CN110798764A - 传感器和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种传感器和电子设备，其中，传感器包括：一端敞口的金属壳体，金属壳体的一侧壁上设有导电通孔；绝缘层，设于金属壳体的表面和导电通孔的内壁面；电路板，设于金属壳体的敞口处；电路板上对应导电通孔设有电连接位；粘接层，粘接层设于金属壳体的敞口端与电路板之间，以连接金属壳体的敞口端与电路板；传感器芯片，设于金属壳体内；以及电连接件，设于导电通孔内，电连接件的一端与电连接位电连接，电连接件的另一端用于与外部电路连接。如此，不仅可避免传感器与外部电路的电连接结构影响传感器的性能，还可以使得传感器与外部电路的连接变得方便、简单。

Description

传感器和电子设备
技术领域
本发明涉及传感器的封装技术领域，特别涉及一种传感器和电子设备。
背景技术
传感器(如MEMS麦克风等)的封装结构一般包括电路板、具有开口的壳体、及传感器芯片等，所述壳体与电路板封装形成一个空腔结构，传感器芯片安装在该空腔结构内。
传感器通常应用于电子设备(如手机等)中，即传感器需要与外部电路接通；通常做法是，在壳体上开设一通孔，然后通过导线使传感器与外部电路接通。这样，导线会影响传感器的性能。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种传感器，旨在解决与外部电路连接的导线会影响传感器性能的技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种传感器，包括：
一端敞口的金属壳体，所述金属壳体的一侧壁上设有导电通孔；
绝缘层，设于所述金属壳体的表面和所述导电通孔的内壁面；
电路板，设于所述金属壳体的敞口处；所述电路板上对应所述导电通孔设有电连接位；
粘接层，所述粘接层设于所述金属壳体的敞口端与所述电路板之间，以连接所述金属壳体的敞口端与所述电路板；
传感器芯片，设于所述金属壳体内；以及
电连接件，设于所述导电通孔内，所述电连接件的一端与所述电连接位电连接，所述电连接件的另一端用于与外部电路连接。
可选地，所述绝缘层为涂层。
可选地，所述电连接件通过导电材料填充于所述导电通孔内而形成。
可选地，所述金属壳体的敞口端的端面设有避让沉孔，以在所述避让沉孔外形成环形插凸，所述导电通孔设于所述避让沉孔的底部；所述电路板上设有环形凹槽，所述环形凹槽环设于所述电连接位外；所述环形插凸设于所述环形凹槽内。
可选地，所述电连接位设于所述电路板内，所述电路板对应所述电连接位设有电连接孔，所述环形凹槽与所述电连接孔之间形成有环形挡凸，所述环形挡凸与所述避让沉孔的底部抵接。
可选地，所述金属壳体设有导电通孔的侧壁的厚度大于其他侧壁的厚度。
可选地，所述导电通孔在所述电路板的宽度方向上间隔设有三个，所述电连接位对应设有三个。
可选地，所述电路板侧向凸出于所述金属壳体的侧壁，以形成侧凸出部；所述传感器还包括胶粘接部，所述胶粘接部设于所述金属壳体的侧壁外，以连接所述金属壳体的侧壁与所述侧凸出部，所述胶粘接部的高度与所述金属壳体的高度的比值大于或等于0.1。
可选地，所述传感器还包括第一外接焊盘，所述第一外接焊盘设于所述壳体的顶部，且所述第一外接焊盘设于所述电连接件的远离所述电路板的一端；和/或，
所述壳体设有所述导电通孔的侧壁的外表面设有与所述导电通孔连通的侧导电孔，所述传感器还包括第二外接焊盘，所述第二外接焊盘设于所述侧导电孔处，所述第二外接焊盘通过所述侧导电孔与所述电连接件电连接；和/或，
所述电连接位为焊盘；和/或，
所述传感器为MEMS麦克风。
本发明还提出一种电子设备，包括主板以及传感器。所述传感器包括：
一端敞口的金属壳体，所述金属壳体的一侧壁上设有导电通孔；
绝缘层，设于所述金属壳体的表面和所述导电通孔的内壁面；
