CN214495725U - 集成传感器和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种集成传感器和电子设备，所述集成传感器包括：电控板，所述电控板具有第一表面和第二表面，所述电控板上设有传振孔；拾振单元，所述拾振单元安装于所述第一表面，所述拾振单元用于拾取外界的骨振动信号；传感器单元，所述传感器单元包括均安装于所述第二表面的ASIC芯片和传感器芯片，所述ASIC芯片与所述传感器芯片连接，所述传振孔连通所述传感器芯片的背腔与所述拾振单元；电子设备用元件，所述电子设备用元件安装于所述第二表面；以及封装结构，所述封装结构封装于所述ASIC芯片、所述传感器芯片及所述电子设备用元件外。如此，可使得产品布局合理，空间利用率高。

Description

集成传感器和电子设备

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种集成传感器和电子设备。

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。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也可以把声音高清晰的传出来。在许多场合如火灾现场，带着防毒而具的消防人员不能用嘴直接对着麦克风讲话，因此此时可以利用骨声纹传感器。随着电子产品的发展，骨声纹传感器的应用越来越广泛。

相关技术中，骨声纹传感器通常包括拾振单元和传感器单元，拾振单元用于拾取外界的骨振动信号，并传递给传感器单元；传感器单元用于将振动信号转化为电信号。

当将骨声纹传感器应用到电子设备上时，通常将骨声纹传感器作为一个单独的元器件与电子产品的其他元器件分别贴装到电子设备的电控板上使用。这样就会使拾振单元和传感器单元依次堆叠到电控板上，从而会对电子设备的高度影响较大；而且，电控板上的各元器件之间的间距通常较大，空间利用率较低。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种集成传感器，旨在解决以上至少一个技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出一种集成传感器，所述集成传感器包括：

电控板，所述电控板具有第一表面和第二表面，所述电控板上设有传振孔；

拾振单元，所述拾振单元安装于所述第一表面，所述拾振单元用于拾取外界的骨振动信号；

传感器单元，所述传感器单元包括均安装于所述第二表面的ASIC芯片和传感器芯片，所述ASIC芯片与所述传感器芯片连接，所述传振孔连通所述传感器芯片的背腔与所述拾振单元；

电子设备用元件，所述电子设备用元件安装于所述第二表面；以及

封装结构，所述封装结构封装于所述ASIC芯片、所述传感器芯片及所述电子设备用元件外。

可选地，所述封装结构包括封装层和一端敞口的封装壳体，所述封装壳体的敞口端安装于所述第二表面，以与所述电控板围合形成封装腔，所述ASIC 芯片与所述传感器芯片位于所述封装腔内，所述封装层设于所述封装壳体与所述电子设备用元件外。

可选地，所述封装结构包括一端敞口的封装壳体，所述封装壳体的敞口端安装于所述第二表面，以与所述电控板围合形成封装腔，所述ASIC芯片、所述传感器芯片及所述电子设备用元件位于所述封装腔内。

可选地，所述封装结构包括盖体和设于所述第二表面的封装层，所述电子设备用元件位于所述封装层内，所述封装层具有与所述传振孔连通的屏蔽通孔，所述ASIC芯片与所述传感器芯片位于所述屏蔽通孔内，所述盖体封盖所述屏蔽通孔的远离所述电控板的一端的孔口。

可选地，所述盖体设于所述封装层的背离所述电控板的表面，并覆盖所述屏蔽通孔，以封盖所述屏蔽通孔的远离所述电控板的一端的孔口；和/或，

所述屏蔽通孔在远离所述电控板的方向上呈扩口设置。

可选地，所述集成传感器包括阻容感元件和第三芯片中的至少一种。

可选地，所述拾振单元包括一端敞口的拾振壳体、及设于所述拾振壳体内的弹性拾振件，所述拾振壳体的敞口端安装于所述第一表面，且所述传振孔位于所述拾振壳体的敞口的内侧。

可选地，所述拾振单元还包括设置在所述弹性拾振件上的振动调节件。

可选地，所述弹性拾振件为振膜；或者，

所述弹性拾振件包括设于所述封装壳体的壳壁的安装环、位于所述安装环内且与所述安装环间隔设置的拾振片、连接所述安装环与所述拾振片的连接臂、及设于所述安装环与所述拾振片之间的间隙内的弹性密封膜。

