CN110602615A

CN110602615A - 用于振动感测装置的振动组件以及振动感测装置

Info

Publication number: CN110602615A
Application number: CN201910779982.1A
Authority: CN
Inventors: 端木鲁玉; 李欣亮; 付博; 方华斌
Original assignee: Goertek Inc
Current assignee: Weifang Goertek Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2019-08-22
Filing date: 2019-08-22
Publication date: 2019-12-20

Abstract

本发明公开了一种用于振动感测装置的振动组件，包括：环形支撑部，所述环形支撑部形成中空结构；以及压力产生装置，所述压力产生装置包括：弹性元件，所述弹性元件覆盖在所述环形支撑部的中空位置，所述弹性元件的外边缘与所述环形支撑部连接；和质量元件，所述质量元件包括压力探测装置，所述质量元件被设置在所述连接部上，并能随所述弹性元件一起移动，所述压力探测装置的感测部曝露于所述弹性元件的一侧，并与相对侧隔离。本发明的一个技术效果在于，以压力探测装置作自身的重量提升弹性元件的重量。不需要另外设置质量块，使振动组件的整体结构更加简单。

Description

用于振动感测装置的振动组件以及振动感测装置

技术领域

本发明涉及振动感测技术领域，更具体地，涉及一种用于振动感测装置的振动组件以及振动感测装置。

背景技术

现有的振动感测装置通常包括壳体和设置在壳体内的质量块。质量块通过弹性膜片悬置在壳体的内部。壳体具有敞开端。压力探测装置的基板密封连接在敞开端。在基板的与壳体相对的一侧设置有MEMS芯片、ASIC芯片，还包括设置在MEMS芯片和ASIC芯片外的外壳。基板具有连通孔。MEMS芯片通过连通孔与壳体的内腔连通。

在工作时，振动感测装置被固定在待测量设备上。在该设备工作时，振动传递到壳体上，带动壳体发声振动。由于质量块具有设定的质量，并且弹性膜片具有弹性，故质量块会相对于壳体发生振动。该质量块的振动使得弹性膜片两侧的腔室的容积发生变化。由于内腔是密闭的，故会导致腔室内的容积发声变化，腔室内的压强随之发生变化。MEMS芯片感测到压强的变化会产生相应的电信号。该电信号经ASIC芯片放大后传输至外部电路。外部电路采集该电信号。

然而，现有的振动感测装置通常包括独立设置的质量块。质量块和MEMS芯片位于不同的腔室中，结构复杂。并且基板占据了部分空间，造成振动感测装置的厚度大。

因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于振动感测装置的振动组件的新技术方案。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于振动感测装置的振动组件，该振动组件包括：

环形支撑部，所述环形支撑部形成中空结构；以及

压力产生装置，所述压力产生装置包括：

弹性元件，所述弹性元件覆盖在所述环形支撑部的中空位置，所述弹性元件的外边缘与所述环形支撑部连接；和

质量元件，所述质量元件包括压力探测装置，所述质量元件被设置在所述弹性元件上，并能随所述弹性元件一起移动，所述压力探测装置的感测部曝露于所述弹性元件的一侧，并与相对侧隔离。

可选地，所述弹性元件为弹性膜片或者阻尼胶。

可选地，所述质量元件还包括基板，所述压力探测装置被固定在所述基板上，所述基板贴合在所述连接部上。

可选地，所述质量元件还包括信号放大器，所述信号放大器被设置在所述基板上，所述信号放大器与所述压力探测装置连接。

可选地，所述基板为PCB板。

可选地，还包括支撑结构，所述支撑结构的一端与所述质量元件连接，另一端与所述环形支撑部的内壁连接，所述弹性元件围绕所述质量元件设置。

可选地，所述压力探测装置通过设置在所述支撑结构上的导体与外部电路连接。

可选地，所述环形支撑部为矩形环状，所述支撑结构位于环形支撑部的较短的边上。

根据本公开的另一个方面一种振动感测装置，包括上壳、下壳和上述任意一项所述的振动组件，所述上壳和所述下壳分别密封连接在所述环形支撑部的相对的两侧，所述上壳与所述质量元件之间形成密闭的第一腔室，所述下壳与所述质量元件之间形成密闭的第二腔室，所述压力探测装置的感测部曝露于所述第一腔室或者第二腔室。

可选地，在所述上壳和/或所述下壳的外表面设置有焊盘，所述焊盘通过设置在壳壁内的导体与所述压力探测装置连接。

本发明的一个技术效果在于，以压力探测装置作自身的重量提升弹性元件的重量。不需要另外设置质量块，使振动组件和振动感测装置的整体结构更加简单。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是根据本公开的一个实施例的振动组件的结构示意图。

