MEMS传感器和电子设备的制作方法

本发明涉及传感器
技术领域：
，特别涉及一种mems传感器和应用该mems传感器的电子设备。
背景技术：
：近年来，随着科技的快速发展，微机电系统(micro-electro-mechanicalsystem，mems)应运而生。其中，mems传感器作为检测器件，已经在例如手机、笔记本电脑、平板电脑、可穿戴设备等电子设备上得到了广泛应用。当前，有一类依靠其外部封装结构上的透气孔、以对外部参数(例如声音、气体、气压等)进行检测的mems传感器，例如mems麦克风、mems气体传感器、mems气压传感器等；这类mems传感器一般会依靠防水透气膜对其透气孔实现防水处理，以避免进水。这样，虽然能够保障mems传感器内部的元器件不受侵害，能够正常运作；但是，由于防水透气膜仍然可能被水膜覆盖，导致整个mems传感器还是无法立刻投入使用。因此，如何使这类mems传感器在涉水后能够快速恢复使用，成为了研发人员的研究课题。技术实现要素：本发明的主要目的是提供一种mems传感器和应用该mems传感器的电子设备，旨在使mems传感器在涉水后能够快速恢复使用。本发明的一实施例提出一种mems传感器，该mems传感器包括：外部封装结构，所述外部封装结构的内部形成有收纳腔，所述外部封装结构开设有与所述收纳腔连通的透气孔；mems芯片，所述mems芯片设于所述收纳腔内，并与所述透气孔连通设置；防水透气膜，所述防水透气膜设于所述外部封装结构的外表面，并罩盖所述透气孔；以及发热模块，所述发热模块设于所述透气孔内，且仅占据部分所述透气孔的透气通道。在本发明一实施例中，所述发热模块为传热件，所述mems传感器还包括内部发热元件，所述内部发热元件设于所述收纳腔内，所述外部封装结构中设有第一导热轨道，所述第一导热轨道的一端与所述内部发热元件接触，另一端与所述传热件接触。在本发明一实施例中，所述外部封装结构包括电路板，所述透气孔开设于所述电路板，所述第一导热轨道设于所述电路板中。在本发明一实施例中，所述透气孔的内壁设有环绕设置的导热筒体，所述传热件设于所述导热筒体内，并与所述导热筒体的内壁接触，所述第一导热轨道的远离所述内部发热元件的一端与所述导热筒体接触。在本发明一实施例中，所述传热件的外缘沿所述导热筒体的周向环绕设置，并与所述导热筒体的内壁接触。在本发明一实施例中，所述传热件呈板状结构，所述板状结构开设有若干间隔设置的通孔。在本发明一实施例中，所述外部封装结构中还设有第二导热轨道，所述第二导热轨道的一端与所述传热件接触，另一端显露于所述外部封装结构的外表面，用于与外部发热元件接触。在本发明一实施例中，所述发热模块为自发热元件，所述外部封装结构包括电路板，所述自发热元件电性连接于所述电路板。在本发明一实施例中，所述防水透气膜与所述外部封装结构之间设置粘接层，所述防水透气膜通过所述粘接层粘接于所述外部封装结构的外表面。本发明的一实施例还提出一种电子设备，该电子设备包括mems传感器，该mems传感器包括：外部封装结构，所述外部封装结构的内部形成有收纳腔，所述外部封装结构开设有与所述收纳腔连通的透气孔；mems芯片，所述mems芯片设于所述收纳腔内，并与所述透气孔连通设置；防水透气膜，所述防水透气膜设于所述外部封装结构的外表面，并罩盖所述透气孔；以及发热模块，所述发热模块设于所述透气孔内，且仅占据部分所述透气孔的透气通道。本发明的技术方案，在透气孔的外侧还罩盖有防水透气膜，由于防水透气膜所特有的防水和透气双重功能，不仅不会影响到mems芯片通过透气孔对外部参数(例如声音、气体、气压等)进行检测，而且还可起到防止外部水分进入透气孔的作用，从而保障mems传感器内部的元器件不受侵害，能够正常运作。进一步地，本发明的技术方案，还在透气孔内装设了发热模块，该发热模块仅占据部分透气孔的透气通道；因此，并不会影响到mems芯片通过透气孔对外部参数(例如声音、气体、气压等)进行检测。与此同时，由于发热模块所具备的发热功能，可以直接向防水透气膜散发热量，从而加速覆盖在防水透气膜上的水膜蒸发，进而使mems传感器在涉水后能够快速恢复使用。附图说明为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明mems传感器一实施例的结构示意图；图2为图1中电路板一实施例的俯视图；图3为图1中电路板另一实施例的俯视图。