本实用新型还提出一种电子设备，包括如上所述的集成传感器。

本实用新型集成传感器，将拾振单元和传感器单元分拆，并分别安装到电控板的两个表面；同时，在电控板上设置传振孔，以连通拾振单元和传感器单元，可使所述拾振单元拾取外界振动而产生的响应振动信号通过传振孔传递给传感器单元。这样，通过使拾振单元和传感器单元分别分布在电控板的两侧，可有利于降低集成传感器的整体高度。

而且，借鉴SIP封装工艺，通过将骨声纹传感器的芯片(即ASIC芯片和传感器芯片)与电子设备的其他元器件(即，电子设备用元件)整合在一起，并通过封装结构一同进行封装，可使产品布局合理，以有效利用产品空间(即可提高空间利用率)，从而可有利于减小产品尺寸，以便于实现小型化设计。

而且，通过将拾振单元和传感器单元分拆，可降低传感器单元对拾振单元的约束，从而可便于增大拾振单元的尺寸(如可使拾振单元在电控板上的投影面积大于传感器单元在电控板上的投影面积等)，从而便于提升集成传感器的声学性能。

此外，通过使ASIC芯片和传感器芯片直接安装到电控板上，可省略相关设计中传感器单元的基板结构，从而一方面可有利于降低集成传感器的整体高度，另一方面还可降低生产成本。

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为本实用新型集成传感器一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型集成传感器另一实施例的结构示意图；

图3为本实用新型集成传感器又一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	集成传感器	32	传感器芯片
10	电控板	321	背腔
				11	第一表面	40	第三芯片
12	第二表面	51	拾振壳体
				13	传振孔	511	第一腔体
21	封装层	512	第二腔体
				22	封装壳体	513	泄气孔
23	封装腔	52	弹性拾振件
				24	盖体	60	振动调节件
31	ASIC芯片	70	阻容感元件

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，若本实用新型实施例中有涉及“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，如在下文中，第三芯片是相较于传感器芯片和ASIC芯片来说的，即传感器芯片和ASIC芯片分别为第一芯片和第二芯片。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，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。

本实用新型提出一种集成传感器和电子设备。其中，集成传感器用于电子设备，该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。

在本实用新型一实施例中，如图1所示，所述集成传感器100包括电控板10、拾振单元、传感器单元、电子设备用元件和封装结构。

其中，所述电控板10具有第一表面11和第二表面12，所述电控板10上设有传振孔13。所述电控板10为电子设备的主板。

其中，所述拾振单元安装于所述第一表面11，所述拾振单元用于拾取外界(如佩戴者，或其他振动源，下文以佩戴者为例进行说明)的骨振动信号而产生响应振动信号。如，外界的骨振动传递给拾振单元，拾振单元的弹性拾振件52振动而产生响应振动信号。

其中，所述传感器单元包括均安装于所述第二表面12的ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)芯片和传感器芯片32，所述ASIC芯片31与传感器芯片32连接，所述传振孔13连通所述传感器芯片32的背腔321与拾振单元，以使所述拾振单元产生的响应振动信号通过传振孔13传递给传感器单元，所述传感器单元用于根据接收到的振动信号而产生电信号，所述ASIC芯片 31对传感器芯片32产生的电信号进行处理。

可以理解，所述拾振单元、传感器单元以及电控板10之间形成有包括传振孔13和传感器芯片32的背腔321的密闭传振气道，以使所述响应振动信号通过该密闭传振气道传递给传感器单元。

