CN113411731A - 骨声纹传感器及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种骨声纹传感器及电子设备,其中的骨声纹传感器包括基板和设置在所述基板上的外壳,所述基板与所述外壳之间形成封装结构,在所述封装结构内设置有振动组件和麦克风组件;其中,所述振动组件设置在所述封装结构内部的基板上,麦克风组件设置在所述振动组件的上方。利用上述发明能够解决传统的骨声纹传感器装配难度高和制作成本高的问题。

Description

骨声纹传感器及电子设备
技术领域
本发明涉及传感器设计领域,更为具体地,涉及一种骨声纹传感器及电子设备。
背景技术
骨声纹传感器是一种利用声膜振动时策动空气流动,并以此来检测流动信号的一种传感器。传统的骨声纹传感器通常包括振动系统以及麦克风组件,振动系统用来感应外界的振动信号,并通过麦克风组件将振动时产生的气流变化转换为电信号,以此来表达该振动信号。振动系统和麦克风组件均是骨声纹传感器的核心部件。
传统的骨声纹传感器大多采用三层PCB板结构2’的麦克风组件,再将振动组件1’作为一个单独的元器件贴装到麦克风组件上(如图1所示);然而,三层PCB板结构2’的麦克风由于需要采购三种PCB板,因此成本较高,而且还需要两次焊接实现三个PCB之间的导通,增加了装配难度。
基于以上技术问题,亟需一种能够降低骨声纹传感器装配难度和制作成本的方法。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的是提供一种骨声纹传感器,以解决传统的骨声纹传感器装配难度高和制作成本高的问题。
本发明实施例中提供的骨声纹传感器,包括基板和设置在所述基板上的外壳,所述基板与所述外壳之间形成封装结构,在所述封装结构内设置有振动组件和麦克风组件;其中,
所述振动组件设置在所述封装结构内部的基板上,麦克风组件设置在所述振动组件的上方。
此外,优选的方案是,在所述振动组件的顶部设置有支撑连接片,所述麦克风组件设置在所述支撑连接片的上方。
此外,优选的方案是,所述振动组件包括固定在所述基板上的振环、设置在所述振环顶部的振膜以及设置在所述振膜上的质量块;并且,
所述支撑连接片覆盖所述振膜和所述质量块。
此外,优选的方案是,所述质量块设置在所述振膜的顶部或底部。
此外,优选的方案是,所述麦克风组件包括固定在所述支撑连接片的顶部的MEMS芯片和ASIC芯片;并且,
所述MEMS芯片和所述ASIC芯片之间通过导线电连接,所述MEMS芯片以及所述ASIC芯片均通过导线与所述基板电连接。
此外,优选的方案是,在所述支撑连接片的顶部开设有通气开口,所述通气开口与所述MEMS芯片的内腔连通。
此外,优选的方案是,所述外壳为金属制件;并且,
所述基板为PCB。
此外,优选的方案是,所述外壳通过锡膏固定在所述基板上,所述支撑连接片通过粘片胶固定在所述振环的上方。
此外,优选的方案是,在所述外壳的顶部开设有导气孔。
此外,本发明还提供一种电子设备,包括前述的骨声纹传感器。
从上面的技术方案可知,本发明提供的骨声纹传感器,针对传统的骨声纹传感器由于具有三层PCB板结构麦克风+振动组件结构导致成本较高、装配工序复杂的问题,先将振动组件贴装到PCB板上,然后再将麦克风MEMS芯片与ASIC芯片设置在振动组件的上方,最后由金属外壳通过锡膏与所述PCB板相固定。如此,即可将麦克风MEMS芯片与ASIC芯片与振动组件直接堆叠,并装配至金属外壳与PCB板形成的封装结构中,相对于传统的骨声纹传感器的三层基板的结构,仅使用一层基板,可以有效地降低成本,并减少了装配工序。
为了实现上述以及相关目的,本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而,这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外,本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物
附图说明
通过参考以下结合附图的说明,并且随着对本发明的更全面理解,本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中:
