** | 发明专利 |

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## 摘要

本发明涉及一种智能笔电池供电的压触式导电结构，属于智能书写工具技术领域。所述智能笔的电池电源PCB板上设有正负极压触点，利用电池平压在智能笔镜头FPC柔性线路板上的结构力，使电源PCB板的正负极压触点与FPC柔性线路板上对应的导电触盘直接压触导电，FPC柔性线路板再连接至智能笔主PCBA，实现电池到PCBA的供电通路。本发明取消了传统电源连线和电源接插件，利用电池自身重力与笔身内部结构的夹持力实现可靠的压触导电，使电源结构更简洁、系统可靠性更高、PCBA空间更节省、装配更简单。

**关键词**：智能笔；压触式导电；电源PCB板；FPC柔性线路板；无接插件；电池供电

**摘要附图**

```plantuml
@startuml
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title 图1 智能笔电池供电压触式导电结构

rectangle "电池 (A1)" as Bat
rectangle "电源PCB板 (A2)\n正极压触点(A21)\n负极压触点(A22)" as PCB
rectangle "FPC柔性线路板 (A3)\n正极导电触盘(A31)\n负极导电触盘(A32)" as FPC
rectangle "主 PCBA (A4)" as PCBA

Bat -down-> PCB : 电连接
PCB -down-> FPC : 压触导电

note right of PCB
  利用电池平压于FPC的\n既有结构力
  无需额外弹片或夹具
end note

FPC -down-> PCBA : FPC线路传输
@enduml
```

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## 权利要求书

**权利要求 1**

一种智能笔电池供电的压触式导电结构，其特征在于，包括：

- 电池（A1），所述电池（A1）安装于智能笔笔身内部；
- 电源PCB板（A2），所述电源PCB板（A2）设置于电池（A1）端面，与电池的正负极电连接；所述电源PCB板（A2）的朝向FPC一侧表面设有正极压触点（A21）和负极压触点（A22）；
- FPC柔性线路板（A3），所述FPC柔性线路板（A3）为智能笔镜头模组的柔性线路板，其上设有与正极压触点（A21）和负极压触点（A22）位置对应的正极导电触盘（A31）和负极导电触盘（A32）；所述FPC柔性线路板（A3）的另一端连接至智能笔主PCBA（A4）；

其中，电池（A1）在笔身内部结构的约束下平压于FPC柔性线路板（A3）上方，电源PCB板（A2）的正极压触点（A21）与FPC柔性线路板（A3）的正极导电触盘（A31）直接压触导电，负极压触点（A22）与负极导电触盘（A32）直接压触导电，电池电源经FPC柔性线路板（A3）传输至主PCBA（A4），形成无电源连线、无电源接插件的供电通路。

**权利要求 2**

根据权利要求 1 所述的结构，其特征在于，所述正极压触点（A21）和负极压触点（A22）为电源PCB板（A2）表面的裸露铜焊盘或镀金焊盘，呈凸起状，凸起高度为 0.1～0.5mm，保证与FPC导电触盘的可靠压触接触。

**权利要求 3**

根据权利要求 1 所述的结构，其特征在于，所述FPC柔性线路板（A3）的正极导电触盘（A31）和负极导电触盘（A32）为FPC表面的裸露铜箔区域或镀金区域，面积大于对应压触点面积，为压触接触提供对位容差。

**权利要求 4**

根据权利要求 1 所述的结构，其特征在于，所述电池（A1）通过笔身内壁的限位结构定位，电池自身重力与笔身内部夹持力共同作用于电源PCB板（A2），使正负极压触点始终保持与FPC导电触盘的紧密压触状态。

**权利要求 5**

根据权利要求 1 所述的结构，其特征在于，所述正极压触点（A21）与负极压触点（A22）在电源PCB板（A2）上的间距大于 2mm，防止正负极之间因导电异物短路。

**权利要求 6**

一种利用权利要求 1～5 中任一项所述结构的智能笔电池供电方法，其特征在于，包括以下步骤：

- S1：将电池（A1）安装于笔身内部，电源PCB板（A2）位于电池端面，正负极压触点朝向FPC柔性线路板（A3）方向；
- S2：合拢笔身，笔身内部限位结构将电池（A1）压紧，电源PCB板（A2）的正负极压触点与FPC柔性线路板（A3）的正负极导电触盘直接压触导电；
- S3：电池电源经正负极压触点、FPC导电触盘、FPC线路传输至主 PCBA（A4），完成供电通路建立，无需任何电源连线和接插件。

