组合传感器和电子设备的制作方法

1.本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种组合传感器和应用该组合传感器的电子设备。


背景技术：

2.相关技术中的一些智能电子设备(如手机、穿戴手表等)，有的会将声学传感器和气压传感器集成在同一封装内形成组合传感器，以进行语音识别以及海拔测量。为了保证能够对外界的声音信号和气压信号进行有效获取，通常需要对封装开孔以连通外界环境，但是这种设计往往会降低组合传感器整体的防水性能，防水设计的可靠性不够好。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提供一种组合传感器，旨在可以提高整体的防水设计的可靠性。
4.为实现上述目的，本发明提出的组合传感器，包括：
5.封装壳体，所述封装壳体形成有容纳腔，所述封装壳体设有连通所述容纳腔与外界环境的开口；
6.气压传感器和声学传感器，所述气压传感器和所述声学传感器安装于所述容纳腔内；以及
7.防护板组件和防水透气膜，所述防水透气膜贴设于所述防护板组件，并与所述防护板组件封盖在所述开口处，所述防护板组件开设有过孔，所述过孔被配置为允许外界环境的声音和气流进入所述容纳腔内。
8.可选地，所述防护板组件包括上下相对设置的第一防护板和第二防护板，所述第一防护板与所述第二防护板均开设有所述过孔，所述第二防护板连接于所述封装壳体，所述防水透气膜设置在所述第一防护板与所述第二防护板之间。
9.可选地，所述第一防护板上的过孔与所述第二防护板上的过孔对应设置。
10.可选地，所述防水透气膜通过粘接层分别与所述第一防护板、所述第二防护板连接，并使所述防水透气膜与所述第一防护板、所述第二防护板之间形成有间隙。
11.可选地，所述组合传感器还包括密封圈，所述封装壳体的侧壁设有凹槽，所述密封圈的部分嵌入所述凹槽内，另一部分露出所述凹槽外，以密封安装所述封装壳体。
12.可选地，所述封装壳体包括罩壳和底壳，所述罩壳开设有所述开口，所述罩壳与所述底壳连接并围合形成有第一腔体，所述底壳内形成有第二腔体，所述底壳开设有过声孔，所述第一腔体通过所述过声孔与所述第二腔体连通并形成为所述容纳腔，所述气压传感器安装于所述第一腔体内，所述声学传感器安装于所述第二腔体内。
13.可选地，所述气压传感器包括mems气压芯片和第一asic芯片，所述mems气压芯片叠置于所述第一asic芯片的上方；
14.和/或，所述声学传感器包括mems麦克风芯片和第二asic芯片，所述mems麦克风芯
片与所述过声孔对应设置，所述第二asic芯片与所述mems麦克风芯片间隔设置。
15.可选地，所述开口开设于所述罩壳的顶部，所述气压传感器设于所述罩壳的底部；
16.和/或，所述罩壳的材质为金属；
17.和/或，所述底壳的材质为陶瓷。
18.可选地，所述底壳包括基板和盖体，所述盖体与所述基板连接并围合形成所述第二腔体，所述罩壳与所述盖体连接并围合形成所述第一腔体，所述过声孔开设于所述盖体。
19.本发明还提出一种电子设备，包括如上述任一项所述的组合传感器。
20.本发明技术方案的组合传感器，通过将功能不同的气压传感器和声学传感器同时安装在同一封装壳体内，实现了集成设计，有利于组合传感器整体的小型化设计。而通过在封装壳体的开口处封盖防水透气膜，使得外界的声音和气流可以透过防水透气被声学传感器和气压传感器获取，液体则可以被防水透气膜阻挡，防止进入到容纳腔内，如此在封装壳体设置开口的情况下仍能确保具有良好的防水性能，保证防水的可靠性。
21.此外，本技术方案还在开口处封盖有防护板组件，使防水透气膜贴设于防护板组件共同密封开口，同时在防护板组件开设过孔，使得外界环境的声音和气流能够通过过孔进入，防护板组件则形成对防水透气膜的支撑和保护，有效的防止了在装配或使用过程中造成破损，保证防水透气膜的完整性，进一步提升了组合传感器防水设计的可靠性。
附图说明
22.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。
23.图1为本发明组合传感器一实施例的截面示意图；
24.图2为图1中a处的局部放大图；
25.图3为本发明组合传感器移除防护板组件和防水透气膜后的俯视示意图；
26.图4为本发明组合传感器移除基板后的仰视示意图。
27.附图标号说明：
[0028][0029][0030]
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
[0031]
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。
[0032]
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。
[0033]
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。
[0034]
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。另外，全文中出现的“且/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a且/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。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，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0035]
本发明提出一种组合传感器100。
[0036]
请结合参照图1至图4，在本发明实施例中，该组合传感器100包括封装壳体10、气压传感器20、声学传感器30以及防护板组件40和防水透气膜50。所述封装壳体10形成有容纳腔10a，所述封装壳体10设有连通所述容纳腔10a与外界环境的开口111；所述气压传感器20和所述声学传感器30安装于所述容纳腔10a内；所述防水透气膜50贴设于所述防护板组件40，并与所述防护板组件40封盖在所述开口111处，所述防护板组件40开设有过孔40a，所述过孔40a被配置为允许外界环境的声音和气流进入所述容纳腔10a内。
[0037]
具体地，封装壳体10的材质可以是金属、陶瓷等，以能够利用电磁屏蔽效应，防止外界环境对组合传感器100形成电磁干扰。开口111可以是开设于封装壳体10的圆形口或者方形口等等，此外，还可以在封装壳体10的一侧敞口设置以形成所述的开口111。
[0038]
声学传感器30为麦克风，其可以对外界环境的声音信号进行拾取，并将声音信号转换为电信号。气压传感器20则是用于获取外界环境的大气压，从而可根据当前的大气压值计算出当前所处位置的海拔高度。这样形成组合传感器100进行应用后，可以兼顾语音识别应用以及海拔测量。
[0039]
防水透气膜50可以允许声音和气流通过，但能阻止水分子通过，防水透气膜50是一种网状薄膜，其一般由pe高分子透气膜和pp纺粘无纺布构成。纺粘无纺布的作用主要是增强拉力和静水压及保护中间的透气膜，真正透气则主要是靠中间的透气膜。防护板组件40则可以采用金属材料制作，过孔40a可以是设置于防护板组件40上的微孔，其数量可以为多个，以使防护板组件40形成微孔板结构，使得防护板组件40能够对防水透气膜50加强和保护的同时，还具备防尘作用。
[0040]
因此，本发明技术方案的组合传感器100，通过将功能不同的气压传感器20和声学传感器30同时安装在同一封装壳体10内，实现了集成设计，有利于组合传感器100整体的小型化设计。而通过在封装壳体10的开口111处封盖防水透气膜50，使得外界的声音和气流可以透过防水透气被声学传感器30和气压传感器20获取，液体则可以被防水透气膜50阻挡，防止进入到容纳腔10a内，如此在封装壳体10设置开口111的情况下仍能确保具有良好的防水性能。
[0041]
此外，本技术方案还在开口111处封盖有防护板组件40，使防水透气膜50贴设于防护板组件40共同密封开口111，同时在防护板组件40开设过孔40a，使得外界环境的声音和气流能够通过过孔40a进入，防护板组件40则形成对防水透气膜50的支撑和保护，有效的防止了在装配或使用过程中造成破损，保证防水透气膜50的完整性，进一步提升了组合传感器100防水设计的可靠性。
[0042]
参照图1，进一步地，封装壳体10于开口111的周缘向外弯折形成有翻边113，防护板组件40和防水透气膜50支撑于该翻边113上。如此通过设置翻边113，可以增大开口111边缘对防护板组件40和防水透气膜50的支撑面积，同时也增大了开口111边缘的密封面积，这样不仅提高了防护板组件40和防水透气膜50安装的稳定性，而且进一步提升了开口111周缘的密封性。
[0043]
结合参照图2，本技术的一实施例中，所述防护板组件40包括上下相对设置的第一
防护板41和第二防护板42，所述第一防护板41与所述第二防护板42均开设有所述过孔40a，所述第二防护板42连接于所述封装壳体10，所述防水透气膜50设置在所述第一防护板41与所述第二防护板42之间。
[0044]
该实施例中，第二防护板42可以通过胶粘固定于上述的翻边113上，通过将防水透气膜50设置在第一防护板41和第二防护板42之间，使得防水透气膜50在内外两侧均能得到保护和支撑，从而在安装或使用过程中，不容易因受外力刺激而破损，进一步提升了防水设计的可靠性。而在第一防护板41和第二防护板42上的过孔40a，则可确保外界环境的声音和气流能够正常通过防水透气膜50进入容纳腔10a内。
[0045]
进一步地，本技术中所述第一防护板41上的过孔40a与所述第二防护板42上的过孔40a对应设置。可以理解地，当第一防护板41和第二防护板42上的过孔40a的数量为多个时，此时第一防护板41上的过孔40a与第二防护板42上的过孔40a可形成一一对应关系，如此，使得外界环境的声音和气流在穿过防护板组件40和防水透气膜50时可以径直通过，从而更有利于声学传感器30和气压传感器20获取信号。
[0046]
本技术一实施例中，所述防水透气膜50通过粘接层60分别与所述第一防护板41、所述第二防护板42连接，并使所述防水透气膜50与所述第一防护板41、所述第二防护板42之间形成有间隙。
[0047]
其中，粘接层60可以是胶接层，防水透气膜50的两侧分别与第一防护板41和第二防护板42胶粘固定，并且为了不影响声音和气流的通过，粘接层60应当设置在边缘位置处。而在防水透气膜50与第一防护板41、第二防护板42之间形成的间隙，使得气流和声音可以在第一防护板41和第二防护板42上的过孔40a进行交叉流通，从而有利于声学传感器30和气压传感器20获取信号。
[0048]
进一步地，所述组合传感器100还包括密封圈70，所述封装壳体10的侧壁设有凹槽112，所述密封圈70的部分嵌入所述凹槽112内，另一部分露出所述凹槽112外，以密封安装所述封装壳体10。
[0049]
其中，凹槽112为沿封装壳体10侧壁周向环绕的环形槽，密封圈70为o型圈，其材质可以为橡胶、硅胶或者硅橡胶。密封套入卡接在凹槽112内，使得在对组合传感器100安装的过程中，例如将组合传感器100安装于某一电子设备时，密封圈70能够密封封装壳体10与电子设备之间的间隙，从而保证了组合传感器100整体安装后的防水性能。
[0050]
结合参照图1和图3，本技术的一实施例中，所述封装壳体10包括罩壳11和底壳12，所述罩壳11开设有所述开口111，所述罩壳11与所述底壳12连接并围合形成有第一腔体11a，所述底壳12内形成有第二腔体12a，所述底壳12开设有过声孔1221，所述第一腔体11a通过所述过声孔1221与所述第二腔体12a连通并形成为所述容纳腔10a，所述气压传感器20安装于所述第一腔体11a内，所述声学传感器30安装于所述第二腔体12a内。
[0051]
具体地，罩壳11可以为两端敞口的圆筒状设置，一端形成有上述的开口111，另一端密封对接在底壳12的顶壁上，底壳12则呈方体形结构设置，罩壳11与底壳12可以通过粘接或者焊接的方式固定。此外，罩壳11与底壳12的材质可以相同，也可以不同。过声孔1221可以是圆形、方形等形状，其数量也可以是一个或者多个，本技术对此不作具体限定。
[0052]
实际应用中，外界环境的声音和气流信号通过开口111进入第一腔体11a后，气流信号能够被气压传感器20获取，以根据气压值计算海拔高度；而声音信号则穿过过声孔
1221进入到第二腔体12a内，被声学传感器30获取实现相应的语音功能。如此，通过将气压传感器20和声学传感器30分别设置在两个隔离的腔体内，有效的避免了信号获取时出现信号串扰的现象。
[0053]
进一步地，基于上述实施例，考虑到封装壳体10的走线，本技术罩壳11和底壳12的材质不同，罩壳11的材质为金属，底壳12的材质为陶瓷。如此，由金属制作的罩壳11可以进行电磁屏蔽，而由陶瓷制作形成的底壳12可在内部形成有细微孔，这样可以在底壳12的壳壁中布置信号线80，以方便将声学传感器30以及气压传感器20的信号引出。
[0054]
进一步地，本技术一实施例中，开口111开设于罩壳11的顶部，气压传感器20设于罩壳11的底部；声学传感器30则可以安装于底壳12的顶部，并与过声孔1221对应设置。
[0055]
如此设置，可以使外界环境进入的声音和气流从罩壳11顶部径直通向底部后，由气压传感获取气流信号，而声音信号则通过过声孔1221后被声学传感器30直接接收，这样使得气压传感器20和声学传感器30更加准确、快速的获取当前的气压信号和声音信号进行识别。
[0056]
结合参照图3和图4，本技术组合传感器100的实施例中，所述气压传感器20包括mems气压芯片21和第一asic芯片22，所述mems气压芯片21叠置于所述第一asic芯片22的上方。其中，mems气压芯片21用于感应外界环境的气压参数的变化，第一asic芯片22用于对mems气压芯片21输出的信号进行处理，从而使得气压传感器20具备检测外界环境气压变化的功能。通过将第一asic芯片22与mems气压芯片21叠放在底壳12的顶部，如此可以进一步节省芯片的安装空间，有利于减小整体体积，实现对组合传感器100的微型设计。
[0057]
声学传感器30包括mems麦克风芯片31和第二asic芯片32，第二asic芯片32与mems麦克风芯片31间隔设置于所述第二腔体12a内，并且mems麦克风芯片31与过声孔1221对应设置。mems麦克风芯片31的材质一般为单晶硅、多晶硅或是氮化硅等材料，用于感知和检测声源，可将声音信号转换为电信号进行传输，第二asic芯片32用于对mems麦克风芯片31输出的信号进行处理并为mems麦克风芯片31提供电压，从而使得声学传感器30可以拾音。第二asic芯片32与mems麦克风芯片31可以间隔设置在底壳12的顶壁，并呈倒放安装，这样从过声孔1221传过来的声音信号可以被mems麦克风芯片31快速获取。
[0058]
本技术一实施例中，所述底壳12包括基板121和盖体122，所述盖体122与所述基板121连接并围合形成所述第二腔体12a，所述罩壳11与所述盖体122连接并围合形成所述第一腔体11a，所述过声孔1221开设于所述盖体122。其中，基板121可以是电路板，或者是与盖体122材质相同的陶瓷板，基板121与盖体122可以通过粘接或者焊接的方式进行固定，如此，可将布置于盖体122中的信号线80从盖体122与基板121之间引出后再由基板121引出，从而使得整体封装结构更加简单，方便装配。
[0059]
本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括组合传感器100，该组合传感器100的具体结构参照上述实施例，由于本电子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。其中，电子设备可以是穿戴电子设备，例如穿戴手表或手环，也可以是移动终端，例如，手机或笔记本电脑等，在此不作限定。
[0060]
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。