CN213834528U - 传感器封装结构、mems传感器及可穿戴设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种传感器封装结构、MEMS传感器及可穿戴设备，传感器封装结构包括：保护件，开设有第一通气孔；外壳，外壳朝向保护件的一侧形成凹槽，凹槽的开口朝向保护件，保护件盖设于开口处，第一通气孔与凹槽连通；防水膜，收容于凹槽内，并遮挡第一通气孔；外壳内形成有用以封装传感元件的封装腔，凹槽上与开口相对的底部开设有连通凹槽与封装腔的第二通气孔。本实用新型即使处于深水环境中，由于保护件与外壳的保护作用，防水膜不会受到较大或强大的水压，避免防水膜破裂危险，保证防水膜正常的透音作用，同时，防水膜不会受到较大的水压冲击，可稳定地收容于凹槽内，防水膜始终将第一通气孔遮挡，保证防水膜的防水作用的有效性。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种传感器封装结构、MEMS传感器及可穿戴设备。
背景技术
近年来，智能手表、手环类可穿戴产品在人们日常生活中的应用越来越广泛，并且随着科技的发展，可穿戴产品在满足性能要求的基础上，对防水性能的要求也越来越高。为了达到高级别的防水要求，MIC部分的设计都会用到防水透音膜(简称防水膜)进行防水，大气环境中靠防水膜振动传递声音。但由于防水膜厚度较薄且没有保护支撑的结构，只能应用于浅水或生活防水产品中。当产品防水要求高且产品处于深水环境时，比如在深度为50m的范围内潜水时佩戴，此时防水膜会受到较大或强大的水压，而防水膜在水压的作用下会产生不同程度的变形，尤其是水压大时，变形更为严重，甚至破裂，从而使得防水膜透音作用会失效而导致无法传输声音，同时，由于强大的水压冲击作用，防水膜也会从MIC上脱离，引起防水作用失效，进而使产品损坏。
实用新型内容
本实用新型的主要目的是提供一种传感器封装结构、MEMS传感器及可穿戴设备，旨在解决防水膜在较大水压的作用下容易变形及脱离引起其透音、防水作用失效的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供的传感器封装结构，包括：
保护件，所述保护件开设有第一通气孔；
外壳，所述外壳朝向所述保护件的一侧形成凹槽，所述凹槽的开口朝向所述保护件，所述保护件盖设于所述开口处，所述第一通气孔与所述凹槽连通；
防水膜，所述防水膜收容于所述凹槽内，并遮挡所述第一通气孔；
所述外壳内形成有用以封装传感元件的封装腔，所述凹槽上与所述开口相对的底部开设有连通所述凹槽与所述封装腔的第二通气孔。
优选地，所述外壳包括横向板和竖向板，所述竖向板连接在所述横向板的端部，所述横向板包括内凹段和连接段，所述内凹段通过所述连接段与所述竖向板连接，所述保护件的边缘搭接在所述连接段上，所述内凹段自所述连接段向远离所述保护件的方向凹陷形成所述凹槽，所述内凹段开设有所述第二通气孔。
优选地，所述防水膜与所述保护件及所述内凹段平行并间隔布置，且所述防水膜安装在所述内凹段上。
优选地，所述防水膜通过粘胶粘接在所述内凹段上。
优选地，所述防水膜还通过粘胶粘接在所述保护件上。
优选地，所述外壳为一体成型制件。
优选地，所述防水膜为膨体聚四氟乙烯膜或PU膜。
优选地，所述第一通气孔和所述第二通气孔正对设置。
本实用新型还提出一种MEMS传感器，包括基板以及如上所述的传感器封装结构。
本实用新型还提出一种可穿戴设备，所述可穿戴设备包括如上所述的MEMS传感器。
本实用新型传感器封装结构中，防水膜收容于外壳的凹槽内，且保护件盖设在凹槽的开口处，使得保护件与外壳对防水膜形成保护作用。即使在产品处于深水环境中，由于保护件与外壳的保护作用，防水膜不会受到较大或强大的水压，使得防水膜仅产生正常范围内的振动而不会发生较大程度的变形，避免防水膜破裂危险，保证防水膜正常的透音作用，同时，在保护件与外壳的保护下，防水膜不会受到较大的水压冲击，可稳定地收容于凹槽内，防水膜始终将第一通气孔遮挡，保证防水膜的防水作用的有效性，进而保证产品正常使用，改善用户的使用体验度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型一实施例MEMS传感器的截面示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 传感器封装结构 | 232 | 连接段 |
| 10 | 保护件 | 24 | 竖向板 |
| 11 | 第一通气孔 | 30 | 防水膜 |
| 20 | 外壳 | 41 | 基板 |
| 21 | 凹槽 | 42 | 传感元件 |
| 22 | 第二通气孔 | 43 | ASIC芯片 |
| 23 | 横向板 | 50 | 封装腔 |
| 231 | 内凹段 | 60 | 粘胶 |
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中涉及“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。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提出一种传感器封装结构。
