CN111928939A - 振动感测器 - Google Patents

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张朝森
张咏翔
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Abstract

一种振动感测器包括承载板、电路板壳体、金属壳体、加压组件以及感测器。电路板壳体配置于承载板之表面上，且与承载板共同定义第一空腔。金属壳体配置于承载板之另一表面上，且与承载板共同定义第二空腔。加压组件设置于第一空腔与第二空腔其中之一者内，其中加压组件包括振膜以及设置于振膜上之质量块。感测器设置于第一空腔与第二空腔其中之另一者内。承载板具有第一通孔及第二通孔，第一通孔错位于加压组件及感测器，第二通孔对位于加压组件及感测器之间。

Description

振动感测器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年03月25日提交美国专利局、申请号为62994292、发明名称为 “振动感测器”的美国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本发明是关于一种感测器，特别是关于一种振动感测器。
背景技术
目前手持式电子装置或穿戴式电子装置均需要振动感测器所提供的功能，因此对振动感测器的效能要求也越来越高。因此，各供货商皆积极寻求高讯噪比振动感测器的解决方案。
发明内容
本发明提出一种创新的振动感测器，借以解决先前技术的问题。
于本发明的一实施例中，一种振动感测器包括承载板、电路板壳体、金属壳体、加压组件以及感测器。电路板壳体配置于承载板之一表面上，且与承载板共同定义第一空腔。金属壳体配置于承载板相对于电路板壳体之另一表面上，且与承载板共同定义第二空腔。加压组件设置于第一空腔与第二空腔其中之一者内，其中加压组件至少包括一振膜以及设置于振膜上之一质量块。感测器设置于第一空腔与第二空腔其中之另一者内。承载板具有第一通孔及第二通孔，第一通孔错位于加压组件及感测器并使第一空腔与第二空腔彼此空气连通，第二通孔对位于加压组件及感测器之间，使得感测器、承载板与振膜共同定义第三空腔。
于本发明的一实施例中，第一空腔与第三空腔彼此空气不连通。
于本发明的一实施例中，第二空腔与第三空腔彼此空气不连通。
于本发明的一实施例中，承载板为绝缘材料所制成。
于本发明的一实施例中，感测器以金属导线沿承载板的表面布线，并借金属导线电性连接至电路板壳体。
于本发明的一实施例中，承载板具有一环绕凸部，振膜覆盖于环绕凸部上。
于本发明的一实施例中，振膜对应覆盖第二通孔，且暴露第一通孔。
于本发明的一实施例中，当承载板为矩形时，第一通孔位于矩形的其中一角。
于本发明的一实施例中，感测器为一麦克风元件。
于本发明的一实施例中，质量块不位于第三空腔内。
于本发明的一实施例中，振膜沿着承载板的周缘配置。
综上所述，本发明之振动感测器包括第一、二、三空腔，并设置加压组件与感测器于第一、二空腔内。承载板具有第一通孔与第二通孔。第一通孔错位于加压组件及感测器并使第一空腔与第二空腔彼此空气连通。第二通孔对位于加压组件及感测器之间，使得感测器、承载板与振膜共同定义第三空腔。振动感测器借此能获取更高讯噪比的讯号。
以下将以实施方式对上述之说明作详细的描述，并对本发明之技术方案提供更进一步的解释。
附图说明
为让本发明之上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图式之说明如下：
图1为根据本发明之一实施例的振动感测器之剖面图；
图2为根据本发明之另一实施例的振动感测器之剖面图；以及
图3为根据本发明之又一实施例的振动感测器之底视图。
附图标记说明：
100a:振动感测器；100b:振动感测器；102:电路板壳体；106:承载板；106a:第一通孔；106b:第二通孔；106c:环绕凸部；108:感测器；110:控制晶片；112:金属导线；120:金属壳体；130:振膜；132:质量块；(A):第一空腔；(B):第二空腔；(C):第三空腔
具体实施方式
为了使本发明之叙述更加详尽与完备，可参照所附之图式及以下所述各种实施例，图式中相同之号码代表相同或相似之元件。另一方面，众所周知的元件与步骤并未描述于实施例中，以避免对本发明造成不必要的限制。
于实施方式与申请专利范围中，除非内文中对于冠词有所特别限定，否则“一”与“所述”可泛指单一个或复数个。
请参照图1，其为根据本发明之一实施例的振动感测器之剖面图。一种振动感测器100a包括承载板106、电路板壳体102、金属壳体120、加压组件以及压力感测组件。电路板壳体102配置于承载板106之一表面上，且电路板壳体102的周缘连接至承载板106的周缘而共同定义第一空腔(A)。金属壳体120配置于承载板106相对于电路板壳体102之另一表面上，且金属壳体120的周缘连接至承载板106的周缘而共同定义第二空腔(B)。在本实施例中，承载板106具有一环绕凸部106c，振膜130覆盖于环绕凸部106c上，且振膜130的面积小于承载板106的面积，但不以此为限。
加压组件至少包括一振膜130以及设置于振膜上之一质量块132。承载板106具有一环绕凸部106c，振膜130覆盖于环绕凸部106c上。压力感测组件至少包括一感测器108与一控制晶片110。当外界振动时，加压组件产生连带的振动，压力感测组件用以感测加压组件振动产生的压力变化。在本实施例中，感测器108为一麦克风元件，控制晶片110则用以接收并处理麦克风元件所测得的讯号。
在本实施例中，压力感测组件设置于第一空腔(A)内，加压组件设置于第二空腔(B)内，但不以此为限。
承载板106具有第一通孔106a及第二通孔106b，第一通孔106a错位于加压组件及感测器，并使第一空腔(A)与第二空腔(B)彼此空气连通，第二通孔106b对位于加压组件及感测器之间，使得感测器108、承载板106与振膜130共同定义第三空腔(C)。换言之，振膜130对应覆盖第二通孔106b，但未覆盖(或暴露)第一通孔106a。在本实施例中，第一空腔(A)与第三空腔(C)彼此空气不连通，第二空腔(B)与第三空腔(C)彼此空气不连通，并借由上述第一、二通孔(106a、106b)的设置，使得加压组件及压力感测组件运作后能获取较灵敏的感度及更高讯噪比的讯号。
在本实施例中，质量块132位于第二空腔(B)内，而不位于第三空腔(C)内，使得振膜130的振动幅度较不受限，但不以此为限。
在本实施例中，承载板106为绝缘材料所制成，振动感测器还包括金属导线112，金属导线112沿承载板106的表面布线。控制晶片110与感测器108均借金属导线112电性连接至电路板壳体102。在其他可能的实施例中，控制晶片可配置于电路板壳体之外部(即第一空腔(A)外)，感测器则借金属导线电性连接至壳体外部的控制晶片，或者控制晶片可直接整合在感测器上。
请参照图2，其为根据本发明之另一实施例的振动感测器之剖面图。振动感测器100b不同于振动感测器100a在于加压组件及压力感测组件的位置。在本实施例中，加压组件设置于第一空腔(A)内，压力感测组件设置于第二空腔(B)内。具体而言，振膜130以及质量块132设置于第一空腔(A)内，感测器108与控制晶片110设置于第二空腔(B)内。虽然加压组件及压力感测组件的位置不同了，第一空腔(A)与第三空腔(C)彼此空气不连通，第二空腔(B)与第三空腔(C)彼此空气不连通，并借由上述第一、二通孔(106a、106b)的设置，使得加压组件及压力感测组件运作后仍能获取较灵敏的感度及更高讯噪比的讯号。在本实施例中，质量块132位于第一空腔(A)内，而不位于第三空腔(C)内，使得振膜130的振动幅度较不受限，但不以此为限。在其他可能的实施例中，控制晶片可配置于金属壳体之外部(即第二空腔(B)外)，感测器则借金属导线电性连接至壳体外部的控制晶片，或者控制晶片可直接整合在感测器上。
请参照图3，其为根据本发明之又一实施例的振动感测器之底视图。此图绘示第一、二通孔(106a、106b)、感测器108以及控制晶片110在承载板106的位置。当承载板106为矩形时，复数个第一通孔106a位于矩形承载板106的其中一角，且错位于振膜130。具体而言，第一通孔106a位于承载板106上振膜130所未对应覆盖的一角落区域。进一步而言，振膜130可沿着承载板106的周缘配置，借以扩大振膜130之覆盖面积使得第三空腔(C)能产生更大的空气压力，增加感测器108之感度。
本发明之振动感测器包括第一、二、三空腔，并设置加压组件与感测器于第一、二空腔内。承载板具有第一通孔与第二通孔。第一通孔错位于加压组件及感测器并使第一空腔与第二空腔彼此空气连通。第二通孔对位于加压组件及感测器之间，使得感测器、承载板与振膜共同定义第三空腔，其中第三空腔为一密闭腔体。当加压组件运动时会挤压到第一空腔与所述第二空腔之间彼此流通的空气压力，同时拉动第三空腔之空气压力，感测器在一拉一推的空气压力作用下使得第三空腔能产生更大的空气压力变化，借此能提高振动感测器之灵敏度，获取更高讯噪比的感测讯号。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，于不脱离本发明之精神和范围内，当可作各种之更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附之申请专利范围所界定者为准。

