CN117730240A - 具有通气通道的振动传感器 - Google Patents
具有通气通道的振动传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117730240A CN117730240A CN202280044235.3A CN202280044235A CN117730240A CN 117730240 A CN117730240 A CN 117730240A CN 202280044235 A CN202280044235 A CN 202280044235A CN 117730240 A CN117730240 A CN 117730240A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- capacitor electrode
- vibration sensor
- capacitor
- sensor according
- pcb
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 171
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 28
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000013016 damping Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 14
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 21
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 claims description 17
- 210000003625 skull Anatomy 0.000 claims description 4
- 238000013022 venting Methods 0.000 claims description 2
- LAXBNTIAOJWAOP-UHFFFAOYSA-N 2-chlorobiphenyl Chemical compound ClC1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 LAXBNTIAOJWAOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 101710149812 Pyruvate carboxylase 1 Proteins 0.000 description 11
- NMWSKOLWZZWHPL-UHFFFAOYSA-N 3-chlorobiphenyl Chemical compound ClC1=CC=CC(C=2C=CC=CC=2)=C1 NMWSKOLWZZWHPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 101001082832 Saccharomyces cerevisiae (strain ATCC 204508 / S288c) Pyruvate carboxylase 2 Proteins 0.000 description 4
- MINPZZUPSSVGJN-UHFFFAOYSA-N 1,1,1,4,4,4-hexachlorobutane Chemical compound ClC(Cl)(Cl)CCC(Cl)(Cl)Cl MINPZZUPSSVGJN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 101150049492 DVR gene Proteins 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000004513 sizing Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
- G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
- G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P15/125—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values by capacitive pick-up
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/20—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics
- H04R1/22—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only