如图1所示，本实用新型的传感器封装结构100包括保护件10、外壳20和防水膜30，其中，保护件10开设有第一通气孔11；外壳20朝向保护件10的一侧形成凹槽21，凹槽21的开口朝向保护件10，保护件10盖设于开口处，第一通气孔11与凹槽21连通；防水膜30收容于凹槽21内，并遮挡第一通气孔11；外壳20内形成有用以封装传感元件42的封装腔50，凹槽21上与开口相对的底部开设有连通凹槽21与封装腔50的第二通气孔22。
具体地，外壳20的顶部形成凹槽21，凹槽21的开口朝上设置，保护件10设置在外壳20的顶部并将凹槽21遮盖，保护件10上对应凹槽21的位置开设有第一通气孔11，第一通气孔11与凹槽21连通。外壳20内形成有封装腔50，封装腔50将传感元件42封装。凹槽21的底部开设有第二通气孔22，第二通气孔22将凹槽21与封装腔50连通。
本实施例传感器封装结构100在使用时，外界声音通过保护件10的第一通气孔11进入凹槽21，以向凹槽21输入振动信号或压力信号，防水膜30被该振动信号或压力信号激励，防水膜30产生振动，从而引起凹槽21内的气压产生变化，并通过第二通气孔22传递至封装腔50，传感元件42感应到封装腔50内气体的振动，并将感应到的信息转换成可以检测的电信号，传递到外部电子器件。
本实施例的防水膜30收容于外壳20的凹槽21内，且保护件10盖设在凹槽21的开口处，使得保护件10与外壳20对防水膜30形成保护作用。即使在产品处于深水环境中，由于保护件10与外壳20的保护作用，防水膜30不会受到较大或强大的水压，使得防水膜30仅产生正常范围内的振动而不会发生较大程度的变形，避免防水膜30破裂危险，保证防水膜30正常的透音作用，同时，在保护件10与外壳20的保护下，防水膜30不会受到较大的水压冲击，可稳定地收容于凹槽21内，防水膜30始终将第一通气孔11遮挡，保证防水膜30的防水作用的有效性，进而保证产品正常使用，改善用户的使用体验度。
本实施例中，外壳20包括横向板23和竖向板24，竖向板24连接在横向板23的端部，横向板23包括内凹段231和连接段232，内凹段231通过连接段232与竖向板24连接，保护件10的边缘搭接在连接段232上，内凹段231自连接段232向远离保护件10的方向凹陷形成凹槽21，内凹段231开设有第二通气孔22。
具体地，本实施例的保护件10为一体成型制件，保护件10具有较好的强度，可采用钢片制成，表面可进行镀镍或镀金处理，防止锈蚀。竖向板24连接在横向板23的端部，横向板23的中间为内凹段231，内凹段231的外周为连接段232，内凹段231向下凹陷，形成开口向上的凹槽21。连接段232与竖向板24连接，保护件10的边缘搭接在连接段232上，从而将凹槽21遮盖，对收容于凹槽21内的防水膜30起到保护作用，且内凹段231开设有第二通气孔22，保证正常的传音。
本实施例中，防水膜30与保护件10及内凹段231平行并间隔布置，且防水膜30安装在内凹段231上。如图1所示，保护件10、防水膜30、内凹段231从外到内依次设置，且保护件10、防水膜30、内凹段231均呈横向水平放置，防水膜30安装在内凹段231上，从而将防水膜30固定在凹槽21内，防止防水膜30脱离，保证产品的正常使用。
进一步地，本实施例中，防水膜30通过粘胶60粘接在内凹段231上。如图1所示，防水膜30的下表面朝向内凹段231，防水膜30的下表面通过粘胶60粘接在内凹段231上，简单方便，易于制作。更进一步地，为了提高装配的稳定性，防水膜30还可以通过粘胶60粘接在保护件10上。防水膜30的上表面朝向保护件10，在防水膜30的下表面粘接在内凹段231的基础上，将防水膜30的上表面分别通过粘胶60粘接在保护件10上，进一步提高装配稳定性，防止防水膜30脱离。
在一实施例中，防水膜30为膨体聚四氟乙烯膜，膨体聚四氟乙烯膜的微孔结构可以阻挡各种微粒而允许空气通过，具有高性能过滤作用，防水透气效果良好。在其他实施例中，防水膜30还可以为PU膜，PU膜无毒无害，具有环保性好、弹性佳、轻度高以及防水透气性能佳等优点。
本实用新型还提出一种MEMS传感器，包括基板41以及传感器封装结构100。具体地，本实施例的基板41为电路板，MEMS传感器为MEMS芯片，设置在基板41上，基板41与外壳20围成封装腔50，传感元件42收容于封装腔50内，且传感元件42与基板41电连接。本实施例的基板41上还设有ASIC(Application Specific Integrated Circuit)芯片43，ASIC芯片43与传感元件42电连接。本实施例的传感元件42为麦克风，ASIC芯片43为传感元件42提供外部偏置，有效的偏置将使传感元件42在整个操作温度范围内都可保持稳定的声学和电气参数，还支持具有不同敏感性的传感元件42设计。通过设置封装腔50，使得当在外壳20外侧输入振动信号或压力信号，防水膜30进行细微振动时，容易对防水膜30远离振动源的一侧进行压缩，从而减小防水膜30的振动阻力，使其能够容易地在细微的空气振动下产生振动响应，从而使传感元件42的灵敏度较高。可以理解的是，越大的封装腔50，其空气较多，便于防水膜30的振动。
