CN218164276U - 气流传感器及包括其的电子烟 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气流传感器及包括其的电子烟。根据本实用新型实施例的气流传感器包括基板；外壳，与所述基板相连接以形成容纳腔；与所述容纳腔相连通的透气孔；微机电传感器，设置在所述容纳腔中；ASIC芯片，设置在所述容纳腔中，并分别与所述基板和所述微机电传感器电连接，其中，所述微机电传感器包括相对设置的膜片和背极板；气体通过所述透气孔流出所述容纳腔，引起所述膜片和所述背极板间电容值变化；所述ASIC芯片获取所述电容值变化，并根据所述电容值变化生成气流变化信号。根据本实用新型实施例的气流传感器及包括其的电子烟，采用了MEMS形式的封装，适用于表面贴装工艺，结构简单、工艺方便，且能够准确地进行吸气检测。

Description

气流传感器及包括其的电子烟

技术领域

本实用新型涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种气流传感器及包括其的电子烟。

背景技术

电子烟是一种模仿卷烟的电子产品，有着与卷烟一样的外观、烟雾、味道和感觉。电子烟通过雾化等手段，将烟油变成蒸汽后，被用户吸食。为了更好的用户体验，电子烟内部设置有气流传感器，模拟真实吸烟场景下，气流传感器感应气流变化，启动电子烟加热丝及其他功能工作。

在现有技术中，传统的电子烟气流传感器类似驻极体麦克风咪头，主要有背极板、膜片(其中背极板或膜片上有极化电荷)、管芯(集成MOS管)。当因为吸力检测到膜片和背极板发生电容变化时，管芯驱动加热丝工作，使烟油雾化。但是现有的烟雾传感器不适用表面贴装技术(Surface Mounted Technology，SMT)，需要人工焊3条线，生产效率低且成本较高。此外，电子烟工作时产生的高温会影响膜片或背极板上所极化电荷的稳定性，导致吸烟感应不敏感，影响用户体验。

因此，希望能有一种新的气流传感器及包括其的电子烟，能够克服上述问题。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种气流传感器及包括其的电子烟，从而适用于表面封装工艺，结构简单、工艺方便，且能够准确地进行吸气检测。

根据本实用新型的一方面，提供一种气流传感器，包括基板；外壳，与所述基板相连接以形成容纳腔；与所述容纳腔相连通的透气孔；微机电传感器，设置在所述容纳腔中；ASIC芯片，设置在所述容纳腔中，并分别与所述基板和所述微机电传感器电连接，其中，所述微机电传感器包括相对设置的膜片和背极板；气体通过所述透气孔流出所述容纳腔，引起所述膜片和所述背极板间电容值变化；所述ASIC芯片获取所述电容值变化，并根据所述电容值变化生成气流变化信号。

可选地，所述微机电传感器的第一端接地；所述ASIC芯片的输入端连接至所述微机电传感器的第二端，所述ASIC芯片检测所述微机电传感器对地电容的变化。

可选地，所述ASIC芯片为所述微机电传感器提供偏置电压；所述微机电传感器的第一端连接至所述ASIC芯片的偏置电压端，所述微机电传感器的第二端连接至所述ASIC芯片的输入端；所述ASIC芯片检测所述微机电传感器两端电容的变化。

可选地，所述气流变化信号为第一电平信号或脉冲宽度调制信号；气体通过所述透气孔流出所述容纳腔，引起所述膜片和所述背极板间电容值增大，所述ASIC芯片根据增大的电容值生成所述气流变化信号；气体通过所述透气孔流入所述容纳腔，引起所述膜片和所述背极板间电容值减小，所述ASIC芯片在接收到减小的电容值时不生成所述气流变化信号；所述ASIC芯片还包括运算单元，根据所述电容值变化运算得到电容值变化率，在所述电容值变化率大于第一阈值时，所述ASIC芯片不生成所述气流变化信号。

