CN115174722A - 传感器及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种传感器及电子设备，传感器包括：衬底；背极板，背极板设于衬底，背极板设有至少一个镂空结构；振膜，振膜设于衬底，振膜设有至少一个凸起结构，凸起结构与镂空结构一一对应；在振膜振动至第一位置的情况下，凸起结构的至少部分结构位于对应的镂空结构内；在振膜振动至第二位置的情况下，凸起结构脱离对应的镂空结构。本公开的一个技术效果在于，通过振膜上的凸起结构与背极板上的镂空结构配合，在振膜振动的过程中，凸起结构的外侧与镂空结构的内侧形成相对面积的变化，从而产生信号变化，以在振膜与背极板之间的距离变化的基础上进一步增加电容变化，从而提高传感器的灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，更具体地，涉及一种传感器及电子设备。
背景技术
目前，电子设备通常需要安装传感器用于相关感应功能的实现。在电容传感器中，通过改变振膜与背极之间的间距形成电容变化，从而实现声电信号转换。相关技术中，存在传感器的感应灵敏度较低的问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种传感器及电子设备的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种传感器，传感器包括：
衬底；
背极板，所述背极板设于所述衬底，所述背极板设有至少一个镂空结构；
振膜，所述振膜设于所述衬底，所述振膜设有至少一个凸起结构，所述凸起结构与所述镂空结构一一对应；
在所述振膜振动至第一位置的情况下，所述凸起结构的至少部分结构位于对应的所述镂空结构内；
在所述振膜振动至第二位置的情况下，所述凸起结构脱离对应的所述镂空结构。
可选地，所述振膜设有多个所述凸起结构，多个凸起结构阵列分布；
所述背极板设有多个所述镂空结构，多个所述镂空结构阵列分布。
可选地，所述振膜包括中部区域和位于所述中部区域外侧的边缘区域，多个所述凸起结构包括多个第一凸起结构，多个所述第一凸起结构沿所述边缘区域均匀分布；
多个所述镂空结构包括多个第一镂空结构，多个所述第一镂空结构与多个所述第一凸起结构一一对应设置；
在所述振膜振动至第一位置的情况下，所述第一凸起结构的至少部分结构位于对应的所述第一镂空结构内；
在所述振膜振动至第二位置的情况下，所述第一凸起结构脱离对应的所述第一镂空结构。
可选地，所述振膜包括中部区域和位于所述中部区域外侧的边缘区域，多个所述凸起结构包括多个第二凸起结构，多个所述第二凸起结构沿所述中部区域均匀分布；
多个所述镂空结构包括多个第二镂空结构，多个所述第二镂空结构与多个所述第二凸起结构一一对应设置；
在所述振膜振动至第一位置的情况下，所述第二凸起结构的至少部分结构位于对应的所述第二镂空结构内；
在所述振膜振动至第二位置的情况下，所述第二凸起结构脱离对应的所述第二镂空结构。
可选地，所述镂空结构具有内侧壁，所述凸起结构具有外侧壁；
在所述振膜振动至第一位置的情况下，所述外侧壁的至少部分结构与所述内侧壁相对。
可选地，所述外侧壁与所述振膜的表面垂直，所述内侧壁与所述背极板的表面垂直。
可选地，所述衬底具有通孔，所述振膜和所述背极板位于所述通孔内，所述凸起结构位于所述振膜的朝向所述背极板的一侧。
可选地，所述振膜呈圆片状，所述至少一个凸起结构沿所述振膜的周向分布于所述振膜，所述背极板呈圆片状，所述至少一个镂空结构沿所述背极板的周向分布于所述背极板。
可选地，在所述振膜静止的情况下，所述凸起结构的至少部分位于所述镂空结构内；或，
所述凸起结构具有朝向所述背极板所在一个的顶面与所述背极板的朝向所述振膜所在一侧的内表面，在所述振膜静止的情况下，所述顶面与所述内表面位于同一平面内。
根据本发明的第二方面，提供了一种电子设备，电子设备包括如第一方面所述的传感器。