图1为传统的骨声纹传感器的主视剖面图;
图2为根据本发明实施例的骨声纹传感器的主视剖面图;
其中的附图标记包括:PCB 11、外壳12、导气孔121、MEMS芯片13、ASIC芯片131、振膜14、质量块141、支撑连接片15、振环16、振动前腔17、振动后腔18、通气开口19。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
为详细描述本发明的骨声纹传感器的结构,以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。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“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。此外,若本发明实施例中有涉及术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
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。
图1示出了根据本发明实施例的骨声纹传感器的主视剖面结构,根据图1所示,本发明实施例中提供的骨声纹传感器,包括一块用于焊接该骨声纹传感器内部电路的基板11以及固定在该基板11上的起保护元器件作用的外壳12,其中,基板11可以选用电路板,如PCB(英文全称为Printed Circuit Board,中文名称为印制电路板,是电子元器件的支撑体);基板11与外壳12之间形成用于容纳元器件的封装结构,在封装结构的内部设置有用于感应外界的振动信号的振动组件以及麦克风组件。在实际使用过程中,振动组件在感应到外界的振动信号后会产生较强的振动,随着振动组件的振动带动封装结构内部的空气振动并产生振动气流,该振动气流被麦克风组件接收后转换为电信号,电信号再通过基板11上传递至外界的信号处理装置进行信号解析。
具体地,振动组件贴装在封装结构内部的基板11上,麦克风组件设置在振动组件的上方,通过这种设计,可以将振动组件和麦克风组件一同设置在封装结构的内部,仅使用一层基板11和一张外壳12即可实现整个骨声纹传感器的制作,相对于传统的骨声纹传感器的三层基板11的结构,能够有效地降低成本,并减少了装配工序。
需要说明的是,振动组件与基板11之间形成有振动前腔17,振动组件与支撑连接片15之间形成有振动后腔18,振动组件在感应到外界振动信号后,振膜14会在振动前腔17与振动后腔18之间产生振动,进而将产生的振动气流传给麦克风组件。
具体地,在振动组件的顶部设置有支撑连接片15,麦克风组件通过支撑连接片15的设置在振动组件的上方,需要说明的是,支撑连接片15可以采用与基板11相同或不同的材质制作,比如,电路板剩材、pvc材料、金属材料等等,只要满足是能够产生相应的支撑效果的硬质材料均可。
在本发明的一个具体地实施方式中,振动组件包括固定在基板11上的振环16以及设置在振环16顶部的振膜14;在实际使用过程中,主要为振膜14起作用,振环16主要是对振膜14进行支撑,当振膜14感应到外界的振动信号后,即可在振动前腔17与振动后腔18之间上下振动。需要说明的是,振环16为中空结构,当振膜14固定在振环16顶部时,振环16的内腔即作为该振动前腔17。
此外,为提升振膜14的感应效果,进而提升骨声纹传感器的灵敏度,可以在在振膜14上的质量块141,当振膜14振动时,由于质量块141的存在,能够显著提升振膜14在同等振动信号下的振动幅度,从而产生更大振动气流,提升骨声纹传感器的灵敏度。
需要说明的是,由于支撑连接片15的存在,支撑连接片15将会覆盖振膜14和质量块141,从而降低麦克风组件的接收振动气流的效果。为此,可以在支撑连接片15上开设一个通气开口19,通过通气开口19将振动气流传递给麦克风组件。
具体地,质量块141可以设置在振膜14的顶部或者底部,在实际制作过程,为使质量块141与振膜14通过振动,可以通过粘片胶等方式将质量块141固定在振膜14的顶部或者底部。