电路板，设于所述金属壳体的敞口处；所述电路板上对应所述导电通孔设有电连接位；
粘接层，所述粘接层设于所述金属壳体的敞口端与所述电路板之间，以连接所述金属壳体的敞口端与所述电路板；
传感器芯片，设于所述金属壳体内；以及
电连接件，设于所述导电通孔内，所述电连接件的一端与所述电连接位电连接，所述电连接件的另一端用于与外部电路连接。
所述传感器的电连接件与所述主板电连接。
本发明传感器，通过粘接层使得金属壳体与电路板连接在一起，可使得金属壳体与电路板变得简单、牢靠。同时，通过在电路板上于金属壳体的内腔外设置电连接位，并在金属壳体的一侧壁上对应电连接位设置电连接件，并使该电连接件与电连接位电连接，可使传感器需要与外部电路电连接的电连接位设置于金属壳体的内腔外，并使其位于金属壳体的上端，以便于其与外部电路连接。
如此，不仅可避免传感器与外部电路的电连接结构影响传感器的性能，还可以使得传感器与外部电路的连接变得方便、简单。同时，还可保证金属壳体与电路板之间的连接稳定性，从而可提高传感器的可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明传感器一实施例的结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为图1中传感器的俯视图；
图4为图1中壳体的结构示意图；
图5为图4中B处的局部放大图；
图6为本发明传感器另一实施例的结构示意图；
图7为本发明传感器又一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
100 传感器 24 电连接孔
10 金属壳体 25 环形挡凸
11 导电通孔 31 MEMS麦克风芯片
12 避让沉孔 32 ASIC芯片
13 环形插凸 60 粘接层
14 侧导电孔 70 电连接件
20 电路板 71 第一外接焊盘
21 电连接位 72 第二外接焊盘
22 声孔 80 绝缘层
23 环形凹槽
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种传感器。
其中，所述传感器可以为(MEMS)麦克风、(MEMS)环境传感器、(MEMS)加速度传感器、(MEMS)角速度传感器或(MEMS)压力传感器等。在本发明的示例中，以MEMS麦克风为例，对本发明的技术内容进行详尽的描述。
在本发明一实施例中，如图1和2所示，该传感器100包括：
一端敞口的金属壳体10，所述金属壳体10的一侧壁上设有导电通孔11；
绝缘层80，设于所述金属壳体10的表面和导电通孔11的内壁面；
电路板20，设于金属壳体10的敞口处；所述电路板20上对应导电通孔11设有电连接位21；
粘接层60，所述粘接层60设于金属壳体10的敞口端与电路板20之间，以连接金属壳体10的敞口端与电路板20；
传感器芯片，设于金属壳体10内；以及
电连接件70，设于所述导电通孔11内，所述电连接件70的一端与电连接位21电连接，所述电连接件70的另一端用于与外部电路连接。
具体的，如图1和2所示，所述电路板20设于金属壳体10的敞口处，以形成具有内腔的封装结构。
其中，电连接件70为导电件。
其中，可选地，所述电路板20为PCB(Printed Circuit Board)。
具体的，如图1和2所示，所述绝缘层80设于所述金属壳体10的表面，是指，所述绝缘层80设于所述金属壳体10的内表面和外表面。所述绝缘层80用于防止金属壳体10漏电。
其中，如图1和2所示，所述传感器芯片包括MEMS麦克风芯片31，所述MEMS麦克风芯片31通常设置在电路板20上，MEMS麦克风芯片31与电路板20上的电路电连接。
可选地，如图1和2所示，所述传感器芯片还包括ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)芯片，ASIC芯片32通常设置在电路板20上，并与电路板20上的电路电连接。