图2是根据本公开的一个实施例的振动感测装置的结构示意图

图3是根据本公开的一个实施例的另一种振动感测装置的结构示意图。

附图标记说明：

11：感应膜；12：衬底；13：背腔；14：弹性膜片；15：第一腔室；16：第二腔室；17：基板；18：支撑结构；19：导体；20：ASIC芯片；21：过孔；22：焊盘；24：阻尼胶；25：环形支撑部；26a：上壳；26b：下壳。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

根据本公开的一个实施例，提供了一种振动感测装置的振动组件，如图1所示，该振动组件包括：

环形支撑部25以及压力产生装置，所述环形支撑部25形成中空结构；环形支撑部25用于支撑振动组件。压力产生装置包括弹性元件和质量元件。

所述弹性元件覆盖在所述环形支撑部25的中空位置，弹性元件用于为质量元件提供弹性恢复力。所述弹性元件的外边缘与所述环形支撑部25连接。

所述质量元件包括压力探测装置，所述质量元件被设置在所述弹性元件上，并能随所述弹性元件一起移动，所述压力探测装置的感测部曝露于所述弹性元件的一侧，并与相对侧隔离。例如，振动组件发生振动时，质量元件随弹性元件一起振动。在振动过程中，压力探测装置用于从所在侧感测振动信息，弹性部则提供弹性回复力，使振动组件可以处于感测振动的状态。

在一个例子中，如图2,3所示，质量元件还包括基板17。例如，基板17为PCB板。压力探测装置被固定在基板17上。例如，压力探测装置为MEMS芯片，MEMS芯片包括衬底12和感应膜11。衬底12为中空结构。感应膜11为压电元件、电容元件、压阻元件等。感应膜11设置在衬底12的一端，并覆盖中空结构。中空结构形成背腔13。基板17贴合在连接部上，例如通过粘结剂直接将基板17粘结在连接部上。边缘部与环形支撑部25连接。

在该例子中，基板17和压力探测装置本身具有设定的质量，能够依靠自身的质量作为质量元件，而不需要设置其他的质量元件，这使得振动感测装置的结构更简单。

并且，基板17和压力探测装置增大了质量元件的重量，相同振动下，质量元件的振幅更大，这使得振动感测装置的灵敏度更高。不需要另外设置质量块，减少了振动感测装置的构件，使自身体积可以更小，可以节省更多材料。

在一个例子中，如图2,3所示，所述弹性元件为弹性膜片14或者阻尼胶24。弹性膜片14或阻尼胶24与质量元件连接，均能提供弹性回复力。

例如，通过粘结剂直接将基板17粘结在弹性膜片14上。例如，阻尼胶24包括硅胶、橡胶等。阻尼胶24具有弹性，能够提供弹性回复力。阻尼胶24还能起到粘结的作用，例如，在固化前，通过阻尼胶24将基板17的侧部与环形支撑部25的内壁粘结在一起。然后，采用加热、UV照射等方式将阻尼胶24进行固化。固化后的阻尼胶24获得结构强度和弹性变形能力。

此外，使用弹性膜片14或者阻尼胶24作为弹性元件，还能够使得质量元件的组装变得容易。

在一个例子中，所述质量元件还包括信号放大器，所述信号放大器被设置在所述基板17上，所述信号放大器与所述压力探测装置连接。例如，如图2、3所示，信号放大器为ASIC芯片20。ASIC芯片20集成在基板17上。MEMS芯片通过金属线与ASIC芯片20连接。ASIC芯片20通过金属线与基板17连接。

在一个例子中，还包括支撑结构18，所述支撑结构18的一端与所述质量元件连接，另一端与所述环形支撑部21的内壁连接，所述弹性元件围绕所述质量元件设置。例如，支撑结构18对于基板17、压力探测装置起到支撑的作用。弹性膜片14围绕质量元件设置。例如，支撑结构18的材质为塑料、金属。弹性膜片14为薄膜状，例如上述的弹性膜片14。

在该例子中，质量元件以支撑结构18为支点进行振动。质量元件距离支撑结构18的远端的振幅最大，与支撑结构18连接的近端振幅最小。支撑结构能18显著提高基板与环形支撑部的连接强度，提高振动组件的使用寿命。

在一个例子中，所述压力探测装置通过设置在所述支撑结构18上的导体19与外部电路连接。例如，支撑结构18为塑料材料，其内部形成贯穿孔，在贯穿孔内设置导体19。压力探测装置的金属线直接与导体19连接；或者通过其他设备间接地与导体19连接。导体19通过设置在环形支撑部上的导通元件与外部电路导通。

