CN113259818A - 骨声纹传感器及其制作方法以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开公开了一种骨声纹传感器及其制作方法以及电子设备。该骨声纹传感器包括基板、外壳、内壳、传感器组件及振动组件，基板具有第一面；外壳与基板的第一面连接并围合形成第一容置腔；内壳位于第一容置腔内，内壳与基板的第一面连接并围合形成第二容置腔；传感器组件设置于第一容置腔内，并且传感器组件与基板的第一面电连接；振动组件设置于第二容置腔内并与基板的第一面连接；骨声纹传感器开设有第一泄气孔及第二泄气孔，第一泄气孔与第一容置腔连通，第二泄气孔与第二容置腔连通。
Description
技术领域
本公开涉及电子产品技术领域，更具体地，涉及一种骨声纹传感器及其制作方法以及电子设备。
背景技术
骨声纹传感器是利用人讲话时引起的头颈部骨骼的轻微振动，来把声音信号收集起来转为电信号的一种振动传感器。由于它不同于传统麦克风的通过空气传导采集声音，所以可以在很嘈杂的环境里把声音高清晰地传递出去。在许多场合如火灾现场，带着防毒面具的消防人员不能用嘴直接对着麦克风讲话，在此种情况下就可以利用骨声纹传感器来进行声音传导。随着电子产品的发展，骨声纹传感器的应用越来越广泛。
骨声纹传感器通常包括振动组件及传感器组件，振动组件用来感应外界的振动信息，并通过传感器组件将振动时产生的气压变化转换为电信号，以此来表达该振动信息。
现有技术中的骨声纹传感器多将振动组件和传感器组件分别设置于第一个基板相背的两个表面，为了实现封装过程的可行性，另外还需要使用两层基板配合第一个基板形成一个用于放置传感器组件的容置腔，再在第一个基板摆放振动组件的一侧包覆外壳以保护振动组件，这样一共就需要三层基板；而三层基板的制作极为复杂、成本较高；并且，现有技术中的布设方式会使骨声纹传感器在高度方向的尺寸较大，从而不利于电子设备的轻薄化设计。
有鉴于此，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
本公开的一个目的是提供一种骨声纹传感器及其制作方法以及电子设备的新技术方案。
根据本公开的第一方面，提供了一种骨声纹传感器，所述骨声纹传感器包括：
基板，所述基板具有第一面；
外壳，所述外壳与所述基板的第一面连接并围合形成第一容置腔；
内壳，所述内壳位于所述第一容置腔内，所述内壳与所述基板的第一面连接并围合形成第二容置腔；
传感器组件，所述传感器组件设置于所述第一容置腔内，并且所述传感器组件与所述基板的第一面电连接；
振动组件，所述振动组件设置于所述第二容置腔内并与所述基板的第一面连接；
所述骨声纹传感器开设有第一泄气孔及第二泄气孔，所述第一泄气孔与所述第一容置腔连通，所述第二泄气孔与所述第二容置腔连通。
可选地，所述传感器组件包括MEMS芯片及ASIC芯片，所述MEMS芯片及所述ASIC芯片均设置在所述内壳远离所述基板的顶面。
可选地，所述传感器组件包括MEMS芯片及ASIC芯片，所述MEMS芯片设置在所述内壳远离所述基板的顶面，所述ASIC芯片设置在所述基板的第一面。
可选地，所述内壳上与所述MEMS芯片相对应的位置处开设有声孔。
可选地，所述第一泄气孔开设在所述外壳上，所述第二泄气孔开设在所述基板上。
可选地，所述第一泄气孔及所述第二泄气孔均开设在所述基板上。
可选地，所述振动组件包括相连接的振膜及质量块。
可选地，所述振膜包括固定环和振动膜片，所述固定环与所述基板的第一面连接，所述质量块与所述振动膜片连接。
根据本公开的第二方面，提供了一种如第一方面所述的骨声纹传感器的制作方法，所述制作方法包括：
提供基板、外壳、内壳、传感器组件及振动组件；
将所述振动组件连接于所述基板的第一面；
将所述内壳连接于所述基板的第一面，并使所述内壳罩设住所述振动组件；
将所述传感器组件与所述基板的第一面电连接；
将所述外壳连接于所述基板的第一面，并使所述外壳罩设住所述传感器组件及所述内壳。
根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括如第一方面所述的骨声纹传感器。
在本申请实施例提供的骨声纹传感器中，降低了基板制作的复杂程度、节省了基板的加工成本，并且该骨声纹传感器在高度方向上的尺寸得以降低。
通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开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公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开的原理。
