CN217445522U - 组合传感器及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种组合传感器及电子设备，组合传感器包括：衬底主体，所述衬底主体具有第一表面和第二表面；衬底主体设有第一传感器，所述第一传感器包括开设于所述第一表面所在的一侧的第一凹槽结构，所述第一凹槽结构的槽底面与第二表面之间的结构形成振膜；所述衬底主体开设有第一镂空结构，所述第一镂空结构内设有第二传感器，所述第二传感器包括悬臂梁和质量块，所述悬臂梁的第一侧与衬底主体连接，所述悬臂梁的第二侧设有质量块；上盖，所述上盖密封扣设于所述第二表面一侧且覆盖所述第一镂空结构；下盖，所述下盖密封扣设于所述第一表面一侧且覆盖所述第一镂空结构。

Description

组合传感器及电子设备

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种组合传感器及电子设备。

背景技术

随着消费电子设备的兴起，语音通话成为一个最基本也是最重要的功能。技术的进步以及对产品性能的极致追求使得人们对语音通话的质量要求越来越高。对此，相关技术中引入多种不同的麦克风对电子设备进行多麦降噪。

在电子设备中设置多个种不同的麦克风进行降噪，会造成电子设备整机产品结构复杂、成本高、体积大，不利于产品的便携化和小型化。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种组合传感器及电子设备的新技术方案。

根据本实用新型的第一方面，提供一种组合传感器，组合传感器包括：

衬底主体，所述衬底主体具有第一表面和第二表面；

衬底主体设有第一传感器，所述第一传感器包括开设于所述第一表面所在的一侧的第一凹槽结构，所述第一凹槽结构的槽底面与第二表面之间的结构形成振膜；

所述衬底主体开设有第一镂空结构，所述第一镂空结构内设有第二传感器，所述第二传感器包括悬臂梁和质量块，所述悬臂梁的第一侧与衬底主体连接，所述悬臂梁的第二侧设有质量块；

上盖，所述上盖密封扣设于所述第二表面一侧且覆盖所述第一镂空结构；

下盖，所述下盖密封扣设于所述第一表面一侧且覆盖所述第一镂空结构。

可选地，所述振膜的位于第二表面的一侧设有四组第一压阻，四组所述第一压阻组成惠斯通电桥结构。

可选地，四组所述第一压阻分别位于所述振膜四侧边缘的其中一个的中心位置。

可选地，所述悬臂梁的位于所述第二表面的一侧设有四组第二压阻，四组所述第二压阻组成惠斯通电桥结构。

可选地，四组所述第二压阻分别位于所述悬臂梁四侧边缘的其中一个的中心位置。

可选地，所述悬臂梁和所述质量块与所述衬底主体一体成型。

可选地，所述上盖的朝向所述衬底主体的一侧开设有第二凹槽结构，所述下盖的朝向所述衬底主体的一侧开设有第三凹槽结构。

可选地，所述第二凹槽结构的底部设有第一凸起，所述第三凹槽结构内设有第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起位于所述质量块的两侧。

可选地，述下盖覆盖所述第一表面，所述下盖开设有第二镂空结构，所述第二镂空结构与所述第一凹槽结构的开口贯通。

根据本实用新型的第二方面，提供一种电子设备，电子设备包括如第一方面任意一项所述的组合传感器。

本实用新型的一个技术效果在于，通过将第一传感器和第二传感器成型于衬底主体上，形成组合传感器，达到一个组合传感器实现同时设置第一传感器和第二传感器两个传感器具有的效果，简化了传感器结构，减小了体积和成本。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本申请实施例中的组合传感器的结构示意图。

图2是本申请实施例中的组合传感器的工艺流程图。

1、衬底主体；10、第一镂空结构；11、第一表面；12、第二表面；13、焊盘；2、振膜；20、第一凹槽结构；21、第一压阻；3、悬臂梁；30、第四凹槽结构；31、第二压阻；32、第五凹槽结构；4、质量块；5、上盖；51、第二凹槽结构；52、第一凸起；6、下盖；60、第二镂空结构；61、第三凹槽结构；62、第二凸起。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型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实用新型的范围。

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，决不作为对本实用新型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和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术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。

根据本申请的一个实施例，提供了一种组合传感器，如图1所示，组合传感器包括：

衬底主体1，所述衬底主体1具有第一表面11和第二表面12。

衬底主体1设有第一传感器，所述第一传感器包括开设于所述第一表面11所在的一侧的第一凹槽结构20，所述第一凹槽结构20的槽底面与第二表面12之间的结构形成振膜2。振膜2用于第一传感器接收声音信号。

所述衬底主体1开设有第一镂空结构10，所述第一镂空结构10内设有第二传感器，所述第二传感器包括悬臂梁3和质量块4，所述悬臂梁3的第一侧与衬底主体1连接，所述悬臂梁3的第二侧设有质量块4。悬臂梁3和质量块4配合，使悬臂梁3用于第二传感器接收声音信号。