在一个例子中，如图1所示，所述环形支撑部25为矩形环状，所述支撑结构18位于环形支撑部25的较短的边上。

在该例子中，支撑结构18位于环形支撑部25的较短边上。这种设置方式能够使振质量元件离支撑结构的最远端获得更大的振动幅度，以使压力探测装置感测到更强的振动。

根据本公开的另一个实施例，如图2、3所示，提供了一种振动感测装置。该感测装置包括上壳26a、下壳26b和上述的振动组件。上壳26a和下壳26b分别密封连接在环形支撑部25的相对的两侧。上壳26a与质量元件之间形成密闭的第一腔室15，下壳26b与质量元件之间形成密闭的第二腔室16，压力探测装置的感测部曝露于第一腔室15或者第二腔室16。例如，MEMS芯片、ASIC芯片20位于第一腔室15一侧或者第二腔室16一侧，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

在该例子中，振动感测装置的整体包括上壳26a、下壳26b和振动组件。在进行连接时，只需要将上壳26a和下壳26b连接在振动组件的两侧即可。这种模块化的设置方式使得振动感测装置的组装变得容易。例如，上述的焊盘22位于上壳26a或者下壳26b上。通过粘结、锡膏焊接的方式将上壳26a、下壳26b连接在环形支撑部的相对的两侧。连接方式、上壳26a下壳26b的具体结构本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

在一个例子中，在所述上壳26a和/或所述下壳26b的外表面设置有焊盘22，所述焊盘22通过设置在壳壁内的导体与所述压力探测装置连接。

例如，在下壳26b的侧壁内形成过孔21，即金属化孔。过孔21内具有导体，焊盘22与过孔21内的导体连接，过孔21和支撑结构18内的导体19连接。在使用时，直接将焊盘22与外部电路焊接即可。

例如，振动组件中的感应膜11通过金属线连接到放大器，放大器通过金属线连接基板17，基板17通过支撑结构18上的导体19与外部电路导通。

在该振动感测装置工作时，外部被感测的物体的振动带动上壳和下壳振动。这时，内部的弹性元件相对于上壳26a和下壳26b也在振动。质量元件会随着弹性元件一起振动，在质量元件振动的状态下，第一腔室15和第二腔室16内的气压都会发生变化。曝露于第一腔室15或第二腔室16的压力探测装置上的感应膜会感测气压的变化，并通过衬底12、金属线传递到信号放大器，经信号放大器放大的信号依次通过基板17、导体19、过孔21传递到焊盘22，再由焊盘22传至外部电路。实现对振动的感测。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims

1.一种用于振动感测装置的振动组件，其特征在于：包括：

环形支撑部，所述环形支撑部形成中空结构；以及

压力产生装置，所述压力产生装置包括：

2.根据权利要求1所述的振动组件，其特征在于：所述弹性元件为弹性膜片或者阻尼胶。

3.根据权利要求1所述的振动组件，其特征在于：所述质量元件还包括基板，所述压力探测装置被固定在所述基板上，所述基板贴合在所述连接部上。

4.根据权利要求3所述的振动组件，其特征在于：所述质量元件还包括信号放大器，所述信号放大器被设置在所述基板上，所述信号放大器与所述压力探测装置连接。

5.根据权利要求3或4所述的振动组件，其特征在于：所述基板为PCB板。

6.根据权利要求1所述的振动组件，其特征在于：还包括支撑结构，所述支撑结构的一端与所述质量元件连接，另一端与所述环形支撑部的内壁连接，所述弹性元件围绕所述质量元件设置。

7.根据权利要求6所述的振动组件，其特征在于：所述压力探测装置通过设置在所述支撑结构上的导体与外部电路连接。

8.根据权利要求6或7所述的振动组件，其特征在于：所述环形支撑部为矩形环状，所述支撑结构位于环形支撑部的较短的边上。

9.一种振动感测装置，其特征在于：包括上壳、下壳和如权利要求1-8中的任意一项所述的振动组件，所述上壳和所述下壳分别密封连接在所述环形支撑部的相对的两侧，所述上壳与所述质量元件之间形成密闭的第一腔室，所述下壳与所述质量元件之间形成密闭的第二腔室，所述压力探测装置的感测部曝露于所述第一腔室或者第二腔室。

10.根据权利要求9所述的振动感测装置，其特征在于：在所述上壳和/或所述下壳的外表面设置有焊盘，所述焊盘通过设置在壳壁内的导体与所述压力探测装置连接。