图1是根据本公开的一个实施例的骨声纹传感器的结构示意图。
附图标记说明：
101：基板；102：外壳；103：内壳；104：第一泄气孔；105：第二泄气孔；106：MEMS芯片；107：ASIC芯片；108：声孔；109：振膜；1091：固定环；1092：振动膜片；110：质量块；111：金线；112：焊盘。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开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公开的范围。
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，决不作为对本公开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。
参照图1所示，根据本公开的一个实施例，提供了一种骨声纹传感器。所述骨声纹传感器包括基板101、外壳102、内壳103、传感器组件及振动组件，所述基板101具有第一面；所述外壳102与所述基板101的第一面连接并围合形成第一容置腔；所述内壳103位于所述第一容置腔内，所述内壳103与所述基板101的第一面连接并围合形成第二容置腔；所述传感器组件设置于所述第一容置腔内且位于所述第二容置腔外，并且所述传感器组件与所述基板102的第一面电连接；所述振动组件设置于所述第二容置腔内并与所述基板101的第一面连接；所述骨声纹传感器开设有第一泄气孔104及第二泄气孔105，所述第一泄气孔104与所述第一容置腔连通，所述第二泄气孔105与所述第二容置腔连通。
在本公开实施例提供的骨声纹传感器中，其传感器组件和振动组件均连接在基板101的第一面，即传感器组件和振动组件连接在基板101的同一面上；具体地，通过在基板101与外壳102围合形成的第一容置腔内设置内壳103，内壳103与基板101围合形成位于第一容置腔内的第二容置腔，将振动组件设置在第二容置腔内，将传感器组件设置在第二容置腔外。这样，仅需要设置一个基板101便可以同时满足传感器组件的布设和振动组件的布设，无需设置三层基板，这样便大大降低了基板制作的复杂程度、节省了基板的加工成本；并且，将传感器组件和振动组件连接在基板101的同一面上，这样该骨声纹传感器的集成度更高，该骨声纹传感器在高度方向上的尺寸得以降低，这样将该骨声纹传感器组装到电子设备中时，有利于电子设备的轻薄化设计。
在一个实施例中，所述传感器组件包括MEMS芯片106及ASIC芯片107，所述MEMS芯片106及所述ASIC芯片107均设置在所述内壳103远离所述基板101的顶面。
在该具体的例子中，将组成传感器组件的MEMS芯片106和ASIC芯片107均设置于内壳103远离基板101的顶面上，这样充分利用了内壳103所提供的位置，从而节省了基板101的位置，基板101的尺寸不需要设置得很大，从而有利于减小整个骨声纹传感器的尺寸。进一步具体地，在将MEMS芯片106和ASIC芯片107与基板101进行电连接时，ASIC芯片107直接通过金线111与基板101进行电连接，而MEMS芯片106则通过金线111与ASIC芯片107进行电连接。
另外，内壳103由金属材质制成，因此将MEMS芯片106置于内壳103上，相比于现有技术中将MEMS芯片置于FR-4等易形变且形变无记忆特性的材料制成的基板上，选用金属这种形变有记忆特性的材质制成的内壳103来承载MEMS芯片106，可有助于减少环境温度变化等引起的形变，以确保MEMS芯片106所受的应力在更容易接受的范围内，进而减少会引起材料形变的信赖性试验所带来的产品特性(如灵敏度等)的变化。
在一个实施例中，所述传感器组件包括MEMS芯片106及ASIC芯片107，所述MEMS芯片106设置在所述内壳103远离所述基板101的顶面，所述ASIC芯片107设置在所述基板101的第一面。
在该具体的例子中，将组成传感器组件的MEMS芯片106设置于内壳103远离基板101的顶面上，而将ASIC芯片107设置在基板101的第一面，由于ASIC芯片107是直接通过金线111与基板101进行电连接，因此将ASIC芯片107设置在基板101的第一面可以起到方便ASIC芯片107电连接的作用。
在一个实施例中，进一步地，所述内壳103上与所述MEMS芯片106相对应的位置处开设有声孔108。