- H04R1/222—Arrangements for obtaining desired frequency or directional characteristics for obtaining desired frequency characteristic only for microphones
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P1/00—Details of instruments
- G01P1/02—Housings
- G01P1/023—Housings for acceleration measuring devices
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
- G01P15/00—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration
- G01P15/02—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses
- G01P15/08—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values
- G01P2015/0862—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system
- G01P2015/088—Measuring acceleration; Measuring deceleration; Measuring shock, i.e. sudden change of acceleration by making use of inertia forces using solid seismic masses with conversion into electric or magnetic values being provided with particular means being integrated into a MEMS accelerometer structure for providing particular additional functionalities to those of a spring mass system for providing wafer-level encapsulation
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
- H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
- H04R1/04—Structural association of microphone with electric circuitry therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R19/00—Electrostatic transducers
- H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R2460/00—Details of hearing devices, i.e. of ear- or headphones covered by H04R1/10 or H04R5/033 but not provided for in any of their subgroups, or of hearing aids covered by H04R25/00 but not provided for in any of its subgroups
- H04R2460/13—Hearing devices using bone conduction transducers
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R25/00—Deaf-aid sets, i.e. electro-acoustic or electro-mechanical hearing aids; Electric tinnitus maskers providing an auditory perception
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Otolaryngology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明涉及一种振动传感器，该振动传感器包括包含第一表面和第二表面的载体基板(1)；悬置构件(11)和固定到该悬置构件(11)的可移动块(16)，其中悬置构件的至少一部分和/或可移动块适于在振动传感器受到外部振动时振动；用于检测悬置构件的至少一部分和/或可移动块的振动的读出装置；以及用于至少处理来自读出装置的电信号的信号处理器，其中读出装置包括通过由气隙(15)隔开的第一电容器电极和第二电容器电极(10)形成的电容器，并且其中第一电容器电极和/或第二电容器电极包括一个或多个通气通道(14)，以便减小第一和第二电容器电极之间的挤压膜阻尼效应。本发明还涉及包括这种振动传感器的听觉设备以及该振动传感器在听觉设备中用于语音识别的用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种振动传感器，该振动传感器包括包含第一表面(例如，顶表面)和第二表面(例如，底表面)的载体基板；悬置构件和固定到该悬置构件的可移动块，其中悬置构件的至少一部分和/或可移动块适于在振动传感器受到外部振动时振动；用于检测悬置构件的至少一部分和/或可移动块的振动的读出装置；以及用于至少处理来自读出装置的电信号的信号处理器，其中读出装置包括通过由气隙隔开的第一电容器电极和第二电容器电极形成的电容器，其中减小了第一和第二电容器电极之间的挤压膜阻尼效应。
背景技术
已知具有窄气隙的振动传感器中的挤压膜阻尼效应是有问题的，因为由窄气隙中的空气引起的粘性阻尼通常变得非常高。因此，可用带宽减小，振动传感器的噪声水平增加。现有技术解决方案的一个例子可以在US 4574327中找到，其总体上涉及一种电容换能器，该电容换能器包括适于在空腔内移动的活塞状可移动电容器板。在US 4574327中，在活塞状可移动电容器板中提供了多个通道以允许流体从中通过，从而抑制不希望的板移动。此外，可移动电容器板的表面设置有特殊的凹槽，以引导流体朝向和远离通道流动，从而在活塞状可移动电容器板在空腔内移动期间控制流体运动。因此，在US 4574327中，类似活塞的可移动电容器板适于在空腔内以类似活塞的方式移动(朝向和远离固定板),从而提供大区域的移动，可移动电容器板的整个区域朝向和远离固定板移动，而不是由电容传感器通常提供的弯曲移动模式。
可以认为本发明实施例的一个目的是关于振动传感器中的窄气隙，减小挤压膜阻尼，从而实现电容感测。
本发明实施例的另一个目的是提供一种在制造过程中可以回流的低噪声振动传感器。
发明内容
上述目的通过在第一方面提供一种振动传感器来实现，该振动传感器包括
a)包含第一表面和第二表面的载体基板，
b)悬置构件和固定到该悬置构件的可移动块，其中悬置构件的至少一部分和/或可移动块适于在振动传感器受到外部振动时振动，
c)用于检测悬置构件的至少一部分和/或可移动块的振动的读出装置，以及
d)用于至少处理来自读出装置的电信号的信号处理器，
其中读出装置包括通过由气隙隔开的第一电容器电极和第二电容器电极形成的电容器，其中第一电容器电极和/或第二电容器电极包括一个或多个通气通道，以便减小第一和第二电容器电极之间的挤压膜阻尼效应。
因此，根据本发明，优选地，在第一和/或第二电容器电极中提供一个或多个通气通道，以便使气隙中的气压均衡或稳定。因此，一个或多个通气通道的功能是双重的，即一个或多个通气通道应防止出现如下情况：当气隙减小时空气在气隙中被加压，而当气隙增大时空气可被引导至气隙。这是有利的，因为第一和第二电容器电极之间的挤压膜阻尼效应显著降低。在本文中，术语“挤压膜阻尼”应理解为由第一和第二电容器电极之间的气隙中捕获的空气引起的粘性阻尼。在本发明的振动传感器中，气隙通常在5-15μm的范围内。
本发明的振动传感器的优点在于它提供了低噪声水平和高灵敏度。低噪声水平和高灵敏度是通过第一电容器电极和第二电容器电极之间相对薄的气隙(5-15μm)和相对大的可移动块(>1mg)的结合而提供的。此外，本发明的振动传感器是有利的，因为它是可回流的。
本发明的振动传感器的读出装置适于通过由第一和第二电容器电极形成的电容器的电容变化来检测外部振动。这些电容变化是由第一和/或第二电容器电极的位移引起的，该位移改变了气隙，从而改变了第一和第二电容器电极之间的距离。由于电容器电极之一被基本恒定的电荷电偏置，电容变化将改变第一和第二电容器电极之间的电压。这种电压变化是对所检测到的由于传感器加速度引起的外部振动的量度。所检测到的电压变化由信号处理器处理，该信号处理器可以在模拟或数字域中操作，应用任何数字编解码方案。
本发明的振动传感器优选地适于结合到听觉设备中，例如听力设备、助听器、入耳式设备、便携式音频设备、可听器、耳麦、耳机、耳塞或类似设备。振动传感器的作用可以是多种多样的，例如检测颅骨中经由骨传导的语音诱发振动。这种颅骨中语音诱发振动的检测优选地用于语音识别，其中用户自己的语音在另外声学噪声环境中被分离或识别。
在一个实施例中，振动传感器的悬置构件的至少一部分是导电的。优选地，至少悬置构件的导电部分形成第一电容器电极。第二电容器电极优选设置在载体基板的第一表面上。因此，在形成第一电容器电极的导电悬置构件和优选设置在载体基板的第一表面上的第二电容器电极之间形成气隙。
第二电容器电极优选包括一个或多个通气通道。优选地，第二电容器电极的一个或多个通气通道延伸到载体基板的至少一部分中。一个或多个通气通道延伸到载体基板的至少一部分中的有利之处在于增大了一个或多个通气通道的截面尺寸，从而降低了一个或多个通气通道的声阻。因此，通过将一个或多个通气通道延伸到载体基板的至少一部分中，一个或多个通气通道引导空气离开气隙、从而减少挤压膜阻尼效应的能力显著提高。