**权利要求 7**

根据权利要求 1 所述的结构，其特征在于，所述正极压触点（A21）和负极压触点（A22）为PCB表面裸露镀金焊盘，凸起高度约 0.3mm，两个压触点间距大于 2mm 防止正负极之间因导电异物短路；FPC导电触盘面积略大于对应压触点面积，提供约 0.5mm 的对位容差，装配时压触点与导电触盘局部对齐不需精确定位。

**权利要求 8**

根据权利要求 1 所述的结构，其特征在于，所述电池（A1）自身重量在 3～8g 范围内，合拢笔身后笔身内壁限位结构与电池自身重力共同提供充分压触力，保证在智能笔各种使用姿态下压触点与导电触盘持续可靠接触，不需额外弹片、弹簧或夹具。

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## 说明书

### 技术领域

本发明属于智能书写工具技术领域，具体涉及一种智能笔中利用电池平压于镜头FPC柔性线路板的结构，通过电源PCB板上的正负极压触点与FPC导电触盘直接压触导电实现电池供电的无接插件导电结构。

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### 背景技术

智能点阵笔内置电池为笔内PCBA供电，PCBA上集成了镜头模组、主控芯片等核心器件。

**现有技术方案：电源连线 + 接插件**

现有智能笔的电池供电方式通常为：电池引出正负极电源连线，连线末端焊接电源接插件（公头），插入PCBA上对应的电源接插座（母座），实现电池到PCBA的电连接。

**该方案存在以下问题：**

1. **电源连线增加复杂度：** 电池引出的电源连线需在狭小的笔身内部走线和整理，增加了内部布线复杂度和装配难度。
2. **接插件降低可靠性：** 电源接插件（公头与母座）在智能笔长期使用和振动环境下存在松动、接触不良的风险，降低系统供电可靠性。
3. **接插件占用PCBA空间：** 电源接插座焊接在PCBA上占用宝贵的板面空间，而智能笔的PCBA面积极为有限，接插座挤占了其他功能器件的布局空间。
4. **装配工序复杂：** 装配时需要将电源连线接插件对准并插入PCBA接插座，在笔身狭小空间内操作困难，增加装配工时和不良率。

本发明针对上述问题，提出一种利用电池平压在FPC柔性线路板上的结构实现压触导电的新型供电方案。

**现有相关技术文献：**

[文献1] CN215499292U，一种电子笔的电池连接结构，公开了电池弹片触点连接方式，使用独立弹片触点而非利用FPC导电触盘，需额外弹片元件，未能充分利用电池平压于FPC的既有结构力，也无法取消电源接插件。

[文献2] CN213441182U，一种3D绘图笔可拆卸电池包，公开了可拆卸电池包通过弹性触点与笔体FPC导电连接的方案，但弹性触点独立于FPC，非利用电池平压于FPC的结构力实现压触导电，也未取消电源接插件。

[文献3] CN217767397U，一种智能笔模组结构，公开了FPC连接镜头与PCBA的方案，但FPC仅传输数据信号，未利用FPC导电触盘传输电源，未将电池电源PCB板上的压触点与FPC导电触盘进行压触导电。

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### 发明内容

#### 发明目的

本发明的目的在于提供一种智能笔电池供电的压触式导电结构。其核心发明点在于：**在电池的电源PCB板上设置正负极压触点，利用电池平压在智能笔镜头FPC柔性线路板上的既有结构力，使压触点与FPC上的导电触盘直接压触导电，经FPC连接至主PCBA，从而取消电源连线和电源接插件**。

#### 技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

**（1）电源PCB板压触点 + FPC导电触盘 —— 核心导电结构**

电池端面的电源PCB板（A2）上设有正极压触点（A21）和负极压触点（A22），为凸起的裸露金属焊盘。智能笔镜头的FPC柔性线路板（A3）上对应位置设有正极导电触盘（A31）和负极导电触盘（A32），为裸露的铜箔或镀金区域。电池在笔身内安装后，电源PCB板的压触点与FPC的导电触盘面对面压触导电。

