[发明专利]MEMS仿生矢量水听器的桔瓣式封装结构

说明书

技术领域

本发明涉及MEMS仿生矢量水听器，具体是一种MEMS仿生矢量水听器的桔瓣式封装结构。

背景技术

MEMS矢量水听器是当前国内外声换能器领域研究的热点之一。专利申请号为200610012991.0的中国发明专利申请公开了一种“共振隧穿仿生矢量水声传感器”，因其具有体积小、矢量性和可刚性安装等优势，在国内外得到一定的认可，但将其实现工程化应用还必须进一步提高其封装结构的性能和可靠性。目前，虽然用于MEMS矢量水听器的封装结构种类繁多，但是这些封装结构还是具有一定的改进空间的，改进后的封装结构对于提高矢量水听器的各性能指标，还是有很大帮助的。为此，本发明在现有MEMS仿生矢量水听器封装结构的基础上，基于流体连续性方程提出了用于MEMS仿生矢量水听器的一种“桔瓣式”封装结构，采用该封装结构的水听器灵敏度比采用现有封装结构的水听器灵敏度提高20dB，抗流噪声能力也得到了显著提高，可靠性也大大提高，频带拓宽了将近3倍，为其工程化应用奠定良好基础。

发明内容

本发明的目的是通过对现有封装结构进行改进以进一步提高MEMS矢量水听器的各性能指标，而提供一种MEMS仿生矢量水听器的桔瓣式封装结构。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种MEMS仿生矢量水听器的桔瓣式封装结构，包括用于安置信号处理电路的支撑管，支撑管顶部延设有内置引线的缩颈细管，缩颈细管的顶部固接有开设中心通孔的支撑盘，支撑盘上靠近边缘的位置设有环形卡槽，环形卡槽内固接有透声帽；支撑管底部管口内插接有开设电缆通孔的堵头，管口外螺纹连接有锁紧螺母，其中，透声帽内还设有支撑台、软支架和桔瓣式金属支架，支撑台固定在支撑盘上表面中心处，支撑台上开设有轴向的第一引线孔和轴向的注油通孔，支撑盘上对应注油通孔的位置开设有相应的注油口，注油口内螺纹连接有密封螺钉；软支架固定在支撑台上表面中心处，软支架上表面中心处开设有用于安置四梁-纤毛式敏感体的安装槽、底面中心处设有凸台，安装槽内开设有轴向的第二引线孔；桔瓣式金属支架包括连接环，连接环上表面垂直固接有呈对称桔瓣状的十字交叉肋板，十字交叉肋板底部开设有用于卡接软支架及四梁-纤毛式敏感体的卡接槽，十字交叉肋板的相交棱上掏设有一端与卡接槽相通并用于置放四梁-纤毛式敏感体的纤毛的空心柱体，空心柱体的侧壁同时也与被十字交叉肋板分割成的四个空间部分相通，四梁-纤毛式敏感体的纤毛置于空心柱体的轴线上，桔瓣式金属支架通过其连接环与支撑台螺纹连接，桔瓣式金属支架的外形与透声帽内表面尺寸形状完全相同，且二者之间紧密粘合，透声帽、桔瓣式金属支架、四梁-纤毛式敏感体、软支架、支撑台之间都紧密结合且无缝隙。

本发明封装结构与最接近的现有封装结构相比，改进在于在透声帽内增加了支撑台、软支架、桔瓣式金属支架结构，四梁-纤毛式敏感体固定在软支架上，四梁-纤毛式敏感体的纤毛正好放置于桔瓣式金属支架的空心柱体的轴线上，桔瓣式金属支架的外形与透声帽内表面尺寸形状完全相同，待该封装结构安装完毕后，桔瓣式金属支架和透声帽内表面之间要紧密粘合并且无缝隙，此外，支撑台、软支架、四梁-纤毛式敏感体、桔瓣式金属支架、透声帽之间也都要紧密结合且无缝隙，在结构尺寸上严格保证了各结构的整体紧凑性，这样明显提高了本发明封装结构的可靠性和抗冲击能力。桔瓣式金属支架从其安置槽到空心柱体成逐渐收口型，小口径的空心柱体可明显提高待测的声压和声速，进而使置于空心柱体内的四梁-纤毛式敏感体的纤毛更加灵敏。

进一步地，所述的软支架是采用美国道康宁184硅橡胶通过灌封工艺制备而成。美国道康宁184硅橡胶为公知技术，该胶是由液体组分组成的双组分套件产品，包括基本组分与固化剂。基本组分与固化剂按10:1重量比完全混合，中等粘度混合液的稠度与SAE 40机油相似。无论厚薄，混合液将固化成为具有韧性的透明弹性体，最适用于电子/电气方面的封装与灌封应用。该胶在25~150℃的温度范围内固化，无放热现象，无需二次固化。固化过程完成后，可立即在-55~200℃的温度范围内使用。灌封工艺为现有技术，是本领域技术人员所熟知的。

根据声波的波动方程：

                                                   （1） 

    （2）

        （3）