优选地，第一电容器电极电接地，第二电容器电极由信号处理器电偏置。因此，除了处理来自读出装置的电信号之外，信号处理器还适于向第二电容器电极提供基本恒定的电荷。电极偏置和信号处理两者组合在单个集成电路中的事实的有利之处在于这样节省了空间。优选地，仅一个电容器电极需要电连接到信号处理器。另一个电容器电极优选经由振动传感器的外壳接地。
一个或多个通气通道优选在第一电容器电极和/或第二电容器电极中形成三维图案。如已经提到的，一个或多个通气通道优选地适于将空气引导至第一和第二电容器电极之间的气隙和/或从该气隙引导空气。因此，一个或多个通气通道应当优选地防止在气隙减小时空气在气隙中被加压，并且确保在气隙增大时空气能够被引导至气隙。
第一电容器电极和/或第二电容器电极中的一个或多个通气通道可以延伸穿过第一电容器电极和/或第二电容器电极的整个厚度。作为替代地，或者与其结合地，一个或多个通气通道可以仅部分地延伸穿过第一电容器电极和/或第二电容器电极的整个厚度，从而在第一电容器电极和/或第二电容器电极中形成一个或多个凹部或凹陷部。
除了在第一电容器电极和/或第二电容器电极中形成三维图案之外，如已经提到的，一个或多个通气通道也可以延伸到载体基板中。由一个或多个通气通道形成的三维图案原则上可以包括任何三维图案，只要它引导空气离开气隙即可。
为了提供紧凑的振动传感器，可移动块和信号处理器优选地布置在载体基板的相反侧。在本上下文中，术语“相反”指的是可移动块被布置在载体基板的一侧，而信号处理器被布置在载体基板的另一侧。利用这种布置，载体基板被布置在可移动块和信号处理器之间。因此，为了节省空间，可移动块、载体基板和信号处理器优选地以堆叠的方式布置。
载体基板优选包括第一印刷电路板(PCB),其包括第一和第二相反表面。使用第一PCB作为载体基板的有利之处在于第二电容器电极可以容易地在第一PCB的第一表面上实现，而第一PCB的相反的第二表面可以优选地用于将电子设备电连接到第一PCB。在这方面，信号处理器优选地固定到第一PCB的第二表面。第一PCB优选地包括一个或多个通孔，用于电连接第一PCB的相反的第一和第二表面，例如通过所述一个或多个通孔将第二电容器电极电连接到信号处理器，这将在下面进一步详细讨论。
优选地，振动传感器还包括固定到第一PCB的第二表面的间隔件。间隔件优选地包括电连接到第一PCB的第二表面的一个或多个通孔。优选地，振动传感器还包括第二PCB，该第二PCB包括相反的第一和第二表面，其中间隔件的一个或多个通孔电连接到第二PCB的第一表面，并且其中在第二PCB的第二表面上提供一个或多个接触焊盘，用于将振动传感器连接到外部电子设备。在本上下文中，外部电子设备可以包括电源、附加的信号处理器，例如放大器、滤波器等。
如下面将进一步详细讨论的，第一和第二电容器电极之间的气隙可以至少部分地由布置在第一和第二电容器电极的至少一部分之间的间隔件提供。因此，第一和第二电容器电极之间的距离可以至少部分地由间隔件给出，更具体地由间隔件的高度或厚度给出。作为替代地，或者与其结合地，第一和第二电容器电极之间的气隙可以至少部分地由悬置构件的一个或多个浮凸(embossed)元件提供。
关于一个或多个通气通道的尺寸设置，第一电容器电极和/或第二电容器电极的一个或多个通气通道中的任一个的声阻优选低于第一和第二电容器电极之间的空气间隙的任何部分的声阻。一个或多个通气通道的低声阻是有利的，因为它确保空气可以被引导到第一和第二电容器电极之间的气隙中和/或被引导离开该气隙，从而显著降低挤压膜阻尼效应。
通常，通气通道的声阻主要由通气通道的最小截面尺寸确定。如果最小截面尺寸大于气隙的截面尺寸，则通气通道的声阻低于气隙中气膜的声阻。在振动传感器包括多个通气通道的情况下，这些通气通道将挤压膜阻力分成多个部分，并且有效地使这些部分的阻力并置。
在第二方面，本发明涉及包括根据第一方面的振动传感器的听觉设备，其中听觉设备包括助听器、可听器、耳机、耳塞或类似设备。
在第三方面，本发明涉及根据第一方面的振动传感器的用途，其中振动传感器用于检测听觉设备用户颅骨中的语音诱发振动，并且其中所检测到的语音诱发振动被用于用户自己的语音的语音识别。
通常，本发明的各个方面可以在本发明的范围内以任何可能的方式组合和耦合。参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将变得显而易见。
附图说明
现在将参照附图描述本发明，其中
图1示出了本发明的一个实施例的截面图，
图2示出了图1所示实施例的载体基板的俯视图，
图3示出了其中通气通道延伸到载体基板中的实施例的截面图，
图4示出了其中通气通道设置在可移动电容器电极中的实施例的截面图，以及
图5示出了包括薄间隔件和浮凸悬置构件的实施例的截面图。
具体实施方式
总体上，本发明涉及用于听觉设备的振动传感器。除了其他特征之外，振动传感器还包括悬置构件和可移动块，适于在振动传感器受到外部振动时振动。振动传感器还包括电容读出装置，用于检测悬置构件的至少一部分和/或可移动块的振动。电容读出装置包括第一和第二电容器电极，其中在第一和/或第二电容器电极中提供一个或多个通气通道，以便减少挤压膜阻尼效应。