可选地，如图1和2所示，在由金属壳体10与电路板20形成的封装结构上通常设置有与其内腔连通的声孔22。例如，可以在电路板20上对应MEMS麦克风芯片31的位置设置有声孔22，以便声音进入；其中，MEMS麦克风芯片31为将声音信号转化为电信号的换能部件，该MEMS麦克风芯片31基于MEMS(微机电系统)技术制作。MEMS麦克风芯片31与ASIC芯片32连接在一起，使得MEMS麦克风芯片31输出的电信号可以传输到ASIC芯片32中，并被ASIC芯片32处理、输出。
其中，MEMS麦克风芯片31与ASIC芯片32之间可以通过金属线电连接，也可以通过电路板20中的电路布图导通，这属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
其中，电连接位21与传感器芯片电连接，可选地，所述电连接位21可以通过电路板20中的电路布图与ASIC芯片32电连接。如此，可将传感器100需要与外部电路电连接的电连接位21引到封装结构的内腔外，以避免传感器100与外部电路的电连接结构影响传感器100的性能。
其中，如图1、2、4和5所示，通过在金属壳体10的侧壁上对应电连接位21设置导电通孔11，可将传感器100需要与外部电路电连接的电连接位21引到金属壳体10的上端(即远离电路板20的一端)，以便于其与外部电路连接。
其中，设置在金属壳体10的敞口端与电路板20之间设置粘接层60可保证金属壳体10与电路板20之间的连接强度，从而可提高传感器100的可靠性。
可以理解，本发明传感器100的工作原理大致为：声波经过声孔22进入金属壳体10内，并作用于MEMS芯片的振膜上，该振膜随着声波的强弱而振动，MEMS芯片将振膜不同幅度的振动转换为变化的电信号，电信号通过ASIC芯片32放大处理后，经过电路板20、电连接位21与电连接件70传输给外部电路(如终端电子设备)，从而完成声电的转换。
需要指出的是，当本发明的传感器100为其他类型的传感器100时，传感器芯片的类型及传感器100的工作原理也随之变更。比如，当传感器100为MEMS环境传感器时，所述传感器芯片包括MEMS环境传感器芯片(和ASIC芯片)等；当传感器100为MEMS加速度传感器时，所述传感器芯片包括MEMS加速度传感器芯片(和ASIC芯片等；当传感器100为MEMS角速度传感器时，所述传感器芯片包括MEMS角速度传感器芯片(和ASIC芯片)等；当传感器100为MEMS压力传感器时，所述传感器芯片包括MEMS压力传感器芯片(和ASIC芯片)等；在此不必一一赘述。但，传感器100与外部电路电连接的结构可基本保持不变。
本发明传感器100，通过粘接层60使得金属壳体10与电路板20连接在一起，可使得金属壳体10与电路板20变得简单、牢靠。同时，通过在电路板20上于金属壳体10的内腔外设置电连接位21，并在金属壳体10的一侧壁上对应电连接位21设置电连接件70，并使该电连接件70与电连接位21电连接，可使传感器100需要与外部电路电连接的电连接位21设置于金属壳体10的内腔外，并使其位于金属壳体10的上端，以便于其与外部电路连接。
如此，不仅可避免传感器100与外部电路的电连接结构影响传感器100的性能，还可以使得传感器100与外部电路的连接变得方便、简单。同时，还可保证金属壳体10与电路板20之间的连接稳定性，从而可提高传感器100的可靠性。
进一步地，所述绝缘层80为涂层。具体的，可通过喷涂等工艺将绝缘材料喷涂在金属壳体10的表面和导电通孔11的内壁面，以形成绝缘层80。
具体的，所述壳体可通过一体铸造工艺形成。
进一步地，如图1、2、4和5所示，所述金属壳体10的敞口端的端面设有避让沉孔12，以在所述避让沉孔12外形成环形插凸13，所述导电通孔11设于所述避让沉孔12的底部。其中，环形插凸13的内侧形成避让沉孔12。