在该骨声纹传感器中，振动组件用于拾取外界(如电子产品的佩戴者，或其他振动源)的骨振动信号而产生响应振动信号，而传感器组件则用于接收响应振动信号并且根据接收到的响应振动信号而产生电信号。具体地，MEMS芯片106用于接收响应振动信号并且根据接收到的响应振动信号而产生电信号，之后MEMS芯片106将产生的电信号传递给ASIC芯片107，ASIC芯片107则对电信号进行处理。在该具体的例子中，通过开设于内壳103上的声孔108连通振动组件和传感器组件，以使振动组件产生的响应振动信号通过声孔108传递给MEMS芯片106。
在一个实施例中，所述第一泄气孔104开设在所述外壳102上，所述第二泄气孔105开设在所述基板101上。
在对骨声纹传感器进行组装的过程中，通常需要涉及到焊接工艺，而在焊接时第一容置腔及第二容置腔内的气体会有压力的变化，此时若没有敞开的泄气孔就会造成腔体内部的压力不均匀的现象。因此，泄气孔的开设可以在焊接时保持腔体内外压力均匀，这样可以避免产品受到损伤、影响产品的品质。在该具体的例子中，在外壳102设置第一泄气孔104用于对第一容置腔进行泄压，在基板101上开设第二泄气孔105用于对第二容置腔进行泄压。第一泄气孔104可以开设在外壳102远离基板101的顶面处，还可以开设在外壳102的侧壁上，这样不用在基板101上位于内壳103以外的区域预留开设第一泄气孔104的位置，从而有利于减小基板101的尺寸。
在一个实施例中，所述第一泄气孔104及所述第二泄气孔105均开设在所述基板101上。
在该具体的例子中，可以将用于对第一容置腔进行泄压的第一泄气孔104，以及用于对第二容置腔进行泄压的第二泄气孔105均开设在基板101上，这样不用对外壳102进行开孔，外壳102的坚固度更高。
在一个实施例中，所述振动组件包括相连接的振膜109及质量块110。
质量块110连接在振膜109上，即质量块110通过振膜109悬置于第二容置腔中，质量块110跟随振膜109一起振动，对振膜109的振动进行调节，使振膜109的振动与电子产品佩戴者的骨振动信号匹配性更好，从而可提高该骨声纹传感器的灵敏度。而且，质量块110跟随振膜109一起振动，可增加振膜109振动时的质量，从而可以有效避免外界因素的干扰。
在一个实施例中，进一步地，所述质量块110为金属材质。
质量块110需要满足一定的重量要求，而金属材质的质量块110则易于满足重量要求。
在一个实施例中，进一步地，所述振膜109包括固定环1091和振动膜片1092，所述固定环1091与所述基板101的第一面连接，所述质量块110与所述振动膜片1092连接。
固定环1091对振膜109进行固定，在振膜109的振动过程中，具体是振动膜片1092进行振动，因此质量块110连接在振动膜片1092上。质量块110可以连接在振动膜片1092靠近基板101的一面，也可以连接在振动膜片1092远离基板101的一面。
在一个实施例中，进一步地，所述骨声纹传感器还包括设置于基板101上的焊盘112，焊盘112设置在基板101的背离所述第一面的底面处。焊盘112用于将该骨声纹传感器焊接到外部线路板上。当将该骨声纹传感器所焊接到的外部线路板发生振动时，由于线路板到振动组件的部分均为刚性连接，因此振动组件会跟随环境振动。由于质量块110与固定环1091之间是通过有弹性的振动膜片1092连接的，因此可以实现拾振效果，即环境发生振动时，质量块110因惯性而滞后于该振动，因此质量块110相对于环境及该骨声纹传感器内的其他零部件产生了位移，其位移大小与振动的加速度在一定频率内满足如下关系：K*d＝M*a，其中，K为振膜及密封腔共同的弹性系数，d为质量块的相对位移；M为质量块的质量，a为待测的环境加速度。因振膜及MEMS芯片106均有一定的密封效果，因此质量块带动振膜振动时，MEMS芯片106内及内壳103内的第二容置腔的气压会产生变化，该交变气压作用于MEMS芯片106时，即可产生电信号，该信号经ASIC芯片107调理后即可经基板101传递到外界。
根据本公开的一个实施例，提供了一种如上所述的骨声纹传感器的制作方法，所述制作方法包括：
提供基板101、外壳102、内壳103、传感器组件及振动组件；
将所述振动组件连接于所述基板101的第一面；
将所述内壳103连接于所述基板101的第一面，并使所述内壳103罩设住所述振动组件；
将所述传感器组件与所述基板101的第一面电连接；
将所述外壳102连接于所述基板101的第一面，并使所述外壳102罩设住所述传感器组件及所述内壳103。