附图标号说明：标号名称标号名称100mems传感器133导热筒体10外部封装结构135第二导热轨道10a收纳腔20mems芯片10b透气孔30防水透气膜11罩壳40发热模块13电路板50内部发热元件131第一导热轨道60粘接层本发明目的的实现、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发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。需要说明，本发明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，在本发明中如涉及“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。在本发明的描述中，“多个”、“若干”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。另外，本发明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，也不在本发明要求的保护范围之内。mems传感器一般会依靠防水透气膜对其透气孔实现防水处理，以避免进水。这样，虽然能够保障mems传感器内部的元器件不受侵害，能够正常运作；但是，由于防水透气膜仍然可能被水膜覆盖，导致整个mems传感器还是无法立刻投入使用。针对上述技术问题，本发明提出一种mems传感器100，旨在使mems传感器100在涉水后能够快速恢复使用。可以理解地，本发明提出的mems传感器100可以应用于电子设备，电子设备可以是但并不限于手机、笔记本电脑、平板电脑、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)、电子书阅读器、mp3(动态影像专家压缩标准音频层面3，movingpictureexpertsgroupaudiolayeriii)播放器、mp4(动态影像专家压缩标准音频层面4，movingpictureexpertsgroupaudiolayeriv)播放器、可穿戴设备、导航仪、掌上游戏机等。下面将在具体实施例中对本发明mems传感器100的具体结构进行说明，并以mems传感器100水平放置为例进行介绍：如图1所示，在本发明mems传感器100一实施例中，该mems传感器100包括外部封装结构10、mems芯片20、防水透气膜30以及发热模块40。其中，所述外部封装结构10的内部形成有收纳腔10a，所述外部封装结构10开设有与所述收纳腔10a连通的透气孔10b；所述mems芯片20设于所述收纳腔10a内，并与所述透气孔10b连通设置；所述防水透气膜30设于所述外部封装结构10的外表面，并罩盖所述透气孔10b；所述发热模块40设于所述透气孔10b内，且仅占据部分所述透气孔10b的透气通道。本实施例中，外部封装结构10包括罩壳11和电路板13，罩壳11罩设于电路板13，并与电路板13围合形成收纳腔10a。mems芯片20设置在收纳腔10a内，且固定在电路板13的面向收纳腔10a的表面，固定方式可以是胶合连接、焊接等。可以理解地，mems芯片20可以根据mems传感器100的具体类型，例如mems麦克风、mems气体传感器、mems气压传感器等，配置成相应的形式。本实施例中，mems传感器100为mems麦克风。因此，mems芯片20包括衬底和振膜，衬底大致呈两端开口的筒状结构，其轴线与电路板13垂直。并且，衬底的朝向电路板13的一端(下端)固定于电路板13的面向收纳腔10a的表面，衬底的背离电路板13的一端(上端)内设置有振膜。此时，外部封装结构10的透气孔10b开设在电路板13上，mems芯片20的筒状结构环绕在透气孔10b的四周。这样，便实现了mems芯片20与透气孔10b的连通，以便于mems芯片20通过透气孔10b对外部参数(例如声音、气体、气压等)进行检测。本实施例中，在透气孔10b的外侧还罩盖有防水透气膜30，由于防水透气膜30所特有的防水和透气双重功能，不仅不会影响到mems芯片20通过透气孔10b对外部参数(例如声音、气体、气压等)进行检测，而且还可起到防止外部水分进入透气孔10b的作用，从而保障mems传感器100内部的元器件不受侵害，能够正常运作。