可选地，所述透气孔开设在所述外壳上。

可选地，所述透气孔开设在所述基板上。

可选地，所述气流传感器还包括导气孔，开设在所述基板上，其中，所述微机电传感器与所述基板相连接，并位于所述导气孔的上方。

可选地，所述ASIC芯片通过胶水/锡膏粘接在所述基板上；所述微机电传感器通过胶水/锡膏粘接在所述基板上；所述外壳通过胶水/锡膏与所述基板连接。

根据本实用新型的另一方面，提供一种电子烟，包括如前所述的气流传感器。

可选地，处理单元，根据所述气流变化信号生成触发信号；以及加热单元，与所述处理单元相连接以接收所述触发信号，并在接收到所述触发信号后开启加热。

根据本实用新型实施例的气流传感器及包括其的电子烟，采用了MEMS形式的封装，适用于表面贴装工艺，结构简单、工艺方便，且能够准确地进行吸气检测。

进一步地，微机电传感器与ASIC芯片的连接关系保证了电容测量的稳定性，进而保证了吸气检测的稳定性以及检测的灵敏度。

进一步地，ASIC芯片的信号设置方式以及运算单元的设置，保证了吹气或大噪声时不会被误判为吸气。

根据本实用新型实施例的气流传感器及包括其的电子烟，采用MEMS封装实现方式，包含特殊设计的微机电传感器及ASIC芯片，吸气时气流传感器输出指定的高/低电平或PWM信号，给到电子烟处理单元驱动加热单元工作，使烟油雾化，提升了用户体验。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本实用新型实施例的气流传感器的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型实施例的微机电传感器的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型实施例的气流传感器的内部连接示意图；

图4示出了根据本实用新型另一实施例的气流传感器的内部连接示意图；

图5示出了根据本实用新型另一实施例的气流传感器的结构示意图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

图1示出了根据本实用新型实施例的气流传感器的结构示意图。图2示出了根据本实用新型实施例的微机电传感器的结构示意图。如图1和图2所示，根据本实用新型实施例的气流传感器包括基板10、外壳20、微机电传感器50、ASIC芯片60。其中，外壳20与基板10相连接并形成容纳腔30。透气孔40与容纳腔30相连通。微机电传感器50还包括背极板51和膜片52。

具体地讲，基板10例如为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)。可选地，基板10上还开设有导气孔70。

外壳20与基板10相连接以形成容纳腔30。外壳30可以是金属外壳、印刷电路板形成的外壳等。

与容纳腔30相连通的透气孔40例如开设在外壳20上，以使容纳腔30与外界相连通。

微机电传感器50设置在容纳腔30。如图2所示，微机电传感器50包括相对设置的膜片52和背极板51。微机电传感器50例如为固定连接在基板10上的MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微电子机械系统)芯片。

ASIC芯片60设置在容纳腔30中，并分别与基板10和微机电传感器50电连接。可选地，微机电传感器50与ASIC芯片60之间、ASIC芯片60与基板10之间通过邦定金线的方式连接。可选地，ASIC芯片60固定在基板10上。

气体通过透气孔40流出容纳腔30，引起膜片52和背极板51间电容值变化。ASIC芯片60获取电容值变化，并根据电容值变化生成气流变化信号。

上述的气流传感器基于MEMS封装工艺，不仅可以应用于电子烟雾化器，还可以应用于医疗雾化设备、电子口香糖、呼吸机等涉及到负压传感需求的设备。

在本实用新型的可选实施例中，气流变化信号为第一电平信号或脉冲宽度调制(PWM)信号，当然，也可以是其他种类的信号。

气体通过透气孔40流出容纳腔30，引起膜片52和背极板51间电容值增大，ASIC芯片60根据增大的电容值生成气流变化信号。

气体通过透气孔40流入容纳腔30，引起膜片52和背极板51间电容值减小，ASIC芯片60在接收到减小的电容值时不生成气流变化信号。

ASIC芯片60还包括运算单元。运算单元根据电容值变化运算得到电容值变化率。在电容值变化率大于第一阈值时，ASIC芯片60不生成气流变化信号。可选地，不论是气体通过透气孔40流入还是流出容纳腔30，在引发的电容值变化率大于第一阈值时，ASIC芯片60均不生成气流变化信号。