其中，所述电子设备用元件安装于所述第二表面12。具体的，所述电子设备用元件包括阻容感元件70和第三芯片40中的至少一种。

在本实施例中，如图1所示，所述电子设备用元件包括阻容感元件70和第三芯片40，其中，所述阻容感元件70可选为电阻元件、和/或电容元件、和/或电感元件，所述阻容感元件70的数量和类型可根据电子设备的功能和需求进行设置；其中，所述第三芯片40为电子设备的其他芯片(如控制芯片、或其他检测芯片等)，所述第三芯片40的数量可根据电子设备的功能和需求进行设置。

其中，所述封装结构封装于所述ASIC芯片31、传感器芯片32及电子设备用元件外，可以对ASIC芯片31、传感器芯片32及电子设备用元件等进行保护。

本实用新型集成传感器100，将拾振单元和传感器单元分拆，并分别安装到电控板10的两个表面；同时，在电控板10上设置传振孔13，以连通拾振单元和传感器单元，可使所述拾振单元拾取外界振动而产生的响应振动信号通过传振孔13传递给传感器单元。这样，通过使拾振单元和传感器单元分别分布在电控板10的两侧，可有利于降低集成传感器100的整体高度。

而且，通过将骨声纹传感器的芯片(即ASIC芯片31和传感器芯片32) 与电子设备的其他元器件(即，电子设备用元件)整合在一起，并通过封装结构一同进行封装，可使产品布局合理，以有效利用产品空间(即可提高空间利用率)，从而可有利于减小产品尺寸，以便于实现小型化设计。

而且，通过将拾振单元和传感器单元分拆，可降低传感器单元对拾振单元的约束，从而可便于增大拾振单元的尺寸(如可使拾振单元在电控板10上的投影面积大于传感器单元在电控板10上的投影面积等)，从而便于提升集成传感器100的声学性能。

此外，通过使ASIC芯片31和传感器芯片32直接安装到电控板10上，可省略相关设计中传感器单元的基板结构，从而一方面可有利于降低集成传感器100的整体高度，另一方面还可降低生产成本。

进一步地，如图1所示，所述封装结构包括封装层21和一端敞口的封装壳体22，所述封装壳体22的敞口端安装于第二表面12，以与电控板10围合形成封装腔23，所述ASIC芯片31与传感器芯片32位于封装腔23内(即所述ASIC芯片31与传感器芯片32位于封装壳体22的敞口的内侧)，所述封装层21设于封装壳体22与电子设备用元件外。

具体的，所述阻容感元件70和第三芯片40设于封装层21内。

如此，可通过封装壳体22先行对ASIC芯片31与传感器芯片32进行保护，再通过封装层21将其与电子设备用元件一同封装和保护。这样，可通过对封装壳体22进行设计(如使封装壳体22为金属壳)，以降低骨声纹传感器的芯片(即ASIC芯片31和传感器芯片32)与电子设备的其他元器件(如电子设备用元件等)之间的相互干扰。

具体的，所述封装层可选为封装胶层，如此可使封装结构还可以起到防水、防潮、防震、防尘、散热、保密等作用。

进一步地，如图1所示，所述拾振单元包括一端敞口的拾振壳体51、及设于拾振壳体51内的弹性拾振件52，所述拾振壳体51的敞口端安装于第一表面11，且所述传振孔13位于拾振壳体51的敞口的内侧。其中，弹性拾振件52安装在拾振壳体51内，拾振壳体51可对弹性拾振件52进行保护。

具体的，如图1所示，所述弹性拾振件52安装于拾振壳体51的周壁，以将拾振壳体51内的空间分隔成第一腔体511和第二腔体512，所述第一腔体511与第二腔体512分别位于弹性拾振件52的两侧，所述传振孔13与第一腔体511连通。其中，所述传感器芯片32的背腔321、传振孔13和第一腔体511等共同组成密闭传振气道。

拾振壳体51可将佩戴者说话者时的骨头振动传递给弹性拾振件52，弹性拾振件52用于拾取佩戴者说话者时的骨头振动而振动，以形成响应振动信号；其中，弹性拾振件52在振动时带动密闭传振气道内的气体振动，以将响应振动信号通过该密闭传振气道传递给传感器单元。