进一步地，本实施例中，还在透气孔10b内装设了发热模块40，该发热模块40仅占据部分透气孔10b的透气通道；因此，并不会影响到mems芯片20通过透气孔10b对外部参数(例如声音、气体、气压等)进行检测。与此同时，由于发热模块40所具备的发热功能，可以直接向防水透气膜30散发热量，从而加速覆盖在防水透气膜30上的水膜蒸发，进而使mems传感器100在涉水后能够快速恢复使用。并且，可以理解地，发热模块40的设置，还可对防水透气膜30起到支撑作用，从而增强防水透气膜30的防水压等级。这里，存在两种情况：第一，发热模块40与防水透气膜30接触的情形；此时，发热模块40直接起到支撑作用；第二，发热模块40与防水透气膜30间隔一定距离的情形；此时，发热模块40在防水透气膜30发生一定形变时起到支撑作用；实际应用时，发热模块40与防水透气膜30间隔的距离，可视防水透气膜30的形变能力决定，只要在防水透气膜30的最大弹性形变范围内给予支撑即可，例如：发热模块40与防水透气膜30的间隔距离可以取值为0.1mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.5mm、0.6mm、1mm。此外，还需要说明的是，本实施例中，mems传感器100还包括asic芯片，asic芯片也设置在收纳腔10a内，且同样固定在电路板13的面向收纳腔10a的表面，固定方式可以是胶合连接、焊接等。asic芯片和mems芯片20间隔设置，二者之间既可通过导线进行电性连接，也可通过电路板13中的线路层进行电性连接。本领域技术人员可以根据实际应用场景的需要进行合理的选择，在此不做限定。可以理解地，搭载了asic芯片之后，由mems芯片20转换得到的电信号，便可传递至asic芯片而由asic芯片对该电信号进行处理，最后再向外传递。罩壳11一般采用金属材质，以起到电磁屏蔽的作用，从而降低外部封装结构10内的元器件(例如mems芯片20、asic芯片等)工作性能受外界影响的可能。如图1所示，在本发明mems传感器100一实施例中，所述发热模块40为传热件，所述mems传感器100还包括内部发热元件50，所述内部发热元件50设于所述收纳腔10a内，所述外部封装结构10中设有第一导热轨道131，所述第一导热轨道131的一端与所述内部发热元件50接触，另一端与所述传热件接触。可以理解地，传热件既可以是由金属材料(例如铜或铝)制成的结构件，也可以是由合金材料(例如铜合金或铝合金)制成的结构件，还可以是由导热胶(例如导热硅胶)固化后形成的结构件。第一导热轨道131既可以采用金属材质(例如铜或铝)，也可以采用合金材质(例如铜合金或铝合金)，还可以直接由导热胶固化后形成。并且，第一导热轨道131的与内部发热元件50接触的一端，既可以通过导热胶粘接的方式固定在内部发热元件50的表面而实现与内部发热元件50的接触，也可以通过焊接的方式固定在内部发热元件50的表面而实现与内部发热元件50的接触。同理，第一导热轨道131的与传热件接触的一端，既可以通过导热胶粘接的方式固定在传热件的表面而实现与传热件的接触，也可以通过焊接的方式固定在传热件的表面而实现与传热件的接触。这样，接触热阻会大大降低，从而有利于提升热量传递效率、减少热量损失；而且，连接的稳定性也得到了提升，热量传递过程更加稳定。当然，所谓“接触”，也可以采用直接抵接的形式或其他有效且合理的形式。此时，通过第一导热轨道131，便可将mems传感器100的内部发热元件50运行时产生的热量传递至传热件，然后经由传热件将热量散发给防水透气膜30，从而加速覆盖在防水透气膜30上的水膜蒸发。此外，需要说明的是，本实施例中，内部发热元件50是asic芯片。当然，在其他实施例中，内部发热元件50也可以是封装在外部封装结构10内的其他辅助器件，例如电容、电阻、其他功能芯片等。另外，如图2所示，在一实施例中，传热件可以为“十”字型结构，该“十”字型结构的四个端部均支撑在透气孔10b的内壁上，以实现传热件的固定。如图1所示，在本发明mems传感器100一实施例中，所述外部封装结构10包括电路板13，所述透气孔10b开设于所述电路板13，所述第一导热轨道131设于所述电路板13中。本实施例中，透气孔10b、防水透气膜30、传热件、第一导热轨道131均集成在外部封装结构10的电路板13上。