现在参考图1，描述了振动传感器的实施例的截面图。通常，振动传感器依赖于电容检测方案，其中第一电容器电极11和包括第二电容器电极部分10’、10”、10”’的第二电容器电极10(见图2)之间的距离以及电容适于在振动传感器受到外部振动时而改变。在图1所示的实施例中，第一电容器电极11电接地，而第二电容器电极部分10’、10”、10”’被信号处理器6电偏置。此外，信号处理器6适于处理由第一电容器电极11和第二电容器电极部分10’、10”、10”’之间的电容变化引起的电压变化。信号处理器6通过第一PCB 1中的引线键合8和通孔9’电连接到第二电容器电极部分10’、10”、10”’。
在第二电容器电极10’、10”、10”’的周围或外部，提供了形成外围的边缘13。优选地，边缘13形成与第二电容器电极10’、10”、10”’相同的层的一部分，使得第二电容器电极10’、10”、10”’和边缘13具有完全相同的厚度。间隔件13’布置在边缘13的顶部。优选地，边缘13和间隔件13’都是导电的。此外，边缘13和间隔件13’优选地通过第一PCB 1中的通孔9以及第一PCB 1和第二PCB2之间的间隔件3中的通孔4电接地。
如图1所示，第一电容器电极11和第二电容器电极部分10’、10”、10”’被由间隔件13’限定的气隙15隔开。如已经提到的，该空气间隙15的尺寸，即第一电容器电极11和第二电容器电极部分10’、10”、10”’之间的距离适于在振动传感器受到外部振动时改变，这是因为第一电容器电极11还用作固定到其上的可移动块16的悬置构件。当没有施加加速度时，气隙通常在5-15μm的范围内。组合的悬置构件/第一电容器电极11(在下文被称为第一电容器电极11)的弹性由固定到第一电容器电极11或形成第一电容器电极11的一部分的弹性构件12提供。限定空腔17的外壳18设置在可移动块16和第一电容器电极11上。
还如图1所示，振动传感器还包括第一PCB 1和第二PCB 2。第二PCB 2包括相反的第一和第二表面，其中一个或多个接触焊盘5设置在第二PCB 2的第二表面上。一个或多个接触焊盘5有助于振动传感器与外部电子设备的简单连接。此外，间隔件3设置在第一PCB 1和第二PCB 2之间，使得空腔7由第一PCB 1和第二PCB 2以及间隔件3形成。间隔件3包括一个或多个通孔4，用于使第一PCB 1和第二PCB 2电互连。
关于电容检测方案，第一电容器电极11的电活性部分是固定到可移动块16的中心电极部分11’。类似地，第二电容器电极10的电活性部分是三个中心电极部分10’、10”、10”’，它们被通气通道14隔开，以便减小第一电容器电极部分11’与第二电容器电极部分10’、10”、10”’之间的挤压模阻尼效应。因此，当第一电容器电极11’的电活性部分和第二电容器电极部分10’、10”、10”’之间的距离减小时，允许空气经由通气通道14逸出，从而减小挤压膜阻尼效应。如图1所示，第二电容器电极10中的通气通道14延伸穿过第二电容器电极10的整个厚度。
为了检测经由骨传导的语音诱发振动信号，振动传感器的带宽通常大于6kHz。除此之外，振动传感器的谐振频率通常接近带宽的上限，例如高于4kHz，并且与1kHz处的灵敏度相比，谐振峰值通常小于10dB。采用这种方法，Q通常会小于3。此外，振动传感器的噪声基底应该低，即在谐振频率下1/3倍频程带中<-98dB re.1g。为了满足这些要求，可移动块16的质量需要相对较高，例如高于1mg。由于可移动块16典型地具有100-200μm范围内的厚度，因此可移动块16的表面积可以达到2.5mm2。就制造而言，可移动块可以由包括钢、钽或钨的各种材料制成。
现在转向图2，描绘了包括电极部分10’、10”、10”’的第二电容器电极10的俯视图。如图2所示，第二电容器电极部分10’、10”、10”’电连接，从而形成第二电容器电极10的一半。图2中还描绘了环绕边缘13。如图2中可见，第二电容器电极10包括总共六个中心电极部分和总共六个横向布置的通气通道14，它们延伸穿过第二电容器电极10的整个厚度。
流体连接到通气通道14的周围通气通道14’围绕六个中心电极部分。与图1相比，在图2中还示出通过第一PCB 1布置的两个通孔9、9’。应指出，电极部分的数量可不同于图2所示的六个部分。类似地，通气通道14的数量可不同于图2所示的六个通道。此外，与图2所示的模式相比，电极部分和通气通道可以不同地布置。
现在参考图3，描述了振动传感器的另一个实施例的放大截面图。类似于图1所示的实施例，包括其中心电极部分10’、10”、10”’的第二电容器电极10(见图2)被布置在其中设置有通孔9、9’的第一PCB 1上。间隔件13’布置在边缘13和第一电容器电极11之间，从而在它们之间提供空气间隙15。第一电容器电极11的弹性由弹性元件12提供，该弹性元件12或者固定到第一电容器电极11，或者形成第一电容器电极11的一部分。图3中还描绘了外壳18的一部分。
