传感器、传感器的制作方法及智能穿戴设备与流程

1.本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种传感器、传感器的制作方法及智能穿戴设备。


背景技术：

2.现有技术中，传感器包括mems芯片，mems芯片的敏感膜用于感应外界气压、湿度、温度或声音信号。随着传感器的应用越来越广泛，在一些恶劣环境中，比如运动后高热高湿的汗液环境、正常环境的污染气体进入，洗手时洗手液或者水渍浸入，扫地机器人中的尘土环境，烟油环境中的烟雾环境等等，异物容易通过声孔落到mems芯片表面，导致敏感膜发生形变，或者异物能够导电时引起短路，最终影响产品性能。这些应用场景无疑对产品提出了更高的防水防尘可靠性要求。
3.鉴于此，有必要提供一种新的传感器、传感器的制作方法及智能穿戴设备，以解决或至少缓解上述技术缺陷。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种传感器、传感器的制作方法及智能穿戴设备，旨在解决现有技术中异物落到mems芯片的敏感膜，影响产品性能的技术问题。
5.为实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种传感器，包括基板和罩设于所述基板的壳体，所述基板与所述壳体配合形成有容纳腔，所述传感器设置有与所述容纳腔连通的气孔，所述容纳腔内设置有信号连接的mems芯片和ic芯片，所述mems芯片包括敏感膜，所述容纳腔内还设置有塑封层，所述塑封层在所述敏感膜位置上方形成有凹槽以使所述敏感膜暴露于所述塑封层，所述凹槽上设置有防水透气膜。
6.在一实施例中，所述凹槽形成有开口，所述防水透气膜设置于塑封层顶部并封堵所述开口。
7.在一实施例中，所述凹槽包括槽底和槽侧壁，所述槽侧壁形成有安装槽，所述防水透气膜安装于所述安装槽。
8.在一实施例中，所述mems芯片和所述ic芯片层叠设置，所述ic芯片设置于所述基板上，所述mems芯片设置于所述ic芯片背离所述基板的一侧。
9.在一实施例中，所述mems芯片和所述ic芯片分别贴装于所述基板的不同位置。
10.在一实施例中，所述mems芯片与所述ic芯片通过第一金线信号连接，所述ic芯片与所述基板通过第二金线信号连接，所述塑封层包裹所述第一金线和第二金线。
11.在一实施例中，所述mems芯片上设置有第一引脚，所述ic芯片上设置有第二引脚，所述塑封层包裹所述第一引脚和第二引脚。
12.在一实施例中，所述壳体与所述塑封层外周之间设置具有间隙。
13.在一实施例中，所述壳体上设置有所述气孔，所述气孔与所述敏感膜之间形成有过气通道。
14.在一实施例中，所述传感器为气压传感器、温度传感器或湿度传感器中的任意一种。
15.根据本发明的又一个方面，本发明还提供一种传感器的制作方法，包括以下步骤：
16.在基板上设置mems芯片和ic芯片；
17.焊接金线，所述ic芯片通过所述金线分别与所述mems芯片和所述基板信号连接；
18.提供一塑封杀号，所述塑封杀号包括上模和下模，在所述上模上对应所述mems芯片的敏感膜区域设置密封圈；控制所述上模和下模合膜，所述密封圈将所述敏感膜区域形成密封空间；
19.在所述密封空间外塑封形成塑封层；其中，所述塑封层在所述敏感膜区域上方形成有凹槽以使所述敏感膜暴露于所述塑封层；
20.在所述凹槽的开口处设置防水透气膜；
21.在所述基板上安装壳体，所述基板与所述壳体形成容纳腔。
22.在一实施例中，所述密封圈为弹性密封圈。
23.根据本发明的又一个方面，本发明还提供一种智能穿戴设备，所述智能穿戴设备包括上述所述的传感器。
24.上述方案中，传感器包括基板和罩设于基板的壳体，基板与壳体配合形成有容纳腔，传感器设置有与容纳腔连通的气孔，容纳腔内设置有信号连接的mems芯片和ic芯片，mems芯片包括敏感膜，容纳腔内还设置有塑封层，塑封层在敏感膜位置上方形成有凹槽以使敏感膜暴露于塑封层，凹槽上设置有防水透气膜。通过设置塑封层在mems芯片敏感膜位置上方形成有凹槽，使得敏感膜暴露于塑封层，敏感膜可以正常接收外界信号，该实施例设置塑封层的目的之一是为防水透气膜的设置提供支撑，通过将防水透气膜设置于凹槽能够防止从气孔进来的异物掉落到敏感膜上，同时气体可以通过不会影响mems芯片接收信号的功能。