以上述的气流传感器应用于电子烟为例。当吸气时，即从透气孔40位置吸气时，膜片52向背极板51位置弯曲。ASIC芯片60检测到微机电传感器(MEMS芯片)50电容值增大后，ASIC芯片60输出指定电平信号或PWM信号。可选地，气流传感器/ASIC芯片60还包括处理单元。处理单元根据气流变化信号生成触发信号。触发信号用于电子烟的加热单元或是别的执行单元的启动。

当反方向吹气时，即从透气孔40位置吹气时，膜片52向背离背极板51的位置弯曲。ASIC芯片60检测到微机电传感器50电容值减小后，ASIC芯片60不输出触发信号(指定电平信号或PWM信号)。

当出现偶发的大噪声或气流扰动时，微机电传感器50的电容值发生瞬间变化，ASIC芯片60检测到微机电传感器50的电容值变化率大于第一阈值时，ASIC芯片60不输出触发信号。

根据本实用新型实施例的气流传感器，当探测到吹气或振动或大噪声时，气流传感器不输出触发信号；当探测到吸力气流时，气流传感器输出触发信号，确保了准确检测到吸气情况，并可根据检测到的吸气情况进行后续动作。

图3示出了根据本实用新型实施例的气流传感器的内部连接示意图。如图3所示，根据本实用新型实施例的气流传感器包括设置在基板10上的微机电传感器50和ASIC芯片60。

具体地讲，微机电传感器50的第一端接地(GND引脚)。

ASIC芯片60的输入端(INPUT引脚)连接至微机电传感器50的第二端(CAP引脚)，ASIC芯片60检测微机电传感器50对地电容的变化。可选地，微机电传感器50的背极板51与CAP引脚相连接，膜片52与GND引脚相连接。可选地，微机电传感器50的背极板51与GND引脚相连接，膜片52与CAP引脚相连接。可选地，ASIC芯片60还与VDD引脚、GND引脚、OUT引脚和LED相连接。

图4示出了根据本实用新型另一实施例的气流传感器的内部连接示意图。如图4所示，根据本实用新型实施例的气流传感器包括设置在基板10上的微机电传感器50和ASIC芯片60。

具体地讲，ASIC芯片60为微机电传感器50提供偏置电压。微机电传感器50的第一端/偏置电压端(BIAS引脚)连接至ASIC芯片60的偏置电压端(BIAS引脚)。微机电传感器50的第二端(CAP引脚)连接至ASIC芯片60的输入端(INPUT引脚)。ASIC芯片60检测微机电传感器50两端电容的变化。可选地，微机电传感器50的背极板51与CAP引脚相连接，膜片52与BIAS引脚相连接。可选地，微机电传感器50的背极板51与BIAS引脚相连接，膜片52与CAP引脚相连接。可选地，ASIC芯片60还与VDD引脚、GND引脚、OUT引脚和LED相连接。

在该实施例中，气流传感器的抗干扰能力较好。微机电传感器在偏置电压下有更大、更稳定的容值，避免误触发或感应不灵敏的情况。

图5示出了根据本实用新型另一实施例的气流传感器的结构示意图。如图5所示，根据本实用新型实施例的气流传感器包括基板10、外壳20、微机电传感器50、ASIC芯片60。其中，外壳20与基板10相连接并形成容纳腔30。透气孔40与容纳腔30相连通。