仍然参照图3，第一电容器电极11的电活性部分是中心电极部分11’,可移动块16固定到该中心电极部分11’。类似地，第二电容器电极10(见图2)的电活性部分是三个中心电极部分10’、10”、10”’，它们被通气通道14分隔开，以便减小第一电容器电极部分11’和第二电容器中心电极部分10’、10”、10”’之间的挤压膜阻尼效应。在电极部分10’、10”’和边缘13之间也提供了通气通道14。通气通道14延伸穿过第二电容器电极10的整个厚度。为了进一步减小第一电容器电极部分11’和第二电容器中心电极部分10’、10”、10”’之间的挤压膜阻尼效应，一个或多个通气通道14延伸到第一PCB 1中，从而减小一个或多个通气通道14的声阻。结果，更大量的空气可以通过一个或多个通气通道14逸出。
在图3所示的实施例中，第一电容器电极11电接地，而包括三个中心电极部分10’、10”、10”’的第二电容器电极10被信号处理器(未示出)电偏置，该信号处理器还适于处理由第一电容器电极部分11’和第二电容器电极部分10’、10”、10”’之间的电容变化引起的电压变化。
现在转到图4所示的实施例，一个或多个通气通道19现在设置在第一电容器电极11中——更具体地，在第一电容器电极部分11’、11”、11”’之间。一个或多个通气通道19延伸穿过第一电容器电极11的整个厚度。如图4所示，在第二电容器电极部分10’中没有设置通气通道，第二电容器电极部分10’被设置在其中设置有通孔9、9’的第一PCB 1上。间隔件13’布置在边缘13和第一电容器电极11之间，从而在它们之间提供空气间隙15。第一电容器电极11的弹性由弹性元件12提供，该弹性元件12或者固定到第一电容器电极11，或者形成第一电容器电极11的一部分。图4中还描绘了外壳18的一部分。第一电容器电极部分11’、11”、11”’电接地，而包括中心电极部分10’的第二电容器电极10由信号处理器(未示出)电偏置，该信号处理器也适于处理由第一电容器电极部分11’、11”、11”’和第二电容器电极部分10’之间的电容变化引起的电压变化。
现在参考图5所示的实施例，第一电容器电极部分11’和第二电容器中心电极部分10’、10”、10”’之间的气隙15由第一电容器电极11的浮凸或弯曲的弹性元件20、20’提供。浮凸或弯曲的弹性元件20、20’可以固定到第一电容器电极11，或者形成第一电容器电极11的一部分。图5中还描绘了外壳18的一部分。第一电容器电极11的电活性部分是中心电极部分11’,可移动块16固定到该中心电极部分11’。类似地，第二电容器电极10(见图2)的电活性部分是三个中心电极部分10’、10”、10”’，它们被通气通道14分隔开，以便减小第一电容器电极部分11’和第二电容器中心电极部分10’、10”、10”’之间的挤压膜阻尼效应。通气通道14延伸穿过第二电容器电极10的整个厚度。在第二电容器中心电极部分10’、10”、10”’的外侧，提供了边缘13。类似于前面的实施例，第一电容器电极11电接地，而包括三个中心电极部分10’、10”、10”’的第二电容器电极10被信号处理器(未示出)电偏置，该信号处理器还适于处理由第一电容器电极部分11’和第二电容器中心电极部分10’、10”、10”’之间的电容变化引起的电压变化。
在图1-5所示的实施例中，一个或多个通气通道延伸穿过第一电容器电极和/或第二电容器电极的整个厚度。但是应指出，作为替代或与之结合，一个或多个通气通道可以仅部分地延伸穿过第一电容器电极和/或第二电容器电极的整个厚度，从而在第一电容器电极和/或第二电容器电极中形成一个或多个凹部或凹陷部。此外，各个通气通道可以具有延伸穿过第一电容器电极和/或第二电容器电极的整个厚度的一个或多个部分，以及仅部分延伸穿过第一电容器电极和/或第二电容器电极的整个厚度的一个或多个其他部分。
尽管前面已经参照本发明的示例性实施例讨论了本发明，但是本发明不限于这些特定的实施例，这些实施例可以在不脱离本发明的情况下以多种方式变化。因此，所讨论的示例性实施例不应被用来严格按照其而解释所附权利要求。相反，实施例仅旨在解释所附权利要求的措辞，而非旨在将权利要求限制于这些示例性实施例。因此，本发明的保护范围应当仅根据所附权利要求来解释，其中权利要求的措辞中可能的模糊性应当使用这些示例性实施例来解决。
Claims (17)
1.一种振动传感器，包括
a)包含第一表面和第二表面的载体基板(1)；
b)悬置构件(11)和固定到该悬置构件(11)的可移动块(16)，其中悬置构件(11)的至少一部分和/或可移动块(16)适于在振动传感器受到外部振动时振动；
c)用于检测悬置构件(11)的至少一部分和/或可移动块(16)的振动的读出装置；以及
d)用于至少处理来自读出装置的电信号的信号处理器(6)，
其中，读出装置包括通过由气隙(15)隔开的第一电容器电极和第二电容器电极(10)形成的电容器，
其特征在于，第一电容器电极和/或第二电容器电极(10)包括一个或多个通气通道(14)，以便减小第一和第二电容器电极之间的挤压膜阻尼效应。
2.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，悬置构件(11)的至少一部分是导电的，并且至少悬置构件(11)的导电部分形成第一电容器电极。
