CN110582046A - 一种防水传感器封装、传感器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防水传感器封装、传感器以及电子设备，包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与第二壳体之间设置有防水膜，所述防水膜与第一壳体和第二壳体之间胶接固定，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内设置有传感器单体，所述防水膜与第一壳体胶接面的胶宽不小于0.5mm，所述防水膜与第一壳体胶接面积占所述防水膜膜面积的占比不小于30%，所述防水膜与第二壳体的上端面胶接，并且胶接面积不低于第二壳体上端面面积的30%，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内至少设置有一种MEMS传感器芯片，实现多个传感器的组合防水，同时满足声学要求。

Description

一种防水传感器封装、传感器及电子设备

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种防水传感器封装、传感器以及电子设备。

背景技术

传感器作为检测器件，现已普遍应用在手机、笔记本电脑、平板电脑以及穿戴设备之中。MEMS传感器即微机电系统（Microelectro Mechanical Systems），是在微电子技术基础上发展起来的多学科交叉的前沿研究领域，MEMS传感器与传统的传感器相比，它具有体积小、重量轻、成本低、功耗低、可靠性高、适于批量化生产、易于集成和实现智能化的特点，因此MEMS传感器在电子领域得到了广泛应用。

现有技术的传感器的防水要求越来越高，而且对于环境类传感器，需要直接与外界相通，尤其是对于含有麦克风的传感器要求更高，虽然现在已经有IPX8（防水等级为8级）的防水膜，但是对于MEMS传感器这种体积小的器件来说无法满足防水要求，主要原因是通过常规的灌胶或者贴膜等方法封装，封装效果要保证较好的防水特性，保证防水膜具有有效的粘结面积，但是MEMS传感器的尺寸无法满足防水膜有效粘结面积的要求，防水膜粘结胶处密封不好，导致粘结处进水，无法满足对内部传感器器件防水的要求，同时含有麦克风的传感器在粘结防水膜时还需要满足声学要求，防水膜要具有足够的有效振动面积才能满足声学要求，因此对麦克风的声孔尺寸也有要求，常规的MEMS麦克风往往满足不了要求。

因此，对于体积较小的传感器通过常规单一封装无法保证防水效果，同时考虑含有麦克风的传感器对声学的要求，有必要提出一种改进，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中的问题，提供一种防水传感器封装、传感器以及电子设备，实现多个传感器的组合防水，同时满足声学要求。

本发明的技术方案是：

一种防水传感器封装，包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与第二壳体之间设置有防水膜，所述防水膜与第一壳体和第二壳体之间胶接固定，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内设置有传感器单体，所述防水膜与第一壳体胶接面的胶宽不小于0.5mm，所述防水膜与第一壳体胶接面积占所述防水膜膜面积的占比不小于30%。

作为一种优选的技术方案，所述防水膜与第二壳体的上端面胶接，并且胶接面积不低于第二壳体上端面面积的30%。

作为一种优选的技术方案，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内至少设置有一种MEMS传感器芯片，所述MEMS传感器芯片可为MEMS麦克风。

作为一种优选的技术方案，所述第一壳体设有通孔，所述第一壳体通孔的直径不小于0.15mm。

作为一种优选的技术方案，所述第一壳体设有通孔，所述防水膜与第一壳体之间设有胶接层，胶接层外侧与第一壳体外侧面对齐，胶接层内侧不超过壳体通孔内圆面。

作为一种优选的技术方案，所述第一壳体包括与防水膜平行的固定部和沿固定部内侧向上延伸并与防水膜垂直的凸起部，所述固定部与凸起部连接部位靠近防水膜一侧设置有倒圆角。

作为一种优选的技术方案，所述防水膜材质为EPTFE膜或CELLULOSE膜。

作为一种优选的技术方案，所述第一壳体材质为金属、塑料或陶瓷材质，所述第二壳体为PCB或陶瓷材质。

一种传感器，包括上述所述的防水感器封装。

一种电子设备，包括上述所述的防水传感器封装。

本发明的一种防水传感器封装、传感器以及电子设备，将2个或者2个以上体积较小的MEMS传感器，组合设置在一侧开口的壳体内，并且通过满足防水等级要求的防水膜进行密封封装，再通过具有通孔的另一壳体进行压紧固定，形成一种针对例如MEMS传感器等体积较小且不方便封装的防水集成传感器，将传感器组件通过防水膜实现共同防水，同时在第一壳体上的通孔尺寸满足声学要求，在满足胶接面积的同时，保证了防水膜的有效振动面积，满足传感器封装时对声学条件的要求。

附图说明

图1 为本发明内部结构剖视图图；

图2 为本发明第一壳体的俯视图；

图3为本发明防水膜胶接其中一个实施例剖视图；

图4为本发明防水膜胶接另一个实施例剖视图；

其中，1第一壳体、2防水膜、3第二壳体、4传感器模块A、5传感器模块B、6上胶层、7下胶层、8通孔、9固定部、10凸起部、11倒圆角。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、技术特征、发明目的与技术效果易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

实施例1：

如图1、3和4所示，图1为本发明的其中一种实施例中的总体设计的内部结构剖视图，图3为显示防水膜与第一壳体和第二壳体胶接层的一种实施例结构图，图4为显示防水膜与第一壳体和第二壳体胶接层的另一种实施例结构图。

一种防水传感器封装，包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与第二壳体之间设置有防水膜，所述防水膜与第一壳体和第二壳体之间胶接固定，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内设置有传感器单体，所述防水膜与第一壳体胶接面的胶宽不小于0.5mm，所述防水膜与第一壳体胶接面积占所述防水膜膜面积的占比不小于30%，所述防水膜与第二壳体的上端面胶接，并且胶接面积不低于第二壳体上端面面积的30%，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内至少设置有一种MEMS传感器芯片，MEMS传感器芯片可为MEMS麦克风，所述第一壳体设有通孔，所述第一壳体通孔的直径不小于0.15mm，所述第一壳体设有通孔，所述防水膜与第一壳体之间设有胶接层，胶接层外侧与第一壳体外侧面对齐，胶接层内侧不超过壳体通孔内圆面，所述第一壳体包括与防水膜平行的固定部和沿固定部内侧向上延伸并与防水膜垂直的凸起部，所述固定部与凸起部连接部位靠近防水膜一侧设置有倒圆角，所述防水膜材质为EPTFE膜或CELLULOSE膜，所述第一壳体材质为金属、塑料或陶瓷材质，所述第二壳体为PCB或陶瓷材质。

如图1中所示，防水传感器封装包括具有通孔的第一壳体和具有空腔且一端开口的第二壳体，第一壳体的通孔为传声孔，实现位于第二壳体内部的传声器声音传播，通孔的形状面积根据防水膜不同型号要求设计，满足声学要求，所述第一壳体与第二壳体之间设置有防水膜，防水膜的设置功能是防水，同时还要保证第二壳体内部的传声器的声学要求，所述防水膜与第一壳体和第二壳体之间胶接，在图1中防水膜上下胶层未画，防水膜位于第一壳体和第二壳体之间，并且通过防水膜两侧面的胶层分别与上第二壳体进行粘结固定，防止外界水通过第一壳体的通孔进入到第二壳体内部，通过第二壳体与防水膜形成封闭空腔，形成对第二壳体内部空腔的防水密封。所述第二壳体空腔内设置有传感器芯片。在实际应用中，可以根据需要放置一种或几种传感器芯片。如图1所示，本实施例的防水传感器结构包括传感器模块A和传感器模块B，传感器模块A和传感器模块B封装于一个空腔，实现组合传感器功能，并且能够满足防水要求。

实施例2：

在本实施例中，所述防水膜与第一壳体胶接面的胶宽单边最小宽度为1mm，可设计为1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm或2mm，可根据实际不同产品形状进行设计，设计胶宽单边最小宽度为1mm为了达到防水膜与第一壳体之间胶接的稳定性，保证其长期使用过程中的防水效果，防水膜与第一壳体胶接面上的胶层胶款最小为1mm，最大则为第一壳体与防水膜接触面的最大宽度，保证防水膜为平行膜，不能出现褶皱。

如图1中第一壳体的结构设计，第一壳体分为与防水膜平行的固定部9和沿固定部9内侧向上延伸并与防水膜垂直的凸起部10，所述固定部与凸起部连接部位靠近防水膜一侧设置倒圆角11，第一壳体通过固定部与防水膜实现胶接固定，固定部与防水膜的胶接面积占防水膜总面积的75%、76%、77%、78%、79%或者80%，可根据实际不同产品进行胶接设计，防水膜与第一壳体之间的胶接效果影响其防水效果，因此要保证防水膜与第一壳体之间足够的胶接面积，而且通过图3和图4中所记载了防水膜的上胶层，上胶层的胶宽最小为1mm，保证防水膜四周每个位置都与第一壳体良好胶接，在图3和图4中所示，上胶层外侧与第一壳体外侧面对齐，同时上胶层内侧不超过壳体通孔在防水膜正投影的内圆面，保证防水膜的有效振动面积。

作为优选方案，本实施例中在保证防水胶与第一壳体之间的胶接稳定性的要求下，即在图3和图4中所示，上层胶胶宽不小于1mm，同时上胶层平面面积占整个防水膜面积的77%，也可为75%、76%、78%、79%或者80%，满足上述两个条件的前提下，上胶层的平面形状，可为方形或者为圆形，可根据整体第一壳体和第二壳体的外形形状进行配合设计，整体集成传感器的外形形状不限制于附图中一种形式，可设计为多种不同的外形结构。

实施例3：

在附图3和附图4中，防水膜与第二壳体之间也是通过胶接固定，下层胶的平面面积不低于第一壳体上端开口端面面积的90%，保证防水膜与第二壳体之间连接的稳定性，同时下层胶的胶宽不能小于第二壳体四面壳体的厚度的90%，可为90%、91%、92%、93%、94%或95%，可根据不同产品设计，在图3和图4中，下层胶的平面形状与第二壳体开口上端面的形状一致，保证防水膜与第二壳体的密封防水，防止外部灰尘杂质或水通过防水膜与第二壳体之间进入到传感器内部。

实施例4：

根据图2所示，图2为第一壳体其中一种实施例的俯视图，在图2中的实施例中第一壳体整体为方形结构，第一壳体包括与防水膜胶接的固定部，固定部是与防水膜互相平行，并且固定部中心开有通孔，沿着固定部通孔内侧远离防水膜方向延伸设置有凸起部，凸起部与延伸部的直角连接处靠近防水膜的一侧设置倒圆角，倒圆角为了防止在防水膜与第一壳体接触过程中造成防水膜的磨损，提高防水膜的使用寿命，此时防水膜对应着通孔的面积与防水膜的有效振动面积相同，因此保证防水膜的有效振动面积，在保证防水膜与第一壳体的胶接面积外，还需要设置第一壳体通孔直径，因此将第一壳体通孔的直径不小于0.15mm，可根据实际产品要求将直径设计为0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm或0.7mm，来保证防水膜的有效振动面积，保证传感器的传声效果。

在第二壳体内部可安装设置两个或者两个以上的体积较小的传感器，可以为麦克风和传感器的组合，也可以是两个其他传感器的组合，可应用于MEMS传感器的防水要求，同时对于MEMS 麦克风和传感器的组合也可以得到应用，应用不受限与上述实施例中的记载。