在本发明的一个具体地实时方式中,麦克风组件可以包括固定在支撑连接片15的顶部的MEMS芯片13(Microelectro Mechanical Systems,微机电系统)和ASIC芯片131(ASIC即专用集成电路,是指应特定用户要求和特定电子系统的需要而设计、制造的集成电路);并且,MEMS芯片13和ASIC芯片131之间通过导线电连接,MEMS芯片13以及ASIC芯片131均通过导线与基板11电连接。
在实际使用过程中,当振膜14振动时,带动空气振动产生振动气流,当MEMS芯片13感应到振动气流后,即会产生相应的电信号,电信号经ASIC芯片131放大后,通过金属引线(一种导线)传递至基板11上,最终传递至外界的信号处理装置进行信号解析。
需要说明的是,支撑连接片15的顶部开设的通气开口19需要与MEMS芯片13的内腔连通,只有这样,MEMS芯片13才能及时有效地接收到振膜14产生的振动气流。
在本发明的一个具体地实施方式中,为确保外壳12具有足够的保护性能,外壳12需要选用金属材料进行制件,并通过锡膏等方式固定在基板11上;此外,振环16可以通过粘片胶固定在基板11上,支撑连接片15可以通过粘片胶固定在振环16的顶部,MEMS芯片13和ASIC芯片131也可以通过粘片胶固定在支撑连接片15的顶部。
在本发明的一个优选的实例方式中,为防止在回流焊接、高温烘烤的工艺制作中封装结构的内部气体受热膨胀从而导致爆壳,可以在外壳12上开设导气孔121,通过导气孔121能有效确保骨声纹传感器在装配过程中的内外气压平衡,防止出现爆壳现象。
另一方面,本发明还提供一种电子设备,该电子设备包括前述的骨声纹传感器的各部件。在实际使用过程中,电子设备可以先利用本发明提供的声纹传感器采集周围的振动信号,然后通过该振动信号去进行相应的处理,如声音强度识别、振动强度识别等等。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出骨声纹传感器及电子设备。但是,本领域技术人员应当理解,对于上述本发明所提出的骨声纹传感器及电子设备,还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此,本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。

Claims (10)

1.一种骨声纹传感器,其特征在于,包括基板和设置在所述基板上的外壳,所述基板与所述外壳之间形成封装结构,在所述封装结构内设置有振动组件和麦克风组件;其中,
所述振动组件设置在所述封装结构内部的基板上,麦克风组件设置在所述振动组件的上方。
2.如权利要求1所述的骨声纹传感器,其特征在于,
在所述振动组件的顶部设置有支撑连接片,所述麦克风组件设置在所述支撑连接片的上方。
3.如权利要求2所述的骨声纹传感器,其特征在于,
所述振动组件包括固定在所述基板上的振环、设置在所述振环顶部的振膜以及设置在所述振膜上的质量块;并且,
所述支撑连接片覆盖所述振膜和所述质量块。
4.如权利要求3所述的骨声纹传感器,其特征在于,
所述质量块设置在所述振膜的顶部或底部。
5.如权利要求2所述的骨声纹传感器,其特征在于,
所述麦克风组件包括固定在所述支撑连接片的顶部的MEMS芯片和ASIC芯片;并且,
所述MEMS芯片和所述ASIC芯片之间通过导线电连接,所述MEMS芯片以及所述ASIC芯片均通过导线与所述基板电连接。
6.如权利要求5所述的骨声纹传感器,其特征在于,
在所述支撑连接片的顶部开设有通气开口,所述通气开口与所述MEMS芯片的内腔连通。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的骨声纹传感器,其特征在于,
所述外壳为金属制件;并且,
所述基板为PCB。
8.如权利要求2至6中任意一项所述的骨声纹传感器,其特征在于,
所述外壳通过锡膏固定在所述基板上,所述支撑连接片通过粘片胶固定在所述振环的上方。
9.如权利要求1至6中任意一项所述的骨声纹传感器,其特征在于,
在所述外壳的顶部开设有导气孔。
10.一种电子设备,其特征在于,包括如权利要求1至9中任意一项所述的骨声纹传感器。
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