需要说明的是，也可以在气孔上设置防水透气膜，但随着产品尺寸越来越小，壳体粘接面积越来越小，贴膜平整度不好，粘接不方便并且容易因为粘接不牢而脱落。该发明通过设置塑封层为防水透气膜提供支撑，将防水透气膜设置于容纳腔内，不受壳体尺寸的影响，塑封层一般平整度较好，方便粘接防水透气膜。该发明具有能够防止异物落到mems芯片的敏感膜，提升产品性能的优点。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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方式，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。
26.图1为本发明一实施例传感器的剖面结构示意图；
27.图2为本发明一实施例传感器的一部分结构示意图；
28.图3为本发明一实施例传感器的另一部分结构示意图；
29.图4为本发明一实施例传感器的剖面结构示意图；
30.图5为本发明一实施例传感器的制作方法的流程示意图；
31.图6为本发明一实施例传感器的制作方法中上模、下模和密封圈的结构示意图。
32.标号说明：
33.1、壳体；2、基板；3、容纳腔；4、mems芯片；5、ic芯片；6、金线；61、第一金线；62、第二金线；7、塑封层；71、凹槽；711、开口；712、槽底；713、槽侧壁；8、气孔；9、防水透气膜；10、上模；11、下模；12、密封圈。
34.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
35.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
36.需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下
……
)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。
37.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。
38.并且，本发明各个实施方式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。
39.参照图1～图4，根据本发明的一个方面，本发明提供一种传感器，包括基板2和罩设于基板2的壳体1，基板2与壳体1配合形成有容纳腔3，传感器设置有与容纳腔3连通的气孔8，容纳腔3内设置有信号连接的mems芯片4和ic芯片5，mems芯片4包括敏感膜，容纳腔3内还设置有塑封层7，塑封层7在敏感膜位置上方形成有凹槽71以使敏感膜暴露于塑封层7，凹槽71上设置有防水透气膜9。
40.上述实施例中，塑封层7在mems芯片4的敏感膜位置上方形成有凹槽71，使得敏感膜暴露于塑封层7，敏感膜可以正常接收外界信号。具体地，mems芯片可以包括支撑件和设置于支撑件的敏感膜，支撑件可以是一个环形侧围，敏感膜设置在侧围的顶面上，塑封层可以覆盖支撑件但不覆盖支撑件中间的敏感膜。该实施例设置塑封层7的目的之一是为防水透气膜9的设置提供支撑，通过将防水透气膜9设置于凹槽71能够防止从气孔8进来的异物掉落到敏感膜上，同时气体可以通过，不会影响mems芯片4接收信号的功能。需要说明的是，也可以在气孔8上设置防水透气膜9，但随着产品尺寸越来越小，壳体1粘接面积越来越小，贴膜平整度不好，粘接不方便并且容易因为粘接不牢而脱落。该实施例通过设置塑封层7为防水透气膜9提供支撑，将防水透气膜9设置于容纳腔3内，不受壳体1尺寸的影响，塑封层7一般平整度较好，方便粘接防水透气膜9且粘接牢固。该实施例具有能够防止异物落到mems芯片4的敏感膜，方便粘接防水透气膜9，提升产品性能的优点。上述基板2可以是印制电路板，防水透气膜9是一种新型的高分子防水材料，是以聚四氟乙烯多微孔膜经特殊工艺与普通面料层压而成。
41.参照图2，在一实施例中，凹槽71形成有开口711，防水透气膜9设置于塑封层7顶部
并封堵开口711。塑封层7高出mems芯片4设置，并且在mems芯片4敏感膜位置设置有凹槽71，可以将防水透气膜9粘接在凹槽71的开口711并将开口711封堵，只允许空气通过，水和其他异物则不能通过。将防水透气膜9贴装于凹槽71的开口711制作简单，并能很好的起到防止异物进入的作用。