当在保护件10外输入振动信号或压力信号，使得凹槽21的气体产生振动，振动的气体带动防水膜30产生振动，气流通过第二通气孔22改变封装腔50内的气压，进而引起传感元件42的振膜振动，使得传感元件42的振动腔的气压变化，从而使得传感元件42将振动信号变为电信号。
优选地，将传感元件42的振膜正对防水膜30设置，第一通气孔11和第二通气孔22正对设置，便于振膜直接感应防水膜30引起的气压变化，从而提高传感器封装结构100的传感效果。在本实用新型的一实施例中，防水膜30在振动方向的投影面积大于传感元件42的振膜在振动方向的投影面积。防水膜30与凹槽21内气体的接触面积更大，使其可以更好地振动气体，传感元件42的振膜的面积较小，使传感元件42对安装于同一电子设备内的扬声器引起的噪声产生更低的振动耦合，方便使用。
本实施例的外壳20为一体成型制件，外壳20具有较好的强度，可采用黄铜制成，表面可进行镀镍或镀金处理，防止锈蚀。一体成型的外壳20也具有结构简单、易于制作以及避免装配误差的优点。外壳20可通过锡膏焊接在基板41上，实现基板41表面元器件的焊接。保护件10可通过粘胶60粘接在外壳20上方。在另一实施例中，外壳20位分体式结构，外壳20的横向板23和竖向板24均为电路板，与同为电路板的基板41围成封装腔50。
本实用新型还提出一种可穿戴设备，可穿戴设备包括上述的MEMS传感器。可以理解的是，该可穿戴设备可以为智能手表、手环类穿戴设备。该可穿戴设备还包括安装孔，从而便于将MEMS传感器的部分外壳20显露，以便感应振动。由于本可穿戴设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种传感器封装结构，其特征在于，包括：
保护件，所述保护件开设有第一通气孔；
外壳，所述外壳朝向所述保护件的一侧形成凹槽，所述凹槽的开口朝向所述保护件，所述保护件盖设于所述开口处，所述第一通气孔与所述凹槽连通；
防水膜，所述防水膜收容于所述凹槽内，并遮挡所述第一通气孔；
所述外壳内形成有用以封装传感元件的封装腔，所述凹槽上与所述开口相对的底部开设有连通所述凹槽与所述封装腔的第二通气孔。
2.如权利要求1所述的传感器封装结构，其特征在于，所述外壳包括横向板和竖向板，所述竖向板连接在所述横向板的端部，所述横向板包括内凹段和连接段，所述内凹段通过所述连接段与所述竖向板连接，所述保护件的边缘搭接在所述连接段上，所述内凹段自所述连接段向远离所述保护件的方向凹陷形成所述凹槽，所述内凹段开设有所述第二通气孔。
3.如权利要求2所述的传感器封装结构，其特征在于，所述防水膜与所述保护件及所述内凹段平行并间隔布置，且所述防水膜安装在所述内凹段上。
4.如权利要求3所述的传感器封装结构，其特征在于，所述防水膜通过粘胶粘接在所述内凹段上。
5.如权利要求4所述的传感器封装结构，其特征在于，所述防水膜还通过粘胶粘接在所述保护件上。
6.如权利要求1至5中任一项所述的传感器封装结构，其特征在于，所述外壳为一体成型制件。
7.如权利要求1至5中任一项所述的传感器封装结构，其特征在于，所述防水膜为膨体聚四氟乙烯膜或PU膜。
8.如权利要求1至5中任一项所述的传感器封装结构，其特征在于，所述第一通气孔和所述第二通气孔正对设置。
9.一种MEMS传感器，其特征在于，包括基板以及如权利要求1至8中任一项所述的传感器封装结构。
10.一种可穿戴设备，其特征在于，所述可穿戴设备包括如权利要求9所述的MEMS传感器。
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| CN202022731821.6U CN213834528U (zh) | 2020-11-23 | 2020-11-23 | 传感器封装结构、mems传感器及可穿戴设备 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| US20230087021A1 (en) * | 2021-09-17 | 2023-03-23 | Invensense, Inc. | Waterproof MEMS Pressure Sensor Package With A Metal Lid And An Embedded ePTFE Filter And Process Of Making |
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2020
- 2020-11-23 CN CN202022731821.6U patent/CN213834528U/zh active Active
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Legal Events
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