3.根据权利要求1或2所述的振动传感器，其特征在于，第二电容器电极(10)设置在载体基板(1)的第一表面上。
4.根据权利要求3所述的振动传感器，其特征在于，第二电容器电极(10)包括一个或多个通气通道(14)，并且第二电容器电极(10)的一个或多个通气通道(14)延伸到所述载体基板(1)的至少一部分。
5.根据前述权利要求中任一项所述的振动传感器，其特征在于，第一电容器电极(11)电接地，并且第二电容器电极(10)由信号处理器(6)电偏置。
6.根据前述权利要求中任一项所述的振动传感器，其特征在于，所述一个或多个通气通道(14)在第一电容器电极(11)和/或第二电容器电极(10)中形成三维图案。
7.根据权利要求6所述的振动传感器，其特征在于，所述一个或多个通气通道(14)适于将空气引入第一和第二电容器电极(11，10)之间的气隙(15)和/或从该气隙(15)引出空气。
8.根据前述权利要求中任一项所述的振动传感器，其特征在于，可移动块(16)和信号处理器(6)被布置在载体基板(1)的相反侧。
9.根据前述权利要求中任一项所述的振动传感器，其特征在于，载体基板(1)包括第一PCB(1)，该第一PCB(1)包括相反的第一表面和第二表面。
10.根据权利要求9所述的振动传感器，其特征在于，信号处理器(6)固定到第一PCB(1)的第二表面。
11.根据权利要求9或10所述的振动传感器，其特征在于，振动传感器还包括固定到第一PCB(1)的第二表面的间隔件(3)，并且间隔件(3)包括电连接到第一PCB(1)的第二表面的一个或多个通孔(4)。
12.根据权利要求11所述的振动传感器，其特征在于，所述振动传感器还包括包含相反的第一表面和第二表面的第二PCB(2)，并且所述间隔件(3)的一个或多个通孔(4)电连接到所述第二PCB(2)的第一表面，并且在所述第二PCB(2)的第二表面上提供一个或多个接触焊盘(5)，用于将所述振动传感器连接到外部电子设备。
13.根据前述权利要求中任一项所述的振动传感器，其特征在于，第一和第二电容器电极(11，10)之间的气隙(15)至少部分地由布置在第一和第二电容器电极(11，10)的至少一部分之间的间隔件(13)提供。
14.根据前述权利要求中任一项所述的振动传感器，其特征在于，第一和第二电容器电极(11，10)之间的气隙(15)至少部分由悬置构件(11)的一个或多个浮凸元件(20，20’)提供。
15.根据前述权利要求中任一项所述的振动传感器，其特征在于，第一电容器电极(11)和/或第二电容器电极(10)的一个或多个通气通道(14)中的任何一个的声阻低于第一和第二电容器电极(11，10)之间的气隙(15)的任何部分的声阻。
16.一种听觉设备，包括根据前述权利要求中任一项所述的振动传感器，其中所述听觉设备包括助听器、可听器、耳机、耳塞或类似设备。
17.根据权利要求1-15中任一项所述的振动传感器在听觉设备中的用途，其特征在于，所述振动传感器用于检测听觉设备的用户的颅骨中的语音诱发振动，并且所检测到的语音诱发振动用于用户自身语音的语音识别。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DKPA202170315 | 2021-06-21 | ||
| DKPA202170315 | 2021-06-21 | ||
| PCT/EP2022/066186 WO2022268574A1 (en) | 2021-06-21 | 2022-06-14 | Vibration sensor with air venting channels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117730240A true CN117730240A (zh) | 2024-03-19 |
Family
ID=82163310
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202280044235.3A Pending CN117730240A (zh) | 2021-06-21 | 2022-06-14 | 具有通气通道的振动传感器 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4359741A1 (zh) |
| CN (1) | CN117730240A (zh) |
| WO (1) | WO2022268574A1 (zh) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4574327A (en) | 1984-05-18 | 1986-03-04 | Becton, Dickinson And Company | Capacitive transducer |
