Mems麥克風及電子設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種MEMS麥克風及電子設(shè)備，其中，MEMS麥克風包括：內(nèi)置于外殼與第一印刷電路板、第二印刷電路板密封連結(jié)所形成的腔體中的集成電路芯片、MEMS芯片；振膜設(shè)置于所述MEMS芯片上；所述集成電路芯片和MEMS芯片固定在所述第一印刷電路板上并通過金屬線實現(xiàn)三者電連接；所述第一印刷電路板與第二印刷電路板通過支撐連接件進行電連接；音孔設(shè)置于所述第一印刷電路板上；所述第一印刷電路板和第二印刷電路板的外部均設(shè)置有焊盤。本發(fā)明提供的MEMS麥克風，利用設(shè)置的兩個印刷電路板，不僅可以與應(yīng)用電子設(shè)備進行雙面貼合，而且提高了前進音MEMS麥克風的靈敏度和信噪比。
【專利說明】MEMS麥克風及電子設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及麥克風【技術(shù)領(lǐng)域】，特別地，涉及一種MEMS麥克風及電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]MEMS麥克風是米用微機電系統(tǒng)(Microelectromechanical Systems,MEMS)工藝制作的Microphone。這種新型麥克風內(nèi)含兩個芯片:MEMS芯片和專用集成電路(ApplicationSpecific Integrated Circuit,ASIC)芯片,兩枚芯片封裝在一個表面貼裝器件封裝體中。MEMS芯片包括一個剛性穿孔背電極和一片用作電容器的彈性硅膜。該彈性硅膜將聲波轉(zhuǎn)換為電容變化。ASIC芯片用于檢測電容變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。
[0003]現(xiàn)有的MEMS麥克風分前進音和零高度兩種結(jié)構(gòu)。參照圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)前進音MEMS麥克風的結(jié)構(gòu)示意圖，包括:印刷電路板(Printed Circuit Board,PCB) 1、MEMS芯片2、ASIC芯片5、振膜10、麥克風外殼8、音孔11。其中，麥克風外殼8與印刷電路板I通過密封膠9進行密封形成腔體，腔體內(nèi)部設(shè)置ASIC芯片5和MEMS芯片2。ASIC芯片5通過固定膠6粘接在印刷電路板I上，并通過封裝膠7進行封裝。MEMS芯片2通過MEMS片封裝膠3固定在印刷電路板I上。MEMS芯片2上設(shè)置有振膜10，內(nèi)部設(shè)置有腔體13。ASIC芯片5、MEMS芯片2和印刷電路板I通過金線4實現(xiàn)三者的電連接，將信號送到印刷電路板I上然后輸出。進音孔11設(shè)置在麥克風外殼8上，當麥克風與應(yīng)用產(chǎn)品貼合后，相對于MEMS麥克風的PCB，聲音只能從前方進音，所以稱之為前進音MEMS麥克風。
[0004]由于MEMS麥克風的聲音靈敏度與前腔、背腔的大小有關(guān),背腔越小，聲音的阻尼越大，靈敏度就越小。相反，背腔越大，聲音的阻尼越小，靈敏度越高?，F(xiàn)有的前進音MEMS麥克風的進音孔開設(shè)于麥克風外殼8上，與進音孔11連通的腔體12為前腔，密封在MEMS芯片中的腔體13為背腔，背腔13相對前腔12較小，所以現(xiàn)有的前進音MEMS麥克風的聲音靈敏度不高。
[0005]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)零高度MEMS麥克風的結(jié)構(gòu)示意圖，與圖1所示的前進音MEMS麥克風相比，大部分結(jié)構(gòu)和部件都相同，唯一區(qū)別在于:零高度MEMS麥克風的進音孔11開設(shè)在印刷電路板I上。
[0006]現(xiàn)有零高度MEMS麥克風的PCB與應(yīng)用產(chǎn)品的PCB貼合后，MEMS芯片的腔體13與進音孔11連通，稱為前腔。剩余密封腔體12則為背腔，背腔12相對前腔13較大，聲音阻尼較小，所以靈敏度較高。然而，現(xiàn)有的零高度MEMS麥克風雖然具有較高的靈敏度，但其與產(chǎn)品結(jié)合時，只能通過印刷電路板I與產(chǎn)品的PCB板貼合，從MEMS麥克風PCB的后方進音，產(chǎn)品的使用靈活度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種MEMS麥克風，既能實現(xiàn)前進音又具備高靈敏度、高信噪比。