所述电路板20上设有环形凹槽23，所述环形凹槽23环设于电连接位21外。
所述环形插凸13设于环形凹槽23内，所述环形凹槽23内侧的凸部可设于避让沉孔12内。
如此，通过以上结构设置，可将粘接层60的胶水限定在环形凹槽23内，以防止其污染电连接位21和电连接件70，特别防止其污染电连接位21与电连接件70的连接处。同时，通过将粘接层60的胶水限定在环形凹槽23内，还有利于提高粘接层60的粘接效果，从而可便于提高金属壳体10与电路板20之间的连接强度。
进一步地，为了进一步地提高粘接层60的粘接效果，可使金属壳体10的敞口端的端面设有凹凸不平的凸凹结构，以增大粘接面积。
具体的，如图1和2所示，所述电连接位21设于电路板20内，所述电路板20对应电连接位21设有电连接孔24。可选地，所述电连接位21为焊盘。
具体的，所述环形凹槽23与电连接孔24之间形成有环形挡凸25，所述环形挡凸25设于避让沉孔12内。
进一步地，如图1和2所示，所述环形挡凸25与避让沉孔12的底部抵接。如此，可进一步地防止粘接层60的胶水流到电连接孔24内，从而可进一步地防止其污染电连接位21和电连接件70。
进一步地，如图1和2所示，所述金属壳体10设有导电通孔11的侧壁的厚度大于其他侧壁的厚度。如此，可便于加工导电通孔11，也可增大金属壳体10与电路板20之间的粘接面积，提高粘接强度。
进一步地，如图3所示，所述电连接位21在电路板20的宽度方向上设有多个，所述导电通孔11对应设有多个，多个电连接位21一一对应多个导电通孔11设置；每一导电通孔11内均设有一与电连接位21电连接的电连接件70。
具体的，所述电连接件70通过导电材料填充于导电通孔11内而形成。如此，可简化电连接件70的制作过程。
进一步地，如图1和2所示，所述传感器100还包括第一外接焊盘71，所述第一外接焊盘71设于金属壳体10的顶部，且所述第一外接焊盘71设于电连接件70的远离电路板20的一端，第一外接焊盘71用于与外部电路连接。如此，通过设置第一外接焊盘71可便于与外部电路连接。
当然，于其他实施例中，所述外接焊盘也可设于金属壳体10的侧壁上。具体来说，在本发明的另一实施例中，如图6所示，所述金属壳体10设有导电通孔11的侧壁的外表面设有与导电通孔11连通的侧导电孔14，所述传感器100还包括第二外接焊盘72，第二外接焊盘72设于金属壳体10的设有导电通孔11的侧壁的外表面，且设于侧导电孔14处，并通过侧导电孔14与电连接件70电连接；如此，可实现传感器100与外部电路的侧连接，从而有利于实现传感器100和电子设备的超薄化设计。
当然，所述外接焊盘也可设置多个。比如，在本发明的又一实施例中，如图7所示，可在金属壳体10的顶部设置第一外接焊盘71，在金属壳体10的侧壁设置第二外接焊盘72，如此以提高传感器100与外部电路连接的多样性，从而提高传感器100的适应性。
进一步地，所述电路板20侧向凸出于金属壳体10的侧壁，以形成侧凸出部；所述传感器100还包括胶粘接部(图未示)，所述胶粘接部设于金属壳体10的侧壁外，以连接金属壳体10的侧壁与侧凸出部。如此，可进一步地提高金属壳体10与电路板20之间的连接强度。
具体的，所述胶粘接部的高度与金属壳体10的高度的比值大于或等于0.1。其中，所述胶粘接部的高度是指胶粘接部在远离电路板20表面的方向上的高度，金属壳体10的高度是指金属壳体10在远离电路板20表面的方向上的高度。
可以理解，通过使胶粘接部的高度与金属壳体10的高度的比值大于或等于0.1，可保证胶水的用量，从而可保证/提高金属壳体10的侧壁与电路板20的结合强度，防止胶粘接部发生开裂、失效等不良现象。
通常而言，所述胶粘接部的高度应不高于金属壳体10的高度，即是说，所述胶粘接部的高度与金属壳体10的高度的比值小于或等于1。当然，也可使胶粘接部的高度稍高于金属壳体10的高度，以使胶粘接部向金属壳体10的顶部延伸。
可选地，所述胶粘接部的高度与金属壳体10的高度的比值大于或等于0.2，且小于或等于0.8；以节约胶水用量。
可选地，胶粘接部的高度与金属壳体10的高度的比值大于或等于0.3，且小于或等于0.6；以节约胶水用量。
本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括主板和传感器，所述传感器的第二电连接位与主板电连接。该传感器的具体结构参照上述实施例，由于本发明电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
其中，所述电子设备可选为手机或平板电脑等。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种传感器，其特征在于，包括：
一端敞口的金属壳体，所述金属壳体的一侧壁上设有导电通孔；
绝缘层，设于所述金属壳体的表面和所述导电通孔的内壁面；
电路板，设于所述金属壳体的敞口处；所述电路板上对应所述导电通孔设有电连接位；
粘接层，所述粘接层设于所述金属壳体的敞口端与所述电路板之间，以连接所述金属壳体的敞口端与所述电路板；
传感器芯片，设于所述金属壳体内；以及
电连接件，设于所述导电通孔内，所述电连接件的一端与所述电连接位电连接，所述电连接件的另一端用于与外部电路连接。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述绝缘层为涂层。
3.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述电连接件通过导电材料填充于所述导电通孔内而形成。
4.如权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述金属壳体的敞口端的端面设有避让沉孔，以在所述避让沉孔外形成环形插凸，所述导电通孔设于所述避让沉孔的底部；所述电路板上设有环形凹槽，所述环形凹槽环设于所述电连接位外；所述环形插凸设于所述环形凹槽内。
5.如权利要求4所述的传感器，其特征在于，所述电连接位设于所述电路板内，所述电路板对应所述电连接位设有电连接孔，所述环形凹槽与所述电连接孔之间形成有环形挡凸，所述环形挡凸与所述避让沉孔的底部抵接。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的传感器，其特征在于，所述金属壳体设有导电通孔的侧壁的厚度大于其他侧壁的厚度。
7.如权利要求1至5中任意一项所述的传感器，其特征在于，所述导电通孔在所述电路板的宽度方向上间隔设有三个，所述电连接位对应设有三个。
8.如权利要求1至5中任意一项所述的传感器，其特征在于，所述传感器还包括第一外接焊盘，所述第一外接焊盘设于所述壳体的顶部，且所述第一外接焊盘设于所述电连接件的远离所述电路板的一端；和/或，
所述壳体设有所述导电通孔的侧壁的外表面设有与所述导电通孔连通的侧导电孔，所述传感器还包括第二外接焊盘，所述第二外接焊盘设于所述侧导电孔处，所述第二外接焊盘通过所述侧导电孔与所述电连接件电连接。
9.如权利要求1至5中任意一项所述的传感器，其特征在于，所述电路板侧向凸出于所述金属壳体的侧壁，以形成侧凸出部；所述传感器还包括胶粘接部，所述胶粘接部设于所述金属壳体的侧壁外，以连接所述金属壳体的侧壁与所述侧凸出部，所述胶粘接部的高度与所述金属壳体的高度的比值大于或等于0.1；和/或，
所述电连接位为焊盘；和/或，
所述传感器为MEMS麦克风。
10.一种电子设备，其特征在于，包括主板以及如权利要求1至9任一项所述传感器；所述传感器的电连接件与所述主板电连接。
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