根据本公开的一个实施例，通过振膜上的凸起结构与背极板上的镂空结构配合，以使在振膜振动至第一位置的情况下，凸起结构的至少部分结构位于对应的镂空结构内，在振膜振动至第二位置的情况下，凸起结构脱离对应的镂空结构，这样在振膜振动的过程中，凸起结构的外侧与镂空结构的内侧形成相对面积的变化，从而产生信号变化，以在振膜与背极板之间的距离变化的基础上进一步增加电容变化，从而提高传感器的灵敏度。
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是本申请的实施例中的传感器的结构示意图之一。
图2是图1中A处的剖面图。
图3是图1中B处的剖面图。
图4是本申请的实施例中的传感器的结构示意图之二。
图5是图4中C处的剖面图。
图6是图4中D处的剖面图。
图7是本申请的实施例中的振膜振动至第一位置的情况下的结构示意图。
附图标记说明：
1、衬底；10、通孔；2、背极板；21、镂空结构；211、第一镂空结构；212、第二镂空结构；3、振膜；31、凸起结构；311、第一凸起结构；312、第二凸起结构。
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，提供了一种传感器，如图1-图7所示，传感器包括：
衬底1；
背极板2，所述背极板2设于所述衬底1，所述背极板2设有至少一个镂空结构21；
振膜3，所述振膜3设于所述衬底1，所述振膜3设有至少一个凸起结构31，所述凸起结构31与所述镂空结构21一一对应。每个凸起结构31对应一个镂空结构21设置。
在所述振膜3振动至第一位置的情况下，所述凸起结构31的至少部分结构位于对应的所述镂空结构21内；
在所述振膜3振动至第二位置的情况下，所述凸起结构31脱离对应的所述镂空结构21。
在本公开的实施例中，通过振膜3上的凸起结构31与背极板2上的镂空结构21配合，以使在振膜3振动至第一位置的情况下，凸起结构31的至少部分结构位于对应的镂空结构21内，在振膜3振动至第二位置的情况下，凸起结构31脱离对应的镂空结构21，这样在振膜3振动的过程中，凸起结构31的外侧与镂空结构21的内侧形成相对面积的变化，从而产生信号变化，以在振膜3与背极板2之间的距离变化的基础上进一步增加电容变化，从而提高传感器的灵敏度。
振膜3振动至第一位置时，凸起结构31的至少部分结构位于镂空结构21内。这时，凸起结构31与镂空结构21的内壁具有相对的部分。当振膜3振动至凸起结构31脱离镂空结构21的情况下，凸起结构31与镂空结构21的内壁之间不具有相对的部分。
在振膜3振动的过程中，凸起结构31形成进入镂空结构21和脱离镂空结构21的位移，这样能够使凸起结构31与镂空结构21的内壁之间的相对面积发生改变，从而产生电容变化，进而实现信号感应。在振膜3振动与背极板2之间的距离发生变化的基础上，增加了凸起结构31与镂空结构21的内壁之间的相对的部分的面积发生改变，这样能够有效地增加振膜3振动时的声电信号转换效果，从而增加传感器的灵敏度。
参考图6和图7，图6中的状态为振膜3静止，图7中的状态为振膜3振动至使第二凸起结构312伸入了第二镂空结构212内。
在一个实施例中，所述振膜3设有多个所述凸起结构31，多个凸起结构31阵列分布；
所述背极板2设有多个所述镂空结构21，多个所述镂空结构21阵列分布。
在该实施例中，在振膜3振动的过程中，多个凸起结构31能够与多个镂空结构21中对应的镂空结构21配合实现声电信号转化。
多个凸起结构31与多个镂空结构21配合，能够保障凸起结构31与镂空结构21形成的信号捕捉结构实现信号捕捉。
在一个实施例中，如图1-图3所示，所述振膜3包括中部区域和位于所述中部区域外侧的边缘区域，多个所述凸起结构31包括多个第一凸起结构311，多个所述第一凸起结构311沿所述边缘区域均匀分布；
多个所述镂空结构21包括多个第一镂空结构211，多个所述第一镂空结构211与多个所述第一凸起结构311一一对应设置。第一镂空结构211分布于背极板2的边缘区域，从而能够与第一凸起结构311对应，以便于第一凸起结构311能够伸入第一镂空结构211.
在所述振膜3振动至第一位置的情况下，所述第一凸起结构311的至少部分结构位于对应的所述第一镂空结构211内；
在所述振膜3振动至第二位置的情况下，所述第一凸起结构311脱离对应的所述第一镂空结构211。
在该实施例中，振膜3振动的情况下，振膜3的边缘区域会带动第一凸起结构311产生接近和远离背极板2的运动。第一凸起结构311随振膜3运动的过程中，能够产生第一凸起结构311进入第一镂空结构211和脱离第一镂空结构211的运动过程，从而使第一凸起结构311与第一镂空结构211的内壁相对的部分的面积产生变化。相对的部分的面积产生变化能够使信号产生，从而增加信号产生的幅度，以提高传感器的灵敏度。
在一个实施例中，如图4-图6所示，所述振膜3包括中部区域和位于所述中部区域外侧的边缘区域，多个所述凸起结构31包括多个第二凸起结构312，多个所述第二凸起结构312沿所述中部区域均匀分布；
多个所述镂空结构21包括多个第二镂空结构212，多个所述第二镂空结构212与多个所述第二凸起结构312一一对应设置。第二镂空结构212对应第二凸起结构312设置，使第二镂空结构212分布于背极板2的边缘区域，从而能够与第二凸起结构312对应，以便于第二凸起结构312能够伸入第二镂空结构212。
在所述振膜3振动至第一位置的情况下，所述第二凸起结构312的至少部分结构位于对应的所述第二镂空结构212内；
在所述振膜3振动至第二位置的情况下，所述第二凸起结构312脱离对应的所述第二镂空结构212。
在该实施例中，振膜3振动的情况下，振膜3的中部区域会带动第二凸起结构312产生接近和远离背极板2的运动。第二凸起结构312随着振膜3运动的过程中，能够产生第二凸起结构312进入第二镂空结构212和脱离第二镂空结构212的运动过程，从而使第二凸起结构312与第二镂空结构212的内壁相对的部分的面积产生变化。相对的部分的面积产生变化能够使信号产生，从而增加信号产生的幅度，以提高传感器的灵敏度。
可选地，所述凸起结构31包括本公开实施例中的第一凸起结构311和第二凸起结构312。所述镂空结构21包括本公开实施例中的第一镂空结构211和第二镂空结构212。
在一个实施例中，所述镂空结构21具有内侧壁，所述凸起结构31具有外侧壁；
在所述振膜3振动至第一位置的情况下，所述外侧壁的至少部分结构与所述内侧壁相对。
在该实施例中，凸起结构31伸入和脱离镂空结构21的过程中，外侧壁与内侧壁相对的面积产生变化，以增加传感器感应到的信号的幅度。
在一个实施例中，所述外侧壁与所述振膜3的表面垂直，所述内侧壁与所述背极板2的表面垂直。
在该实施例中，在振膜3振动的过程中，凸起结构31形成伸入和脱离镂空结构21的运动。
在凸起结构31运动的过程中，外侧壁与内侧壁相对的部分的面积会产生变化。例如，背极板2与振膜3同轴设置，以使外侧壁与内侧壁所在的平面平行。振膜3振动的过程中，凸起结构31的运动位移量能够最大程度转换为外侧壁与内侧壁的相对的面积的变化量，以提高信号转化的效率。
例如，振膜3的表面与背极板2的表面平行设置。
在一个实施例中，如图1-图7所示，所述衬底1具有通孔10，所述振膜3和所述背极板2位于所述通孔10内，所述凸起结构31位于所述振膜3的朝向所述背极板2的一侧。
在该实施例中，声音信号传递至通孔10内后，会作用至振膜3上，以使振膜3振动。振膜3振动的过程中，会产生振膜3与背极板2之间的距离变化，以及凸起结构31与镂空结构21的内壁之间的相对的面积的变化，从而形成声电信号的转化。
在一个实施例中，所述振膜3呈圆片状，所述至少一个凸起结构31沿所述振膜3的周向分布于所述振膜3，所述背极板2呈圆片状，所述至少一个镂空结构21沿所述背极板2的周向分布于所述背极板2。
在该实施例中，圆片状的振膜3和圆片状的背极板2设于衬底1上，振膜3与背极板2形成上下间隔的结构，在振膜3与背极板2之间形成振膜3振动的容纳空间，振膜3与背极板2形成电容的两个极板。
在振膜3振动的过程中，能够带动凸起结构31形成伸入和脱离镂空结构21的运动。
至少一个凸起结构31沿周向分布于振膜3，使凸起结构31在振膜3上的分布更加均匀。至少一个镂空结构21沿周向分布于背极板2，使镂空结构21在背极板2上的分布更加均匀。
在一个实施例中，在所述振膜3静止的情况下，所述凸起结构31的至少部分位于所述镂空结构21内。
或，所述凸起结构31具有朝向所述背极板2所在一个的顶面与所述背极板2的朝向所述振膜3所在一侧的内表面。在所述振膜3静止的情况下，所述顶面与所述内表面位于同一平面内。
在该实施例中，这样能够使振膜3开始振动时，就能够使凸起结构31与镂空结构21的内壁之间的相对的面积产生变化。
根据本公开的一个实施例，提供了一种电子设备，电子设备包括如本公开实施例中任意一项所述的传感器。
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 (10)
1.一种传感器，其特征在于，包括：
衬底；
背极板，所述背极板设于所述衬底，所述背极板设有至少一个镂空结构；
振膜，所述振膜设于所述衬底，所述振膜设有至少一个凸起结构，所述凸起结构与所述镂空结构一一对应；
在所述振膜振动至第一位置的情况下，所述凸起结构的至少部分结构位于对应的所述镂空结构内；
在所述振膜振动至第二位置的情况下，所述凸起结构脱离对应的所述镂空结构。
2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述振膜设有多个所述凸起结构，多个凸起结构阵列分布；
所述背极板设有多个所述镂空结构，多个所述镂空结构阵列分布。
3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述振膜包括中部区域和位于所述中部区域外侧的边缘区域，多个所述凸起结构包括多个第一凸起结构，多个所述第一凸起结构沿所述边缘区域均匀分布；
多个所述镂空结构包括多个第一镂空结构，多个所述第一镂空结构与多个所述第一凸起结构一一对应设置；
在所述振膜振动至第一位置的情况下，所述第一凸起结构的至少部分结构位于对应的所述第一镂空结构内；
在所述振膜振动至第二位置的情况下，所述第一凸起结构脱离对应的所述第一镂空结构。
4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述振膜包括中部区域和位于所述中部区域外侧的边缘区域，多个所述凸起结构包括多个第二凸起结构，多个所述第二凸起结构沿所述中部区域均匀分布；
多个所述镂空结构包括多个第二镂空结构，多个所述第二镂空结构与多个所述第二凸起结构一一对应设置；
在所述振膜振动至第一位置的情况下，所述第二凸起结构的至少部分结构位于对应的所述第二镂空结构内；
在所述振膜振动至第二位置的情况下，所述第二凸起结构脱离对应的所述第二镂空结构。
5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述镂空结构具有内侧壁，所述凸起结构具有外侧壁；
在所述振膜振动至第一位置的情况下，所述外侧壁的至少部分结构与所述内侧壁相对。
6.根据权利要求5所述的传感器，其特征在于，所述外侧壁与所述振膜的表面垂直，所述内侧壁与所述背极板的表面垂直。
7.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述衬底具有通孔，所述振膜和所述背极板位于所述通孔内，所述凸起结构位于所述振膜的朝向所述背极板的一侧。
8.根据权利要求7所述的传感器，其特征在于，所述振膜呈圆片状，所述至少一个凸起结构沿所述振膜的周向分布于所述振膜，所述背极板呈圆片状，所述至少一个镂空结构沿所述背极板的周向分布于所述背极板。
9.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，在所述振膜静止的情况下，所述凸起结构的至少部分位于所述镂空结构内；或，
所述凸起结构具有朝向所述背极板所在一个的顶面与所述背极板的朝向所述振膜所在一侧的内表面，在所述振膜静止的情况下，所述顶面与所述内表面位于同一平面内。
10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的传感器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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