[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種MEMS麥克風，包括:內(nèi)置于外殼與第一印刷電路板、第二印刷電路板密封連接所形成的腔體中的集成電路芯片、MEMS芯片；上述MEMS芯片設(shè)有振膜，內(nèi)部設(shè)有腔體；上述集成電路芯片和MEMS芯片固定在上述第一印刷電路板上并通過金屬線實現(xiàn)三者電連接；上述第一印刷電路板與第二印刷電路板通過支撐連接件進行電連接；音孔設(shè)置于上述第一印刷電路板上。
[0009]優(yōu)選的，上述外殼為環(huán)狀凹槽結(jié)構(gòu)。
[0010]優(yōu)選的，上述支撐連接件是內(nèi)部嵌有導電材料的絕緣制品。
[0011]優(yōu)選的，上述第一印刷電路板的進音孔設(shè)置于正對上述MEMS芯片的腔體位置。
[0012]優(yōu)選的，上述MEMS麥克風還包括:覆蓋在上述MEMS芯片上方的保護罩，上述保護罩的頂部與上述振膜保持一定距離，上述保護罩的底部與上述第一印刷電路板固定連接。
[0013]優(yōu)選的，上述保護罩的頂部開設(shè)有一凹槽。
[0014]優(yōu)選的，在上述MEMS芯片與上述第一印刷電路板之間設(shè)有包含透氣孔的墊片。
[0015]優(yōu)選的，在上述振膜的上方設(shè)置有保護線。
[0016]優(yōu)選的，上述第一印刷電路板的進音孔設(shè)置于偏離上述MEMS芯片的位置，通過一個隧道式長孔與上述MEMS芯片的腔體連通。
[0017]另一方面，還提供了一種電子設(shè)備，包括電子設(shè)備本體和貼合在該電子設(shè)備本體的印刷電路板上的麥克風，上述麥克風為上述任一所述的MEMS麥克風。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案中的一個技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
本發(fā)明MEMS麥克風實施例中，設(shè)置有兩塊印刷電路板,用戶可以利用第一印刷電路板與應(yīng)用產(chǎn)品貼合，也可以利用第二印刷電路板與應(yīng)用產(chǎn)品貼合，為注重空間的應(yīng)用產(chǎn)品提供了更加靈活的MEMS麥克風設(shè)置方式。同時，進音孔設(shè)置于第一印刷電路板上，利用第二印刷電路板與應(yīng)用產(chǎn)品的PCB貼合，既能實現(xiàn)前進音，又具備零高度MEMS麥克風具有的高信噪比、高靈敏度，即同時具備現(xiàn)有技術(shù)前進音產(chǎn)品和零高度產(chǎn)品的優(yōu)點。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是現(xiàn)有技術(shù)前進音MEMS麥克風的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是現(xiàn)有技術(shù)零高度MEMS麥克風的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明MEMS麥克風實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明MEMS麥克風實施例一中支撐連接件的俯視圖；
圖5是本發(fā)明MEMS麥克風實施例一俯視圖；
圖6是本發(fā)明MEMS麥克風實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7-1是本發(fā)明MEMS麥克風實施例二的保護罩實施例一的剖視圖；
圖7-2是圖7-1所示保護罩實施例一的俯視圖；
圖8-1是本發(fā)明MEMS麥克風實施例二的保護罩實施例二的剖視圖；
圖8-2是圖8-1所示保護罩實施例二的俯視圖。
【具體實施方式】
[0020]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0021]參照圖3所示的本發(fā)明MEMS麥克風實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明提供的MEMS麥克風包括:外殼22、第一印刷電路板1、第二印刷電路板20、MEMS芯片2、ASIC芯片5、振膜10、進音孔11、焊盤23、支撐接連件21。
[0022]其中，外殼22與第一印刷電路板1、第二印刷電路板20密封連接形成腔體，內(nèi)置ASIC芯片5和MEMS芯片2。在上述腔體內(nèi)部，ASIC芯片5通過固定膠6粘接在第一印刷電路板I上，并通過封裝膠7進行封裝。MEMS芯片2通過MEMS片封裝膠3固定在第一印刷電路板I上。MEMS芯片2上設(shè)置有振膜10，內(nèi)部設(shè)有腔體13。ASIC芯片5、MEMS芯片2和第一印刷電路板I通過金屬線4實現(xiàn)三者的電連接，將信號送到第一印刷電路板I上然后輸出。第一印刷電路板I和第二印刷電路板20之間采用支撐連接件21進行電連接。支撐連接件21也位于上述腔體內(nèi)部。進音孔11設(shè)置于第一印刷電路板I上。