具体来说，工作时，外界骨振动通过拾振壳体51传递给弹性拾振件52，从而使弹性拾振件52振动，从而策动第一腔体511、传振孔13及传感器芯片 32的背腔321内的气体振动，以将振动传递给传感器芯片32(即，使传感器芯片32的感应膜振动)，所述传感器芯片32从而产生电信号，如此实现将骨振动转换成电信号。

进一步地，如图1所示，所述拾振单元还包括设置在弹性拾振件52上的振动调节件60。

其中，所述振动调节件60用于对弹性拾振件52的振动进行调节，使弹性拾振件52的振动与佩戴者的骨振动信号匹配性更好，从而可提高集成传感器100的灵敏度。而且，振动调节件60随弹性拾振件52一同振动，可增加弹性拾振件52振动时的质量，从而可以有效避免外界因素(如声波)的干扰。

可选地，所述振动调节件60可以通过胶体粘接在弹性拾振件52上。

可选地，所述振动调节件60可以设于弹性拾振件52的任意一面；即是说，所述振动调节件60既可以设于第一腔体511内，也可以设于第二腔体512 内。

可选地，所述振动调节件60为质量块。

进一步地，所述弹性拾振件52为振膜，所述振动调节件60设于所述振膜。

其中，振膜可以采用具有弹性形变能力的膜片，包括但不限于塑料膜片、纸质膜片、金属膜片、生物膜片等。而且，振膜可以采用单层结构，也可以采用多层复合的膜片。而且，振膜可以采用单一材质，也可以采用不同材质复合而成。在此不再具体说明。

当然，于其他实施例中，所述弹性拾振件52也可设置为其他结构形式，如在弹性拾振件52的第二实施例中，所述弹性拾振件52包括设于所述拾振壳体51的壳壁的安装环、位于所述安装环内且与安装环间隔设置的拾振片、连接安装环与拾振片的连接臂、及设于安装环与拾振片之间的间隙内的弹性密封膜，所述振动调节件60设于拾振片。

可选地，所述传感器芯片32可以为麦克风芯片或压力传感器芯片32，也即传感器单元可以采用MEMS麦克风或MEMS压力传感器，如此，可以降低集成传感器100的设计难度。

进一步地，如图1所示，所述者拾振壳体51上设有泄气孔513，所述泄气孔513与第二腔体512连通，所述泄气孔513用于在装配集成传感器100 时泄压。

具体来说，所述泄气孔513用于实现集成传感器100的内部振动空间与外部环境连通，这样，在装配集成传感器100时，可避免由于该内部振动空间与外部环境存在气压差而导致传感器芯片32失效。

但是，在集成传感器100应用时，即将其应用到电子设备上时，泄气孔 513需要被封堵，以免其影响集成传感器100的性能。可选地，可以通过密封胶水、或粘接密封胶带、或添加密封塞等形式将泄气孔513封堵。

需要指出的是，在其他实施例中，所述封装结构也可以设置为其他结构形式，以下举例进行说明。

在本实用新型的另一实施例中，如图2所示，所述封装结构包括一端敞口的封装壳体22，所述封装壳体22的敞口端安装于所述第二表面12，以与所述电控板10围合形成封装腔23，所述ASIC芯片31、传感器芯片32及电子设备用元件位于封装腔23内(即，所述ASIC芯片31、传感器芯片32及电子设备用元件位于所述封装壳体22的敞口的内侧)。