优选的，所述正极压触点（A21）和负极压触点（A22）为PCB表面裸露镀金焊盘，凸起高度约 0.3mm，两个压触点间距大于 2mm 以防止正负极之间因导电异物短路；FPC上的正负极导电触盘面积略大于对应压触点面积，提供约 0.5mm 的对位容差，确保安装时压触点与导电触盘局部对齐不需精确定位；装配时将电池放入笔身并合拢，压触点自动对位导电，无需对准和插拔接插件。

**（2）利用电池平压FPC的既有结构力 —— 无需额外固定**

智能笔的内部结构中，电池本身就平压在镜头FPC柔性线路板上方（电池在FPC上方，FPC在电池下方）。本发明充分利用这一既有结构关系，无需增加额外弹片或夹具，电池自身重力与笔身内壁限位结构共同提供压触力，保证压触点与导电触盘的持续可靠接触。

#### 有益效果

1. **省去电源连线：** 电池电源直接通过压触点→FPC导电触盘→FPC线路到达PCBA，无需从电池引出电源连线，笔身内部更简洁，装配工时降低约 30%。
2. **省去电源接插件：** 取消了电源接插件公头和PCBA上的母座，消除了接插件松动和接触不良的隐患，提升系统供电可靠性；在智能笔各种使用姿态下均不会出现接触断开问题。
3. **节省PCBA空间：** 不再需要在PCBA上焊接电源接插座，释放出宝贵的板面空间用于其他功能器件布局，对于面积极为有限的智能笔PCBA具有显著意义。
4. **简化装配：** 装配时只需将电池放入笔身并合拢，压触点自动对位导电，无需对准和插拔接插件，降低装配难度和工时约 30%，并显著降低装配不良率。

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### 附图说明

**图1** 为本发明智能笔电池供电压触式导电结构的整体示意图，示出电池（A1）、电源PCB板（A2）、FPC柔性线路板（A3）和主PCBA（A4）的位置关系及供电通路；

**图2** 为电源PCB板压触点与FPC导电触盘的压触对接局部放大示意图；

**图3** 为传统接插件供电方式与本发明压触式供电方式的对比示意图。

图中：

- A1—电池；A2—电源PCB板；
- A21—正极压触点；A22—负极压触点；
- A3—FPC柔性线路板（镜头模组柔性线路板）；
- A31—正极导电触盘；A32—负极导电触盘；
- A4—主PCBA。

#### 图1：整体供电结构

```plantuml
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title 压触式供电结构

rectangle "电池 (A1)" as Bat
rectangle "电源PCB板 (A2)\n正极压触点(A21) + 负极压触点(A22)" as PCB
rectangle "FPC柔性线路板 (A3)\n正极触盘(A31) + 负极触盘(A32)" as FPC
rectangle "主PCBA (A4)" as PCBA

Bat -down-> PCB : 电连接
PCB -down-> FPC : 压触导电
FPC -down-> PCBA : FPC线路传输

note right of PCB
  电池平压于FPC上方
  压触点与导电触盘直接接触
  无电源连线、无接插件
end note
@enduml
```

#### 图2：压触对接（局部放大）

```plantuml
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title 压触点与导电触盘对接

rectangle "正极压触点 (A21)\n凸起镀金焊盘" as PosPin
rectangle "正极导电触盘 (A31)\nFPC裸露铜箔" as PosPad
rectangle "负极压触点 (A22)\n凸起镀金焊盘" as NegPin
rectangle "负极导电触盘 (A32)\nFPC裸露铜箔" as NegPad

PosPin -down-> PosPad : 压触导电
NegPin -down-> NegPad : 压触导电

note right of PosPad
  触盘面积 > 压触点面积
  提供对位容差
  凸起高度 0.1~0.5mm
end note
@enduml
```