42.在另一实施例中，参照图3，凹槽71包括槽底712和槽侧壁713，槽侧壁713形成有安装槽，防水透气膜9安装于安装槽。由于传感器在使用过程中可能出现碰撞或振动，将防水透气膜9直接粘接于凹槽71的开口711处可能容易掉落。因此，可以在槽侧壁713上形成安装槽，将防水透气膜9卡接于安装槽中并且跟敏感膜有一定间隔距离设置，同样能够起到阻挡异物进入的作用。
43.关于mems芯片4和ic芯片5的布置形式，可以由两种，参照图1和图2，在一实施例中，mems芯片4和ic芯片5层叠设置，ic芯片5设置于基板2上，mems芯片4设置于ic芯片5背离基板2的一侧。将ic芯片5贴装于基板2上，将mems芯片4贴装于ic芯片5上，两块芯片层叠设置，这样可以减小传感器的横向尺寸。当然，参照图4，在另一实施例中，mems芯片4和ic芯片5分别贴装于基板2的不同位置，这样可以减小传感器竖向高度。本领域技术人员可以根据实际需要进行设定。
44.在一实施例中，mems芯片4与ic芯片5通过第一金线61信号连接，ic芯片5与基板2通过第二金线62信号连接，塑封层7包裹第一金线61和第二金线62。由于金线6(这里说的金线6包括第一金线61和第二金线62)容易在客户端装配时手工焊接的尖锐物体戳到，导致金线6断裂或者歪斜，影响产品性能，因此可以在选择性塑封时使得塑封层7完全包裹第一金线61和第二金线62，将第一金线61和第二金线62包裹在塑封层7内可以将金线隔离和固定，这样在客户端装配时就不容易被戳到或者因为晃动或碰撞导致金线6断裂或歪斜。具体地，塑封层7的高度可以与第一金线61的高度齐平。
45.在一实施例中，mems芯片4上设置有第一引脚，ic芯片5上设置有第二引脚，塑封层7包裹第一引脚和第二引脚。第一引脚和第二引脚一般为铝制引脚，在使用过程中容易被氧化，尤其是环境中有油烟或者洗衣液等化学物质的情况下，会加速金线6的脱落或者断裂，影响产品性能。该实施例通过塑封层7包裹第一引脚和第二引脚，使其与外界环境隔离，避免被环境污染，能够适用于恶劣环境中使用。
46.需要说明的是，可以设置塑封层7完全包裹住ic芯片5，这样可以ic芯片5受环境的影响。在多尘的环境中，电子件容易产生静电，通过塑封层7将ic芯片5与外界环境隔离，通过防水透气膜9和塑封层7阻挡灰尘影响mems芯片4，可以有效防止传感器受到损伤。
47.在一实施例中，壳体1与塑封层7外周之间设置具有间隙。由于在制作过程中壳体1和塑封层7均会有制作公差，为避免卡壳，影响壳体1的安装。因此在设计时将壳体1与塑封层7外周之间设置间隙，可以方便在塑封之后将壳体1套装在塑封层7上。
48.在一实施例中，壳体1上设置有气孔8，气孔8与敏感膜之间形成有过气通道。需要说明的是，气孔8可以设置在壳体1上，也可以设置在基板2上。当基板2端为客户的安装面时，气孔8设置在壳体1上，异物更容易因为重力作用掉落在mems芯片4的敏感膜上，因此本发明尤其适用于壳体1设置气孔8的传感器。一般制作时气孔8不会正对mems芯片4，因此塑封层7的顶部与壳体1之间因留有间隙，确保从气孔8进来的气体能够流动到敏感膜而产生感应信号。
49.在一实施例中，传感器为气压传感器、温度传感器或湿度传感器中的一种。需要说明的是，本发明适用于mems芯片4能够接收或感应信号的各种场景，还可以是测量物质的量的传感器。当本发明传感器为气压传感器时，由mems敏感膜感知气压变化产生形变，ic将mems电信号转换成气压值，气压传感器可实时显示环境气压值。在一具体的实施例中，壳体1上设置有气孔8，mems芯片4和ic芯片5层叠设置，ic芯片5设置于基板2上，mems芯片4设置于ic芯片5背离基板2的一侧。
50.根据本发明的又一个方面，参照图5，图5为本发明实施例传感器的制作方法的流程示意图；
51.本发明还提供一种传感器的制作方法，包括以下步骤：
52.s10，在基板2上设置mems芯片4和ic芯片5；
53.这里的mems芯片4可以层叠设置，将ic芯片5贴装于基板2上，将mems芯片4贴装于ic芯片5上，两块芯片层叠设置，这样可以减小传感器的横向尺寸。当然，也可以分别贴装再基板2上，这样可以减小传感器竖向高度，本领域技术人员可以根据实际需要进行设定。