与图1-图2对应的实施例相比，图5所示的实施例包括以下不同之处：

透气孔40开设在基板10上。

可选地，气流传感器还包括导气孔70。导气孔70开设在基板10上。微机电传感器50与基板相连接，并位于导气孔70的上方。

可选地，ASIC芯片60通过胶水/锡膏粘接在基板10上。微机电传感器50通过胶水/锡膏粘接在基板10上。外壳20通过胶水/锡膏与基板10连接，以保护内部器件。

根据本实用新型的另一方面，提供一种电子烟，包括如上所述的气流传感器。

在本实用新型的可选实施例中，气流传感器还包括处理单元和加热单元。处理单元根据气流变化信号生成触发信号。加热单元(加热丝)与处理单元相连接以接收触发信号，并在接收到触发信号后开启加热。

根据本实用新型实施例的采用MEMS封装工艺的电子烟气流传感器，当探测到吹气或振动或大噪声时，气流传感器输出保持低电平(或高电平)；当探测到吸力气流时，气流传感器输出高电平(或低电平)或者PWM脉冲信号。在探测到吸力气流时，气流传感器输出的信号不直接驱动加热单元，而是给到线路板上的处理单元(信号处理芯片)，进而控制加热单元以及其他电子烟电路工作。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.一种气流传感器，其特征在于，包括：

基板；

外壳，与所述基板相连接以形成容纳腔；

与所述容纳腔相连通的透气孔；

微机电传感器，设置在所述容纳腔中；

ASIC芯片，设置在所述容纳腔中，并分别与所述基板和所述微机电传感器电连接，

其中，所述透气孔开设在所述外壳的上表面和/或开设在所述基板上；

所述微机电传感器包括相对设置的膜片和背极板；

气体通过所述透气孔流出所述容纳腔，引起所述膜片和所述背极板间电容值变化；

所述ASIC芯片获取所述电容值变化，并根据所述电容值变化生成气流变化信号；

气体通过所述透气孔流入所述容纳腔，引起所述膜片和所述背极板间电容值减小，所述ASIC芯片在接收到减小的电容值时不生成所述气流变化信号。

2.根据权利要求1所述的气流传感器，其特征在于，所述微机电传感器的第一端接地；

所述ASIC芯片的输入端连接至所述微机电传感器的第二端，所述ASIC芯片检测所述微机电传感器对地电容的变化。

3.根据权利要求1所述的气流传感器，其特征在于，所述ASIC芯片为所述微机电传感器提供偏置电压；

所述微机电传感器的第一端连接至所述ASIC芯片的偏置电压端，所述微机电传感器的第二端连接至所述ASIC芯片的输入端；

所述ASIC芯片检测所述微机电传感器两端电容的变化。

4.根据权利要求1所述的气流传感器，其特征在于，所述气流变化信号为第一电平信号或脉冲宽度调制信号；

气体通过所述透气孔流出所述容纳腔，引起所述膜片和所述背极板间电容值增大，所述ASIC芯片根据增大的电容值生成所述气流变化信号；

所述ASIC芯片还包括：

运算单元，根据所述电容值变化运算得到电容值变化率，

在所述电容值变化率大于第一阈值时，所述ASIC芯片不生成所述气流变化信号。

5.根据权利要求1所述的气流传感器，其特征在于，所述气流传感器还包括：

导气孔，开设在所述基板上，

其中，所述微机电传感器与所述基板相连接，并位于所述导气孔的上方。

6.根据权利要求1所述的气流传感器，其特征在于，所述ASIC芯片通过胶水/锡膏粘接在所述基板上；

所述微机电传感器通过胶水/锡膏粘接在所述基板上；

所述外壳通过胶水/锡膏与所述基板连接。

7.一种电子烟，其特征在于，包括如权利要求1-6中任一项所述的气流传感器。

8.根据权利要求7所述的电子烟，其特征在于，所述电子烟还包括：

处理单元，根据所述气流变化信号生成触发信号；以及

加热单元，与所述处理单元相连接以接收所述触发信号，并在接收到所述触发信号后开启加热。

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