#### 图3：传统方式 vs 本发明对比

```plantuml
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title 供电方式对比

rectangle "传统方式" as Old {
  rectangle "电池" as OldBat
  rectangle "电源连线" as Wire
  rectangle "接插件(公头+母座)" as Plug
  rectangle "PCBA" as OldPCBA
  OldBat -down-> Wire
  Wire -down-> Plug
  Plug -down-> OldPCBA
}

rectangle "本发明" as New {
  rectangle "电池+电源PCB板" as NewBat
  rectangle "压触点↔导电触盘" as Touch
  rectangle "FPC→PCBA" as NewPCBA
  NewBat -down-> Touch
  Touch -down-> NewPCBA
}

Old -right[hidden]-> New
@enduml
```

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### 具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

#### 实施例一：电源PCB板压触点与FPC导电触盘的压触导电

该实施例详细说明了本发明权利要求 1、2、3 所述的电源PCB板压触点与FPC导电触盘的具体尺寸参数、对位容差设计及压触导电的工作原理。

如图1、图2所示，智能笔的电池（A1）为扁平锂聚合物电池，安装于笔身内部。电池端面贴装有电源PCB板（A2），电源PCB板与电池正负极通过焊接或弹片方式电连接。

电源PCB板（A2）的朝下表面（朝向FPC一侧）设有正极压触点（A21）和负极压触点（A22）。压触点为PCB板表面的裸露镀金焊盘，呈凸起状，凸起高度约 0.3mm，保证与FPC导电触盘的可靠接触。两个压触点间距大于 2mm，防止短路。

智能笔镜头模组的FPC柔性线路板（A3）从笔尖镜头处延伸至笔身内部，经过电池下方区域后连接至主PCBA（A4）。在FPC经过电池下方的区域，FPC表面设有正极导电触盘（A31）和负极导电触盘（A32），为裸露的镀金铜箔区域，触盘面积略大于对应压触点面积，提供约 0.5mm 的对位容差。

装配时，将电池放入笔身，合拢笔身外壳。笔身内壁的限位结构将电池向下压紧，电源PCB板的正负极压触点分别与FPC的正负极导电触盘面对面紧密压触，实现导电。电池电源经压触点→导电触盘→FPC铜箔走线→主PCBA，完成供电通路。

#### 实施例二：利用电池平压FPC的既有结构

该实施例详细说明了本发明权利要求 1、4 所述的利用电池平压FPC的既有结构力作为压触力来源的设计思路，以及电池重量与限位结构共同保证压触可靠性的具体实现。

智能笔的内部结构设计中，电池位于镜头FPC柔性线路板的上方。电池的底面（电源PCB板所在面）自然朝向FPC。笔身合拢后，笔身内壁的台阶或凸筋结构从上方约束电池，电池在自身重力和笔身限位结构的共同作用下，稳定地平压在FPC柔性线路板上方。

本发明充分利用了电池平压FPC这一既有结构关系作为压触力来源，无需增加额外弹片、弹簧或夹具。电池重量通常在 3～8g，加上笔身限位结构的夹持力，提供了足够的压触力保证压触点与导电触盘的持续可靠接触，即使在笔的各种使用姿态下均不会出现接触断开。

#### 实施例三：与传统接插件方式的对比

该实施例详细说明了本发明权利要求 1、5、6 所述的压触导电方式与传统接插件方式在可靠性、空间占用、装配工时等方面的具体对比，通过量化数据体现本发明的技术优势。

如图3所示，传统智能笔的电池供电路径为：电池 → 电源连线 → 接插件公头 → PCBA接插座母座 → PCBA。该路径涉及电源连线走线、接插件焊接和插拔三个环节。

本发明的供电路径为：电池 → 电源PCB板压触点 → FPC导电触盘 → FPC走线 → PCBA。该路径取消了电源连线和接插件，对比效果如下：

| 对比项 | 传统接插件方式 | 本发明压触式 |
|--------|-------------|-------------|
| 电源连线 | 需要，笔身内走线 | 不需要 |
| 接插件 | 需要公头+母座 | 不需要 |
| PCBA空间占用 | 母座占用板面空间 | 无额外占用 |
| 可靠性风险 | 接插件松动、接触不良 | 压触持续可靠 |
| 装配难度 | 需对准插拔接插件 | 放入电池即自动对位 |
| 零件数量 | 多（连线+公头+母座） | 少（仅压触点+触盘） |

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## 相似专利参考

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|--------|------|-----------|---------------|
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*本文件为发明专利撰写草稿，正式申请前需经专业专利代理人审核修改。*