这样，以电路板13为载体实现集成化的方式，不仅可有效减少后续封装过程中独立零件的数量，简化封装过程，便于封装过程的进行，提升封装制备mems传感器100的生产效率；而且还可有效降低封装过程中出现错误的几率，提升产品良率。并且，由于mems传感器100的内部发热元件50一般都固定在电路板13上，本实施例的技术方案，还可大大降低第一导热轨道131与内部发热元件50的接触难度，从而大大降低mems传感器100的制备难度，提升mems传感器100的可靠性和良率。当然，在其他实施例中，透气孔10b、防水透气膜30、传热件、第一导热轨道131也可以都集成在外部封装结构10的罩壳11上。如图1所示，在本发明mems传感器100一实施例中，所述透气孔10b的内壁设有环绕设置的导热筒体133，所述传热件设于所述导热筒体133内，并与所述导热筒体133的内壁接触，所述第一导热轨道131的远离所述内部发热元件50的一端与所述导热筒体133接触。可以理解地，导热筒体133既可以是由金属材料(例如铜或铝)制成的筒体结构，也可以是由合金材料(例如铜合金或铝合金)制成的筒体结构，还可以是由导热胶(例如导热硅胶)固化后形成的筒体结构。并且，第一导热轨道131的远离内部发热元件50的一端，既可以通过导热胶粘接的方式固定在导热筒体133的外侧壁而实现与导热筒体133的接触，也可以通过焊接的方式固定在导热筒体133的外侧壁而实现与导热筒体133的接触。同时，传热件与导热筒体133的内壁的接触方式，既可以采用导热胶粘接的方式，也可以采用焊接的方式。这样，接触热阻会大大降低，从而有利于提升热量传递效率、减少热量损失；而且，连接的稳定性也得到了提升，热量传递过程更加稳定。当然，所谓“接触”，也可以采用直接抵接的形式或其他有效且合理的形式。此时，第一导热轨道131的远离内部发热元件50的一端，通过导热筒体133实现了与传热件的接触。这样，由第一导热轨道131传递而来的热量便可均布于导热筒体133，相当于在传热件的四周形成了一个“烘烤空间”；此时，传热件位于该“烘烤空间”内，吸热更加快速，向防水透气膜30散发热量也更加高效。并且，“烘烤空间”的形成，还意味着导热筒体133可直接对其内部的空气进行加热，从而通过空气将热量传递至防水透气膜30，以进一步加速覆盖在防水透气膜30上的水膜蒸发。在本发明mems传感器100一实施例中，为了进一步提高传热件由导热筒体133吸收热量的效率，提高传热件向防水透气膜30散发热量的效率，以进一步加速覆盖在防水透气膜30上的水膜蒸发，还对传热件进行了如下优化：所述传热件的外缘沿所述导热筒体133的周向环绕设置，并与所述导热筒体133的内壁接触。具体地，如图3所示，在一实施例中，传热件可以是具有多处镂空的板状结构，且该板状结构的外轮廓形状与导热筒体133的横截面的内轮廓形状相匹配；这样，该板状结构的外缘便可沿导热筒体133的内壁环绕设置，并与导热筒体133的内壁接触。并且，如图2所示，在一实施例中，传热件还可以为“十”字型结构，该“十”字型结构的四个端部均支撑在导热筒体133的内壁上，并与导热筒体133的内壁接触。如图1所示，在本发明mems传感器100一实施例中，所述外部封装结构10中还设有第二导热轨道135，所述第二导热轨道135的一端与所述传热件接触，另一端显露于所述外部封装结构10的外表面，用于与外部发热元件接触。可以理解地，第二导热轨道135既可以采用金属材质(例如铜或铝)，也可以采用合金材质(例如铜合金或铝合金)，还可以直接由导热胶固化后形成。第二导热轨道135的与传热件接触的一端，既可以通过导热胶粘接的方式固定在传热件的表面而实现与传热件的接触，也可以通过焊接的方式固定在传热件的表面而实现与传热件的接触。这样，接触热阻会大大降低，从而有利于提升热量传递效率、减少热量损失；而且，连接的稳定性也得到了提升，热量传递过程更加稳定。当然，所谓“接触”，也可以采用直接抵接的形式或其他有效且合理的形式。此时，通过第二导热轨道135，便可在mems传感器100安装至电子设备内部相应位置后，将独立于mems传感器100的外部发热元件运行时产生的热量传递至传热件，然后经由传热件将热量散发给防水透气膜30，从而进一步加速覆盖在防水透气膜30上的水膜蒸发。此外，可以理解地，外部发热元件可以是电子设备内部独立于mems传感器100的其他元件，例如中央处理器、图形处理器、显示屏、电池、其他传感器、电容、电阻等。