在该骨声纹传感器的制作方法中，将传感器组件和振动组件均连接在基板101的第一面，这样，仅需要设置一个基板101便可以同时满足传感器组件的布设和振动组件的布设，无需设置三层基板，即无需按照现有的采用多个基板并外附外壳的方式来制作该骨声纹传感器，因此极大地降低了产品的材料成本和组装过程的工艺成本；并且，将传感器组件和振动组件连接在基板101的同一面上，这样该骨声纹传感器的集成度更高，该骨声纹传感器在高度方向上的尺寸得以降低，这样将该骨声纹传感器组装到电子设备中时，有利于电子设备的轻薄化设计。
根据本公开的又一个实施例，提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述的骨声纹传感器。
所述电子设备可以是但不限于头戴设备、耳机、智能手表、智能手环、车载降噪设备及振动感测装置等本领域技术人员所熟知的电子设备。
上文实施例中重点描述的是各个实施例之间的不同，各个实施例之间不同的优化特征只要不矛盾，均可以组合形成更优的实施例，考虑到行文简洁，在此则不再赘述。
虽然已经通过例子对本公开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，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种骨声纹传感器，其特征在于，所述骨声纹传感器包括：
基板(101)，所述基板(101)具有第一面；
外壳(102)，所述外壳(102)与所述基板(101)的第一面连接并围合形成第一容置腔；
内壳(103)，所述内壳(103)位于所述第一容置腔内，所述内壳(103)与所述基板(101)的第一面连接并围合形成第二容置腔；
传感器组件，所述传感器组件设置于所述第一容置腔内，并且所述传感器组件与所述基板(102)的第一面电连接；
振动组件，所述振动组件设置于所述第二容置腔内并与所述基板(101)的第一面连接；
所述骨声纹传感器开设有第一泄气孔(104)及第二泄气孔(105)，所述第一泄气孔(104)与所述第一容置腔连通，所述第二泄气孔(105)与所述第二容置腔连通。
2.根据权利要求1所述的骨声纹传感器，其特征在于，所述传感器组件包括MEMS芯片(106)及ASIC芯片(107)，所述MEMS芯片(106)及所述ASIC芯片(107)均设置在所述内壳(103)远离所述基板(101)的顶面。
3.根据权利要求1所述的骨声纹传感器，其特征在于，所述传感器组件包括MEMS芯片(106)及ASIC芯片(107)，所述MEMS芯片(106)设置在所述内壳(103)远离所述基板(101)的顶面，所述ASIC芯片(107)设置在所述基板(101)的第一面。
4.根据权利要求2或3所述的骨声纹传感器，其特征在于，所述内壳(103)上与所述MEMS芯片(106)相对应的位置处开设有声孔(108)。
5.根据权利要求1所述的骨声纹传感器，其特征在于，所述第一泄气孔(104)开设在所述外壳(102)上，所述第二泄气孔(105)开设在所述基板(101)上。
6.根据权利要求1所述的骨声纹传感器，其特征在于，所述第一泄气孔(104)及所述第二泄气孔(105)均开设在所述基板(101)上。
7.根据权利要求1所述的骨声纹传感器，其特征在于，所述振动组件包括相连接的振膜(109)及质量块(110)。
8.根据权利要求7所述的骨声纹传感器，其特征在于，所述振膜(109)包括固定环(1091)和振动膜片(1092)，所述固定环(1091)与所述基板(101)的第一面连接，所述质量块(110)与所述振动膜片(1092)连接。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的骨声纹传感器的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：
提供基板(101)、外壳(102)、内壳(103)、传感器组件及振动组件；
将所述振动组件连接于所述基板(101)的第一面；
将所述内壳(103)连接于所述基板(101)的第一面，并使所述内壳(103)罩设住所述振动组件；
将所述传感器组件与所述基板(101)的第一面电连接；
将所述外壳(102)连接于所述基板(101)的第一面，并使所述外壳(102)罩设住所述传感器组件及所述内壳(103)。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括如权利要求1-8中任一项所述的骨声纹传感器。
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