上盖5，所述上盖5密封扣设于所述第二表面12一侧且覆盖所述第一镂空结构10。

下盖6，所述下盖6密封扣设于所述第一表面11一侧且覆盖所述第一镂空结构10。

在本申请实施例中，通过将第一传感器和第二传感器成型于衬底主体1上，形成组合传感器，达到一个组合传感器实现同时设置第一传感器和第二传感器两个传感器具有的效果，简化了传感器结构，减小了体积和成本。

该组合传感器中第一传感器的振膜2的结构和第二传感器的悬臂梁3以及质量块4均成型于衬底主体1上，能够通过第一传感器上拾取通过空气传播混有低频噪声的声波，第二传感器能够拾取通过振动传播的低频段声音，两路信号通过算法将第一传感器拾取的声音低频部分去除并与第二传感器拾取的低频部分融合形成成完整的无噪音频。例如，第一传感器为压阻传感器，振膜2感应空气中传播的声波。第二传感器为加速度传感器，感应振动时，质量块4保持惯性对悬臂梁3产生应力，以使第二传感器能够拾取振动传播的低频段声音。

在一个实施例中，如图1所示，所述振膜2的位于第二表面12的一侧设有四组第一压阻21，四组所述第一压阻21组成惠斯通电桥结构。

在本申请实施例中，振膜2感应到空气中的声波后产生振动，振动时振膜2发生形变，形变时产生的最大应力作用至第一压阻21进而转换成电阻值的变化。四组第一压阻21连接成惠斯通电桥结构，使第一传感器具有信号易于处理、灵敏度高及能抑制温漂的效果。

在一个实施例中，四组所述第一压阻21分别位于所述振膜2四侧边缘的其中一个的中心位置。

在本申请实施例中，四组第一压阻21分别位于四侧边缘中心位置，使第一压阻21受到在振膜2形变时产生的最大应力进而转换成电阻值的变化，提高了第一传感器感应的精度。

在一个实施例中，所述悬臂梁3的位于所述第二表面12的一侧设有四组第二压阻31，四组所述第二压阻31组成惠斯通电桥结构。

在本申请实施例中，第二传感器通过质量块4保持惯性以将振动作用至悬臂梁3上，悬臂梁3产生振动作用于第二压阻31。

感应振动时，质量块4保持惯性对悬臂梁3产生应力作用于第二压阻31形成电阻变化。四组第二压阻31连接成惠斯通电桥结构，使第二传感器具有信号易于处理、灵敏度高及能抑制温漂的效果。

在一个实施例中，四组所述第二压阻31分别位于所述悬臂梁3四侧边缘的其中一个的中心位置。

在本申请实施例中，四组第二压阻31分别位于四侧边缘中心位置，使第二压阻31受到在悬臂梁形变时产生的最大应力进而转换成电阻值的变化，提高了第二传感器感应的精度。

例如，悬臂梁3上的四组第二压阻31中，其中两组第二压阻31平行于悬臂梁3长度方向设置，另外两组第二压阻31垂直于悬臂梁3长度方向设置。

在一个实施例中，所述悬臂梁3和所述质量块4与所述衬底主体1一体成型。

在本申请实施例中，悬臂梁3和质量块4一体成型于衬底主体1上，提高了第二传感器的结构强度以及简化了该组合传感器的装配工艺。

例如，在衬底主体1上刻蚀第一镂空结构10，在刻蚀的过程中留出结构形成悬臂梁3和质量块4。可以在第一表面11一侧进行刻蚀，在第一镂空结构10的区域内留出悬臂梁3和质量块4的区域，并将悬臂梁3所在的位置刻蚀至响应的尺寸。

例如，在第一镂空结构10留出一部分由第一镂空结构10的内壁伸向内侧的悬臂结构，在该悬臂结构的与内壁连接的一侧刻蚀，例如，刻蚀出第四凹槽结构30，以形成悬臂梁3，悬臂梁3为第四凹槽结构30的底部结构，该悬臂结构的另一个未刻蚀的区域作为质量块4。可以是在第一表面11一侧可以第四凹槽结构30，使第四凹槽结构30的底面与第二表面12之间的结构作为悬臂梁3。

在一个实施例中，所述上盖5的朝向所述衬底主体1的一侧开设有第二凹槽结构51，所述下盖6的朝向所述衬底主体1的一侧开设有第三凹槽结构61。

在本申请实施例中，上盖5的第二凹槽结构51内的空间、下盖6的第三凹槽结构61内的空间以及第一镂空结构10内的空间形成第二传感器的空腔。上盖5和下盖6是密封与衬底主体1上的，能够使空腔保持真空，以使悬臂梁3和质量块4在空腔内起到加速度传感器接收信号的作用。