54.s20，焊接金线6，ic芯片5分别通过金线9与mems芯片4和基板2信号连接；
55.通过焊接金线6(这里说的金线6包括第一金线61和第二金线62)，使得mems芯片4与ic芯片5通过第一金线61信号连接，ic芯片5与基板2通过第二金线62信号连接。或者mems芯片4和ic芯片5分别通过金线6与基板2信号连接。
56.s30，提供一塑封杀号，塑封杀号包括上模10和下模11，在上模10上对应mems芯片4的敏感膜区域设置密封圈12；控制上模10和下模11合膜，密封圈10将敏感膜区域形成密封空间；
57.参照图6，为避免塑封料进入敏感膜区域，可以在上模10上设置密封圈12，密封圈12的大小能够环绕敏感膜的外周，以在上模10、密封圈12和mems芯片4之间形成密封空间，使得后续塑封时塑封料不能进入密封区域，制作完成后的塑封层7形成的凹槽71就是密封区域的位置。
58.s40，在密封空间外塑封形成塑封层7，其中，塑封层7部分包裹mems芯片4，塑封层7在敏感膜位置上方形成有凹槽71以使敏感膜暴露于塑封层7；
59.具体制作时，先将焊接完金线6的部件放置在下模11上，然后上模10下压或者下模11上升完成合模，最后注入塑封料保压成型。需要说明的是，这里的塑封层7还可以包裹金线6和/或芯片的引脚。
60.s500，在凹槽71的开口711处设置防水透气膜9；
61.可以通过粘接的形式将防水透气膜9粘接在凹槽71的开口711处并封堵开口711，使得从气孔8进来的气体需要经过防水透气膜9后才能流动到mems芯片4，起到防止水和异物进入mems芯片4敏感膜的作用。
62.s60，在基板2上安装壳体1，基板2与壳体1形成容纳腔3。
63.这里可以通过焊接或粘接的形式，为保证壳体1的牢固性，一般采用焊锡将壳体1焊接在基板2上，基板2可以是印制电路板。
64.在一实施例中，密封圈12为弹性密封圈。弹性密封圈可以起到缓冲作用，防止合模时mems芯片4直接与硬的上模10接触导致mems芯片4损伤。还可通过密封圈12弹性形变量与力的公式：f＝kx(其中，f代表力的大小，k代表弹性模量，x代表形变量)，控制压力的大小。
65.本发明的上述实施例中，在上模10上对应mems芯片4的敏感膜区域设置密封圈12，塑封形成塑封层7，其中，塑封层7部分包裹mems芯片4，塑封层7在敏感膜位置上方形成有凹槽71以使敏感膜暴露于塑封层7；敏感膜可以正常接收外界信号，塑封层7为防水透气膜9的设置提供支撑，通过将防水透气膜9设置于凹槽71能够防止从气孔8进来的异物掉落到敏感膜上，同时气体可以通过不会影响mems芯片4接收信号的功能。该实施例通过将防水透气膜9设置于容纳腔3内，设置塑封层7为防水透气膜9提供支撑，不受壳体1尺寸的影响，塑封层7一般平整度较好，方便粘接防水透气膜9。该实施例具有能够防止异物落到mems芯片4的敏感膜，提升产品性能的优点。
66.根据本发明的又一个方面，本发明还提供一种智能穿戴设备，智能穿戴设备包括上述的传感器。由于智能穿戴设备包括了上述传感器的所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述全部技术方案带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。上述智能穿戴设备可以是智能耳机、智能手环或智能手机。
67.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，并非因此限制本发明的专利范围；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：在本发明的技术构思下，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；或直接/间接运用在其他相关的技术领域，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本技术的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本技术并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。