在该实施例中，具体的，如图2所示，所述第三芯片40也位于封装腔23 内。

如此，可简化集成传感器100。

在该实施例中，具体的，所述封装壳体22在电控板10上的投影面积与拾振壳体51在电控板10上的投影面积相当(即等于、或略大于、或略小于)。

在本实用新型的又一实施例中，如图3所示，所述封装结构包括盖体24 和设于第二表面12的封装层21，所述电子设备用元件位于封装层21内，所述封装层21具有与传振孔13连通的屏蔽通孔，所述ASIC芯片31与传感器芯片32位于屏蔽通孔内，所述盖体24封盖屏蔽通孔的远离电控板10的一端的孔口，以使所述盖体24与封装层21、及电控板10共同围合形成包括屏蔽通孔的封装腔23；所述ASIC芯片31与传感器芯片32位于该封装腔23内。在该实施例中，所述阻容感元件70和第三芯片40封装在封装层21内。

如此，可降低成本。

在该实施例中，如图3所示，所述盖体24设于所述封装层21的背离电控板10的表面，并覆盖屏蔽通孔，以封盖所述屏蔽通孔的远离电控板10的一端的孔口。

在该实施例中，如图3所示，所述屏蔽通孔在远离电控板10的方向上呈扩口设置。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，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发明构思下，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)

1.一种集成传感器，其特征在于，所述集成传感器包括：

电控板，所述电控板具有第一表面和第二表面，所述电控板上设有传振孔；

拾振单元，所述拾振单元安装于所述第一表面，所述拾振单元用于拾取外界的骨振动信号；

传感器单元，所述传感器单元包括均安装于所述第二表面的ASIC芯片和传感器芯片，所述ASIC芯片与所述传感器芯片连接，所述传振孔连通所述传感器芯片的背腔与所述拾振单元；

电子设备用元件，所述电子设备用元件安装于所述第二表面；以及

封装结构，所述封装结构封装于所述ASIC芯片、所述传感器芯片及所述电子设备用元件外。

2.如权利要求1所述的集成传感器，其特征在于，所述封装结构包括封装层和一端敞口的封装壳体，所述封装壳体的敞口端安装于所述第二表面，以与所述电控板围合形成封装腔，所述ASIC芯片与所述传感器芯片位于所述封装腔内，所述封装层设于所述封装壳体与所述电子设备用元件外。

3.如权利要求1所述的集成传感器，其特征在于，所述封装结构包括一端敞口的封装壳体，所述封装壳体的敞口端安装于所述第二表面，以与所述电控板围合形成封装腔，所述ASIC芯片、所述传感器芯片及所述电子设备用元件位于所述封装腔内。

4.如权利要求1所述的集成传感器，其特征在于，所述封装结构包括盖体和设于所述第二表面的封装层，所述电子设备用元件位于所述封装层内，所述封装层具有与所述传振孔连通的屏蔽通孔，所述ASIC芯片与所述传感器芯片位于所述屏蔽通孔内，所述盖体封盖所述屏蔽通孔的远离所述电控板的一端的孔口。

5.如权利要求4所述的集成传感器，其特征在于，所述盖体设于所述封装层的背离所述电控板的表面，并覆盖所述屏蔽通孔，以封盖所述屏蔽通孔的远离所述电控板的一端的孔口；和/或，

所述屏蔽通孔在远离所述电控板的方向上呈扩口设置。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的集成传感器，其特征在于，所述电子设备用元件包括阻容感元件和第三芯片中的至少一种。

7.如权利要求2或3所述的集成传感器，其特征在于，所述拾振单元包括一端敞口的拾振壳体、及设于所述拾振壳体内的弹性拾振件，所述拾振壳体的敞口端安装于所述第一表面，且所述传振孔位于所述拾振壳体的敞口的内侧。

8.如权利要求7所述的集成传感器，其特征在于，所述拾振单元还包括设置在所述弹性拾振件上的振动调节件。

9.如权利要求7所述的集成传感器，其特征在于，所述弹性拾振件为振膜；或者，

所述弹性拾振件包括设于所述封装壳体的壳壁的安装环、位于所述安装环内且与所述安装环间隔设置的拾振片、连接所述安装环与所述拾振片的连接臂、及设于所述安装环与所述拾振片之间的间隙内的弹性密封膜。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的集成传感器。

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