Claims (11)

1.一种振动感测器，其特征在于，包括：
一承载板；
一电路板壳体，配置于所述承载板之一表面上，且与所述承载板共同定义第一空腔；
一金属壳体，配置于所述承载板相对于所述电路板壳体之另一表面上，且与所述承载板共同定义第二空腔；
一加压组件，设置于所述第一空腔与所述第二空腔其中之一者内，其中所述加压组件至少包括一振膜以及设置于所述振膜上之一质量块；以及
一感测器，设置于所述第一空腔与所述第二空腔其中之另一者内；
其中所述承载板具有第一通孔及第二通孔，所述第一通孔错位于所述加压组件及感测器并使所述第一空腔与所述第二空腔彼此空气连通，所述第二通孔对位于所述加压组件及所述感测器之间，使得所述感测器、所述承载板与所述振膜共同定义第三空腔。
2.根据权利要求1所述的振动感测器，其特征在于，所述第一空腔与所述第三空腔彼此空气不连通。
3.根据权利要求1所述的振动感测器，其特征在于，所述第二空腔与所述第三空腔彼此空气不连通。
4.根据权利要求1所述的振动感测器，其特征在于，所述承载板为绝缘材料所制成。
5.根据权利要求4所述的振动感测器，其特征在于，所述振动感测器还包括金属导线，所述金属导线沿所述承载板的表面布线，所述感测器借所述金属导线电性连接至所述电路板壳体。
6.根据权利要求1所述的振动感测器，其特征在于，所述承载板具有一环绕凸部，所述振膜覆盖于所述环绕凸部上。
7.根据权利要求1所述的振动感测器，其特征在于，所述振膜对应覆盖于所述第二通孔，且暴露于所述第一通孔。
8.根据权利要求1所述的振动感测器，其特征在于，当所述承载板为矩形时，所述第一通孔位于所述矩形的其中一角。
9.根据权利要求1所述的振动感测器，其特征在于，所述感测器为一麦克风元件。
10.根据权利要求1所述的振动感测器，其特征在于，所述质量块不位于所述第三空腔内。
11.根据权利要求1所述的振动感测器，其特征在于，所述振膜沿着所述承载板的周缘配置。
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