并且，需要说明的是，当透气孔10b内配置有导热筒体133时，第二导热轨道135的与传热件接触的一端，也可以通过导热筒体133实现与传热件的接触，具体为：第二导热轨道135的与传热件接触的一端，通过导热胶粘接的方式固定在导热筒体133的外侧壁而与导热筒体133接触，或者通过焊接的方式固定在导热筒体133的外侧壁而与导热筒体133接触，从而通过导热筒体133实现与传热件的接触。如图1所示，在本发明mems传感器100一实施例中，为了便于外部发热元件与第二导热轨道135的远离传热件的一端接触，且为了避免第二导热轨道135的远离传热件的一端对电路板13的正反两面面积的侵占，以有利于mems传感器100小型化，还对第二导热轨道135的远离传热件的一端在外部封装结构10外表面上的显露位置进行了如下优化：所述外部封装结构10包括电路板13，所述第二导热轨道135的远离所述传热件的一端显露于所述电路板13的侧壁。实际应用时，外部发热元件可以通过外部导热构件(例如金属构件、合金构件等)，将热量传递至第二导热轨道135的远离传热件的一端，从而通过第二导热轨道135将热量传递至传热件。此外，可以理解地，除了前述发热模块40采用传热件的形式、以将别处的热量汇聚至透气孔10b处、从而对防水透气膜30进行加热的实施方式外，在本发明mems传感器100一实施例中，发热模块40还可以被配置成其他形式：所述发热模块40为自发热元件，所述外部封装结构10包括电路板13，所述自发热元件电性连接于所述电路板13。具体地，自发热元件既可以采用形状特殊定制的(为了不侵占透气孔10b的所有透气通道)电阻，也可以采用下方支架、上方覆导电膜的结构形式，还可以采用布设发热丝的结构形式。此时，仅需将自发热元件连入电路板13的线路层，便可在电路板13通电时使得自发热元件也被接通而产热，从而向防水透气膜30散发热量，加速覆盖在防水透气膜30上的水膜蒸发，进而使mems传感器100在涉水后能够快速恢复使用。如图1所示，在本发明mems传感器100一实施例中，所述防水透气膜30与所述外部封装结构10之间设置粘接层60，所述防水透气膜30通过所述粘接层60粘接于所述外部封装结构10的外表面。本实施例中，透气孔10b设置在电路板13上；因此，防水透气膜30通过粘接层60粘接于电路板13的背向罩壳11的表面，并覆盖透气孔10b。当然，其他实施例中，若透气孔10b设置在罩壳11上，防水透气膜30也可以通过粘接层60粘接于罩壳11的背向收纳腔10a的表面，并覆盖透气孔10b。可以理解地，采用粘接层60将防水透气膜30粘接固定的方式，不仅操作简单，稳定性良好；而且依靠粘接层60的厚度，还可将防水透气膜30与发热模块40间隔开一定的距离，从而满足例如mems麦克风对于防水透气膜30振动的需求；同时，由于粘接层60的厚度不会过大，保障了防水透气膜30不会被拉到距离发热模块40过远的位置，从而保障了透气孔10b内发热模块40对防水透气膜30的支撑作用。此外，需要说明的是，在一实施例中，粘接层60可以选用压敏胶。本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括如前所述的mems传感器100，该mems传感器100的具体结构参照前述实施例。由于本电子设备采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。可以理解的，电子设备可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、个人数字助理(personaldigitalassistant，pda)、电子书阅读器、mp3(动态影像专家压缩标准音频层面3，movingpictureexpertsgroupaudiolayeriii)播放器、mp4(动态影像专家压缩标准音频层面4，movingpictureexpertsgroupaudiolayeriv)播放器、可穿戴设备、导航仪、掌上游戏机等。以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明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：
均包括在本发明的专利保护范围内。当前第1页12