在一个实施例中，所述第二凹槽结构51的底部设有第一凸起52，所述第三凹槽结构61内设有第二凸起62，所述第一凸起52和所述第二凸起62位于所述质量块4的两侧。

在本申请实施例中，第一凸起52和第二凸起62位于质量块4的两侧，在质量块4受到振动影响摆动时，第一凸起52和第二凸起62能够对质量块4形成保护，避免摆动过量。

在一个实施例中，述下盖6覆盖所述第一表面11，所述下盖6开设有第二镂空结构60，所述第二镂空结构60与所述第一凹槽结构20的开口贯通。

在本申请实施例中，下盖6上设置第二镂空结构60与第一凹槽结构20的开口贯穿，以使第一凹槽结构20暴露于下盖6的外侧，声波能够经第二镂空结构60进入第一凹槽结构20并作用于振膜2上。

根据本申请的一个实施例，提供了一种电子设备，该电子设备包括如本申请实施例任意一项所述的组合传感器。该电子设备具有组合传感器带来的技术效果。

在一个实施例中，如图2所示，为该组合传感器的成型工艺流程。包括以下步骤：

步骤(1)：准备衬底主体1。

步骤(2)：在衬底主体1上进行离子注入，以形成用于第一传感器的第一压阻21、用于第二传感器的第二压阻31以及用于该组合传感器的线路、引线和焊盘13。例如，离子注入时，轻掺形成第一压阻21和第二压阻31，重掺形成线路，金属化形成引线及焊盘13。

步骤(3)：在衬底主体1的第二表面12一侧刻蚀出深度与悬臂梁3的厚度相同的第五凹槽结构32；

步骤(4)：在第一表面11一侧刻蚀出第四凹槽结构30，再围绕悬臂梁3和质量块4所处的区域刻蚀形成第一镂空结构10，形成第一镂空结构10刻蚀的空间涵盖了第五凹槽结构32的空间，以形成悬臂梁3和质量块4的结构。先刻蚀第五凹槽结构32能够避免刻蚀第四凹槽结构30和第一镂空结构10时对悬臂梁3所在部分的结构造成损伤。

步骤(5)：在第一表面11一侧键合下盖6，将第一镂空结构10扣于第二凹槽结构51内。

步骤(6)：在第二表面12一侧键合上盖5，将第一镂空结构10扣于第三凹槽结构61内。

步骤(7)：在下盖6一侧进行刻蚀，形成第二镂空结构60和第一凹槽结构20，以成型出振膜2的结构。

将用于第一传感器的振膜2以及用于第二传感器的悬臂梁3和质量块4成型于衬底主体1上，使两个传感器的功能集中于该组合传感器中。通过该组合传感器能够完成两个传感器的功能，提高设备的感应精度，相比于使用两个独立的传感器降低了传感器占用的空间。

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。

虽然已经通过示例对本实用新型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，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种组合传感器，其特征在于，包括：

衬底主体，所述衬底主体具有第一表面和第二表面；

衬底主体设有第一传感器，所述第一传感器包括开设于所述第一表面所在的一侧的第一凹槽结构，所述第一凹槽结构的槽底面与第二表面之间的结构形成振膜；

所述衬底主体开设有第一镂空结构，所述第一镂空结构内设有第二传感器，所述第二传感器包括悬臂梁和质量块，所述悬臂梁的第一侧与衬底主体连接，所述悬臂梁的第二侧设有质量块；

上盖，所述上盖密封扣设于所述第二表面一侧且覆盖所述第一镂空结构；

下盖，所述下盖密封扣设于所述第一表面一侧且覆盖所述第一镂空结构。

2.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，所述振膜的位于第二表面的一侧设有四组第一压阻，四组所述第一压阻组成惠斯通电桥结构。

3.根据权利要求2所述的组合传感器，其特征在于，四组所述第一压阻分别位于所述振膜四侧边缘的其中一个的中心位置。

4.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，所述悬臂梁的位于所述第二表面的一侧设有四组第二压阻，四组所述第二压阻组成惠斯通电桥结构。

5.根据权利要求4所述的组合传感器，其特征在于，四组所述第二压阻分别位于所述悬臂梁四侧边缘的其中一个的中心位置。

6.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，所述悬臂梁和所述质量块与所述衬底主体一体成型。

7.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，所述上盖的朝向所述衬底主体的一侧开设有第二凹槽结构，所述下盖的朝向所述衬底主体的一侧开设有第三凹槽结构。

8.根据权利要求7所述的组合传感器，其特征在于，所述第二凹槽结构的底部设有第一凸起，所述第三凹槽结构内设有第二凸起，所述第一凸起和所述第二凸起位于所述质量块的两侧。

9.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，所述下盖覆盖所述第一表面，所述下盖开设有第二镂空结构，所述第二镂空结构与所述第一凹槽结构的开口贯通。

10.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的组合传感器。

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