| US6718605B2 (en) * | 1997-09-08 | 2004-04-13 | The Regents Of The University Of Michigan | Single-side microelectromechanical capacitive accelerometer and method of making same |
| US7121145B2 (en) * | 2004-10-18 | 2006-10-17 | Silverbrook Research Pty Ltd | Capacitative pressure sensor |
| EP3252444B1 (en) * | 2016-06-01 | 2023-12-20 | Sonion Nederland B.V. | Vibration or acceleration sensor applying squeeze film damping |
-
2022
- 2022-06-14 WO PCT/EP2022/066186 patent/WO2022268574A1/en active Application Filing
- 2022-06-14 CN CN202280044235.3A patent/CN117730240A/zh active Pending
- 2022-06-14 EP EP22733110.5A patent/EP4359741A1/en active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4359741A1 (en) | 2024-05-01 |
| WO2022268574A1 (en) | 2022-12-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107211223B (zh) | Mems换能器 | |
| JP5872163B2 (ja) | 音響トランスデューサ、および該音響トランスデューサを利用したマイクロフォン | |
| TWI622552B (zh) | 微機電系統設備與製程 | |
| TW201632453A (zh) | Ｍｅｍｓ裝置與製程 | |
| US7301212B1 (en) | MEMS microphone | |
| TW201736246A (zh) | Ｍｅｍｓ裝置與製程 | |
| CN112689228B (zh) | Mems换能器、mems器件和麦克风组件 | |
| US20160071506A1 (en) | Acoustic Interface Assembly With Porous Material | |
| WO2018197836A1 (en) | Mems device and process | |
| US20180127265A1 (en) | Package for mems device and process | |
| US7184563B2 (en) | Electret condenser microphone | |
| US11665485B2 (en) | Micro-electro-mechanical system acoustic sensor, micro-electro-mechanical system package structure and method for manufacturing the same | |
| Brauer et al. | Silicon microphone based on surface and bulk micromachining | |
| US20150139467A1 (en) | Acoustic device and microphone package including the same | |
| CN117730240A (zh) | 具有通气通道的振动传感器 | |
| JP2006332799A (ja) | 音響センサ | |
| CN117616287A (zh) | 具有压电读出的紧凑型振动传感器 | |
| US11560303B2 (en) | MEMS device with a diaphragm having a net compressive stress | |
| CN115226012A (zh) | 具有力反馈的降噪mems装置 | |
| US20240302204A1 (en) | Compact vibration sensor | |
| US20230294977A1 (en) | Dual diaphragm dielectric sensor | |
| JP2006325034A (ja) | 音響センサ | |
| CN118235426A (zh) | 电声转换器 | |
| CN115942209A (zh) | Mems管芯和基于mems的传感器 | |
| CN118451303A (zh) | 紧凑型振动传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |