振动传感器及电子产品的制作方法

1.本实用新型涉及电子技术领域，特别涉及一种振动传感器及电子产品。


背景技术：

2.振动传感器用于将振动信号转化为电信号，例如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，随着消费类电子产品的发展，骨声纹产品的应用越来越广泛。
3.骨声纹传感器通常包括拾振组件和传感器组件，拾振组件用于拾取外界的骨振动信号，传感器组件用于将振动信号转化为电信号。相关技术中，骨声纹传感中通常是在拾振组件的上方设置支撑壳来支撑传感器组件，导致骨声纹传感器的结构复杂，尺寸大，不利于整机装配。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种振动传感器，旨在简化振动传感器的结构，减小产品尺寸。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的振动传感器，包括：
6.电路板；
7.拾振组件，所述拾振组件包括设于所述电路板上的振环和振膜，所述振膜包括振动区和位于所述振动区周向外沿的连接区，所述连接区固定在所述振环上，所述振动区悬空在所述振环的内腔；以及
8.mems传感器，设置在所述拾振组件背离所述电路板的一侧，所述mems传感器与所述连接区固定连接，所述mems传感器对应所述振动区设有背腔。
9.在本实用新型一实施例中，所述mems传感器包括环状的衬底和设于所述衬底的mems振膜及背极结构，所述衬底固定连接在所述连接区背离所述振环的一侧，所述mems振膜及背极结构与所述振动区相对设置。
10.在本实用新型一实施例中，所述衬底的内廓径向尺寸不小于所述振环的内廓径向尺寸。
11.在本实用新型一实施例中，所述衬底的外廓径向尺寸与所述振环的外廓径向尺寸一致。
12.在本实用新型一实施例中，所述衬底通过一胶层与所述连接区粘接固定。
13.在本实用新型一实施例中，所述振动区上设有质量块，所述拾振组件设有贯穿所述质量块与所述振膜的第一通孔。
14.在本实用新型一实施例中，所述振动传感器还包括设于所述电路板并与所述电路板电连接的asic芯片，所述asic芯片与所述mems传感器电连接。
15.在本实用新型一实施例中，所述asic芯片位于所述拾振组件的一侧，所述mems传
感器通过导线与所述asic芯片电连接。
16.在本实用新型一实施例中，所述振动传感器还包括设置在所述电路板上的外壳，所述外壳与所述电路板围合形成封装结构，所述拾振组件和所述mems传感器均设置在所述封装结构内，所述外壳设有泄气孔。
17.为实现上述目的，本实用新型还提供一种电子产品，其包括上述的振动传感器。
18.本实用新型技术方案振动传感器中，拾振组件包括设于电路板上的振环和振膜，振膜包括振动区和设于振动区周向外沿的连接区，连接区固定在振环上，振动区悬空在振环的内腔，通过将mems传感器设置在拾振组件背离电路板的一侧，并且该mems传感器与连接区固定连接，同时对应振动区设置背腔，使得振动区能够顺利拾取骨声纹传感器的振动，并通过背腔传递到mems传感器处转化为电信号，实现振动传感器采集用户骨振动并转化为电信号的功能。将mems传感器直接固定在振环上，取消了用于安装支撑mems传感器的支撑壳结构，简化了振动传感器的内部结构，使得振动传感器的体积更加小型化，提升了安装应用的便利性。
附图说明
19.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。
20.图1为本实用新型振动传感器一实施例的结构示意图。
21.附图标号说明：
22.标号名称标号名称1电路板31mems传感器2拾振组件311衬底21振环312mems振膜及背极结构22振膜301背腔221振动区32asic芯片222连接区4外壳23质量块401泄气孔201第一通孔
23.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
24.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。
25.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示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。
26.同时，全文中出现的“和/或”或“且/或”的含义为，包括三个方案，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。
27.另外，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。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，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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
28.本实用新型提出一种振动传感器，旨在通过改进传感器组件与拾振组件的结构布局，取消用于支撑传感器组件的支撑壳结构，达到简化骨声纹传感器内部结构、减小产品尺寸的目的。可以理解的，振动传感器所应用的电子产品不限定于某一种特定类型的产品，如可以是耳机、麦克风、头戴产品或者其他可穿戴设备等等，该振动传感器所应用的产品在此可不做限定。下面将以振动传感器为骨声纹传感器为例进行说明。
29.在本实用新型实施例中，如图1所示，该振动传感器包括电路板1、拾振组件2以及mems传感器31。
30.拾振组件2包括设于电路板1上的振环21和振膜22，振膜22包括振动区221和位于振动区221周向外沿的连接区222，连接区222固定在振环22上，振动区221悬空在振环21的内腔；
31.mems传感器31设置在拾振组件2背离电路板1的一侧，mems传感器31与连接区222固定连接，mems传感器31对应振动区221设有背腔301。
32.本实施例中，电路板1上设有振动传感器的内部电路，拾振组件2用于采集用户的骨振动信号并将该骨振动信号传导至mems传感器31处，mems传感器31将骨振动信号转换为电信号之后传输至电路板1，以便于与外部的电子装置电连接实现信号传输或解析。拾振组件2包括设于电路板1上的振环21和振膜22，振环21起到支撑并张紧振膜22的作用，振环21与振膜22的连接区222固定连接，使得振膜22的振动区221悬空于振环21的内部，以能够顺利拾取产品的振动信号。通过将mems传感器31设置在振环21背离电路板1的一侧，并与连接区222固定连接，实现了利用振环21对mems传感器31支撑及固定的作用，同时mems传感器31对应振动区221设有背腔301，则当振动传感器受到外部振动时，会带动振动区221随之振动，进而带动背腔301内的气体振动，mems传感器31能够拾取背腔301内的气体振动信号并转化为电信号，实现振动传感器拾取用户骨振动信号转化为电信号的功能。
33.mems传感器31设置在拾振组件2背离电路板1的一侧，mems传感器31与固定在振环21上的连接区222固定连接，也就是说直接利用振环21来支撑固定mems传感器31，从而取消了用于安装支撑mems传感器31的支撑壳结构，简化了振动传感器的内部结构，使得振动传感器的体积更加小型化，提升了安装应用的便利性。
34.可以理解的，本实施例中将振膜22分成了振动区221和连接区222，连接区222为与振环21固定连接的区域，振动区221为设置在连接区222的内部并可以在振环21的内部振动的区域，mems传感器31与连接区222固定连接，同时对应振动区221的部位设置背腔301，从而mems传感器31不会与振动区221接触，进而不会对振膜21的振动区221的振动造成影响，
保证了振动区221的振动真实性，提升了振动传感器信号采集的灵敏度。
35.可选地，振膜22的连接区222与振环21粘接固定，连接区222与mems传感器31粘接固定，如采用daf(die attach film，晶片黏结薄膜)胶膜粘接。可选地，振环21可以是黄铜、锌白铜或不锈钢等。
36.本实用新型技术方案振动传感器中，拾振组件2包括设于电路板1上的振环21和振膜22，振膜22包括振动区221和设于振动区221周向外沿的连接区222，连接区222固定在振环21上，振动区221悬空在振环21的内腔，通过将mems传感器31设置在拾振组件2背离电路板1的一侧，并且该传感器31与连接区222固定连接，同时对应振动区221设置背腔301，使得振动区221能够顺利拾取振动传感器的振动，并通过背腔301传递到mems传感器31处转化为电信号，实现振动传感器采集用户骨振动并转化为电信号的功能。将mems传感器31直接固定在振环21上，取消了用于安装支撑mems传感器31的支撑壳结构，简化了振动传感器的内部结构，使得振动传感器的体积更加小型化，提升了安装应用的便利性。
37.在本实用新型一实施例中，参照图1，所述mems传感器31包括环状的衬底311和设于所述衬底311的mems振膜及背极结构312，所述衬底311固定连接在所述连接区222背离所述振环21的一侧，所述mems振膜及背极结构312与所述振动区221相对设置。
38.本实施例中，衬底311起到支撑固定mems振膜及背极结构312的作用，衬底311固定安装在振环21上，并通过胶层与振环21上面的连接区222粘接固定。mems振膜及背极结构312设置在衬底311背离振膜22的一侧，mems振膜及背极结构312、衬底311以及振动区221围合形成背腔301，从而振动区221振动时，能够造成背腔301内的气压变化，从而会激励mems传感器31工作，实现振动信号转化为电信号的功能。此外，将mems传感器31的背腔301直接与振动区221连接，从而振动区221的振动直接作用背腔301中的气体，而无需额外设置传振通道，减少了振动信号的传输路径，进而减小了振动信号的损耗，进一步提升了振动传感器的灵敏度。
39.可以理解的，衬底311呈环状结构，固定连接在振膜22的连接区222上，而不会与振动区221接触，从而不会对振动区221的振动产生影响，保证了拾振组件2采集振动信号的真实性。可选地，衬底311为圆环结构或者方形环结构。
40.在实际应用时，衬底311与振环21的连接结构可根据实际情况而定，只要保证衬底311不对振动区221的振动造成影响即可。在一实施例中，所述衬底311的内廓径向尺寸不小于所述振环21的内廓径向尺寸。可以理解的，振膜22连接在振环21上，与振环21接触连接的区域为连接区222，连接区222是固定不动的，设置在连接区222中间的区域为振动区221，振动区221为处在振环21中间不与振环21接触的区域。基于此，为了避免衬底311对振动区221造成影响，将衬底311的内廓径向尺寸设置为不小于振环21的内廓径向尺寸，从而衬底311仅会与连接区222接触，而不会与振动区221接触，保证了拾振组件2的振动性能。
41.本实施例中衬底311的内廓径向尺寸不小于所述振环21的内廓径向尺寸，可以理解为，衬底311的内壁与振环21的内壁在轴向上平齐；或者，衬底311的内壁处于振环21的内壁与外壁之间的位置。在实际应用时，考虑到连接结构稳定性，将衬底311的内壁设置为与振环21的内壁在轴向上平齐，以保证衬底311的端面与振环21的端面的连接面积，提升结构可靠性。
42.进一步地，所述衬底311的外廓径向尺寸与所述振环21的外廓径向尺寸一致。本实
施例中，通过将衬底311的外廓径向尺寸设置为与所述振环21的外廓径向尺寸一致，使得衬底311的端面形状及尺寸与振环21的端面形状及尺寸相适配，保证两者连接结构可靠性的同时，使得mems传感器31与拾振组件2的结构布局更加紧凑。
43.在本实用新型一实施例中，参照图1，所述振动区221上设有质量块23，所述拾振组件2设有贯穿所述质量块23与所述振膜22的第一通孔201。
44.质量块23起到调节振膜22振动的作用，质量块23设置在振动区221上，可以增加振膜22的质量，有效避免声波干扰，使振膜22的振动与佩戴者的骨振动信号匹配性更好。质量块23可以设置在振膜22的上表面或者下表面。在实际应用时，质量块23可以通过胶体与振膜22固定结合，质量块23的材质可以为金属、非金属，其大小、质量可以根据最终骨声纹识别传感器的性能要求进行匹配设置。
45.可以理解的，振动区221的两侧为两个腔体，为了防止两侧腔体的压力不均对振动区221振动的影响，通过设置第一通孔201贯穿质量块23和振膜22，以导通振动区221两侧的腔体，使得振动区221两侧的腔体的气压均衡，从而消除对振动区221振动的影响，提升信号采集的灵敏度。
46.需要说明的是，质量块23通过胶体粘接在振动区221，振动区221与质量块23所连接的部位的弹性功能降低，通过振动区221上未连接质量块23的部位的弹性性能实现振动，基于此，该第一通孔201开设在质量块23上并贯通振膜22，相比于开设在振动区221未连接质量块23的区域，不会对振膜22的振动性能造成影响，进一步提升了拾振组件2的拾振性能。
47.在本实用新型一实施例中，参照图1，所述振动传感器还包括设于所述电路板1并与所述电路板1电连接的asic(application specific integrated circuit，集成电路)芯片32，所述asic芯片32与所述mems传感器31电连接。
48.拾振组件2将振动信号传递到mems传感器31处，mems传感器31将振动信号转换为电信号，然后将电信号传输到asic芯片32处进行放大处理，放大后的信号再传输到电路板1中，以传输至外部产品的信号处理装置进行信号解析。
49.在实际应用时，asic芯片32可以设置在所述拾振组件2的一侧，所述mems传感器31通过导线与所述asic芯片32电连接。可选地，asic芯片32通过导线与电路板1实现电连接或者asic芯片32通过焊点与电路板1焊接固定。
50.在本实用新型一实施例中，参照图1，振动传感器还包括设置在电路板1上的外壳4，外壳4与电路板1围合形成封装结构，拾振组件2和mems传感器31以及asic芯片32均设置在封装结构内，外壳4设有泄气孔401，以便于在振动传感器制造过程中平衡外壳4内外气压，保证振动传感器的性能。可以理解的，在振动传感器应用到产品中时，该泄气孔401需要进行封堵，也即本实施例的骨声纹识别传感器完成装配后，需要增加一道工序，将泄气孔401进行封堵。可以通过设置密封胶、粘贴密封胶带、添加密封塞等形式将泄气孔401封堵。
51.可选地，外壳4为金属件，外壳4通过锡膏或银浆与电路板1焊接固定。
52.可选地，泄气孔401为可激光加工的微米级小孔。
53.本实用新型还提出一种电子产品，该电子产品包括振动传感器，该振动传感器的具体结构参照上述实施例，由于本电子产品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。
54.可选地，电子产品可为耳机、麦克风或者头戴式穿戴设备等。
55.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，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。

技术特征：
1.一种振动传感器，其特征在于，包括：电路板；拾振组件，所述拾振组件包括设于所述电路板上的振环和振膜，所述振膜包括振动区和位于所述振动区周向外沿的连接区，所述连接区固定在所述振环上，所述振动区悬空在所述振环的内腔；以及mems传感器，设置在所述拾振组件背离所述电路板的一侧，所述mems传感器与所述连接区固定连接，所述mems传感器对应所述振动区设有背腔。2.如权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述mems传感器包括环状的衬底和设于所述衬底的mems振膜及背极结构，所述衬底固定连接在所述连接区背离所述振环的一侧，所述mems振膜及背极结构与所述振动区相对设置。3.如权利要求2所述的振动传感器，其特征在于，所述衬底的内廓径向尺寸不小于所述振环的内廓径向尺寸。4.如权利要求3所述的振动传感器，其特征在于，所述衬底的外廓径向尺寸与所述振环的外廓径向尺寸一致。5.如权利要求2所述的振动传感器，其特征在于，所述衬底通过一胶层与所述连接区粘接固定。6.如权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述振动区上设有质量块，所述拾振组件设有贯穿所述质量块与所述振膜的第一通孔。7.如权利要求1至6中任意一项所述的振动传感器，其特征在于，所述振动传感器还包括设于所述电路板并与所述电路板电连接的asic芯片，所述asic芯片与所述mems传感器电连接。8.如权利要求7所述的振动传感器，其特征在于，所述asic芯片位于所述拾振组件的一侧，所述mems传感器通过导线与所述asic芯片电连接。9.如权利要求1至6中任意一项所述的振动传感器，其特征在于，所述振动传感器还包括设置在所述电路板上的外壳，所述外壳与所述电路板围合形成封装结构，所述拾振组件和所述mems传感器均设置在所述封装结构内，所述外壳设有泄气孔。10.一种电子产品，其特征在于，包括如权利要求1至9中任意一项所述的振动传感器。

技术总结
本实用新型公开一种振动传感器及电子产品。其中，振动传感器包括电路板、拾振组件以及MEMS传感器，拾振组件包括设于电路板上的振环和振膜，振膜包括振动区和位于振动区周向外沿的连接区，连接区固定在振环上，振动区悬空在振环的内腔；MEMS传感器设置在拾振组件背离电路板的一侧，MEMS传感器与连接区固定连接，MEMS传感器对应振动区设有背腔。本实用新型技术方案简化了振动传感器的内部结构，使得振动传感器的体积更加小型化，提升了安装应用的便利性。利性。利性。


技术研发人员：齐利克 端木鲁玉
受保护的技术使用者：歌尔微电子股份有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/9/19