实施例5：

一种传感器，包括防水传感器封装，防水传感器封装包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与第二壳体之间设置有防水膜，所述防水膜与第一壳体和第二壳体之间胶接固定，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内设置有传感器单体，所述防水膜与第一壳体胶接面的胶宽不小于为1mm，所述防水膜与第一壳体胶接面积占所述防水膜膜面积的75%~80%，所述防水膜与第二壳体的上端面胶接，并且胶接面积不低于第二壳体上端面面积的90%，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内至少设置有MEMS传感器单体，MEMS传感器单体可为MEMS麦克风单体，所述第一壳体设有通孔，所述第一壳体通孔的直径不小于1.2mm，所述第一壳体设有通孔，所述防水膜与第一壳体之间设有胶接层，胶接层外侧与第一壳体外侧面对齐，胶接层内侧不超过壳体通孔内圆面，所述第一壳体包括与防水膜平行的固定部和沿固定部内侧向上延伸并与防水膜垂直的凸起部，所述固定部与凸起部连接部位靠近防水膜一侧设置有倒圆角，所述防水膜材质为EPTFE膜或CELLULOSE膜，所述第一壳体材质为金属、塑料或陶瓷材质，所述第二壳体为PCB或陶瓷材质。当然，在实际应用中，本领域技术人员可以根据实际产品应用选用防水膜材质及第一壳体、第二壳体材质，均不影响本发明优点体现，属于本发明权利要求1保护范围。

实施例6：

一种电子设备，包括防水传感器封装，防水传感器封装包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与第二壳体之间设置有防水膜，所述防水膜与第一壳体和第二壳体之间胶接固定，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内设置有传感器单体，所述防水膜与第一壳体胶接面的胶宽不小于为1mm，所述防水膜与第一壳体胶接面积占所述防水膜膜面积的75%~80%，所述防水膜与第二壳体的上端面胶接，并且胶接面积不低于第二壳体上端面面积的90%，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内至少设置有MEMS传感器单体，MEMS传感器单体可为MEMS麦克风单体，所述第一壳体设有通孔，所述第一壳体通孔的直径不小于1.2mm，所述第一壳体设有通孔，所述防水膜与第一壳体之间设有胶接层，胶接层外侧与第一壳体外侧面对齐，胶接层内侧不超过壳体通孔内圆面，所述第一壳体包括与防水膜平行的固定部和沿固定部内侧向上延伸并与防水膜垂直的凸起部，所述固定部与凸起部连接部位靠近防水膜一侧设置有倒圆角，所述防水膜材质为EPTFE膜或CELLULOSE膜，所述第一壳体材质为塑料或陶瓷材质，所述第二壳体为PCB或陶瓷材质。

综上所述仅为本发明较佳的实施例，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本发明的技术范畴。

Claims (10)

1.一种防水传感器封装，其特征在于，包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体与第二壳体之间设置有防水膜，所述防水膜与第一壳体和第二壳体之间胶接固定，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内设置有传感器单体，所述防水膜与第一壳体胶接面的胶宽不小于0.5mm，所述防水膜与第一壳体胶接面积占所述防水膜膜面积的占比不小于30%。

2.根据权利要求1所述的一种防水传感器封装，其特征在于，所述防水膜与第二壳体的上端面胶接，并且胶接面积不低于第二壳体上端面面积的30%。

3.根据权利要求1所述的一种防水传感器封装，其特征在于，所述第二壳体和所述防水膜围成的空腔内至少设置有一种MEMS传感器芯片。

4.根据权利要求1所述的一种防水传感器封装，其特征在于，所述第一壳体设有通孔，所述第一壳体通孔的直径不小于0.15mm。

5.根据权利要求1所述的一种防水传感器封装，其特征在于，所述第一壳体设有通孔，所述防水膜与第一壳体之间设有胶接层，胶接层外侧与第一壳体外侧面对齐，胶接层内侧不超过壳体通孔内圆面。

6.根据权利要求1所述的一种防水传感器封装，其特征在于，所述第一壳体包括与防水膜平行的固定部和沿固定部内侧向上延伸并与防水膜垂直的凸起部，所述固定部与凸起部连接部位靠近防水膜一侧设置有倒圆角。

7.根据权利要求1所述的一种防水传感器封装，其特征在于，所述防水膜材质为EPTFE膜或CELLULOSE膜。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的防水传感器封装，其特征在于，所述第一壳体材质为金属、塑料或陶瓷材质，所述第二壳体为PCB或陶瓷材质。

9.一种传感器，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的防水感器封装。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1至8任意一项所述的防水传感器封装。