[0023]第一印刷電路板I和第二印刷電路板20上均設(shè)置有焊盤23。通過焊盤23可以將本發(fā)明MEMS麥克風實施例一與應(yīng)用產(chǎn)品結(jié)合在一起，【具體實施方式】為:通過焊盤23將MEMS麥克風的印刷電路板與應(yīng)用產(chǎn)品的PCB焊接在一起。
[0024]本實施例一中，支撐兩個印刷電路板并實現(xiàn)二者電連接的支撐連接件21可以采用內(nèi)部鑲嵌有導電材料的絕緣制品，如內(nèi)部鑲嵌有金屬的塑料制品等。圖4示出了本發(fā)明MEMS麥克風實施例一的支撐連接件的俯視圖，為裝配方便，支撐連接件21可以設(shè)計成鑲嵌有導電材料210的環(huán)狀絕緣制品。
[0025]金屬線4可以是金、銀、銅等金屬線?？紤]到焊接的牢固程度，本發(fā)明實施例優(yōu)選采用金線。
[0026]優(yōu)選的，外殼22為環(huán)狀凹槽結(jié)構(gòu)，還可以依據(jù)MEMS麥克風的形狀要求，設(shè)計為方形環(huán)狀凹槽結(jié)構(gòu)、圓形環(huán)狀凹槽結(jié)構(gòu)或橢圓形環(huán)狀凹槽結(jié)構(gòu)等。如圖5所示MEMS麥克風實施例一俯視圖，第一印刷電路板I內(nèi)置于外殼22的凹槽內(nèi)，印刷電路板I的邊緣被外殼22包封。印刷電路板I與外殼22的邊緣連接處可以采用密封膠進行密封，也可以采用錫膏進行密封。同樣，第二印刷電路板20也米用同樣的方式與外殼20連接。本發(fā)明外殼實施例采用環(huán)狀凹槽結(jié)構(gòu)，更利于兩個印刷電路板與外殼之間的密封連接。
[0027]本發(fā)明MEMS麥克風實施例一包括兩個印刷電路板,兩個印刷電路板之間采用支撐連接件進行電連接，并且每個印刷電路板上都設(shè)置有焊盤，通過焊盤可以將麥克風的印刷電路板與應(yīng)用產(chǎn)品的印刷電路板焊接在一起?？梢?，采用本發(fā)明MEMS麥克風既可以將第一印刷電路板與應(yīng)用產(chǎn)品焊接在一起，也可以將第二印刷電路板與應(yīng)用產(chǎn)品的印刷電路板焊接在一起。
[0028]當?shù)谝挥∷㈦娐钒迮c應(yīng)用產(chǎn)品焊接在一起時，該麥克風為零高度MEMS麥克風。與現(xiàn)有技術(shù)中的零高度MEMS麥克風類似，可以通過第一印刷電路板安裝在應(yīng)用產(chǎn)品PCB下。
當?shù)诙∷㈦娐钒迮c應(yīng)用產(chǎn)品焊接在一起時，聲音是從應(yīng)用產(chǎn)品PCB的前方進音，SP設(shè)置有進音孔11的第一印刷電路板I是朝向外部的，具有前進音MEMS麥克風的特點。此時，與進音孔11連接的MEMS芯片內(nèi)部的腔體13為前腔。對應(yīng)的，兩個印刷電路板與外殼密封連接所形成的腔體除去ASIC芯片5、MEMS芯片2占用空間剩余的密閉腔體12稱之為背腔12。背腔12要比前腔13的容積大很多，所以聲音的靈敏度較高、信噪比較高，具備零高度MEMS麥克風的特點。因而本發(fā)明MEMS麥克風實施例一既具備前進音的特點又具備零高度MEMS麥克風所具有的高靈敏度、高信噪比的優(yōu)點，比現(xiàn)有技術(shù)前進音MEMS麥克風的靈敏度明顯提高。[0029]另外，本發(fā)明還提供了 MEMS麥克風優(yōu)選實施例，參照圖6所示的MEMS麥克風實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。MEMS麥克風實施例二在圖3至圖5所示的MEMS麥克風實施例一的基礎(chǔ)上，在MEMES芯片2的上方增設(shè)了保護罩24。
[0030]具體地，保護罩24覆蓋在MEMS芯片2上方，同時也覆蓋在振膜10的上方，保護罩24的頂部與振膜10保持一定距離，保護罩24的底部與第一印刷電路板I固定連接。
[0031]圖7示出了保護罩24實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖7-1為保護罩實施例一的剖視圖，圖7-2為保護罩實施例一的俯視圖。保護罩為方形凹槽結(jié)構(gòu)，用于保護振膜10。
[0032]本發(fā)明保護罩實施例的用途在于:在較大聲壓或氣壓下，振膜10發(fā)生較大形變，覆蓋在振膜10上方的保護罩24可以防止振膜10發(fā)生過度形變或破損形變，即振膜10僅能在一定范圍內(nèi)形變，若超出此范圍則觸碰保護罩的頂部且被保護罩限制，通過這種方式保護振膜。
[0033]圖8示出了保護罩24實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖8-1為保護罩實施例二的剖視圖，圖8-2為保護罩實施例二的俯視圖。本實施例提供的保護罩在頂部內(nèi)側(cè)設(shè)置有凹槽240，當保護罩24覆蓋于MEMS芯片2上方時，該凹槽240的位置與進音孔11的位置相對。凹槽240的形狀可以為方形、弧形等形狀，也可以是有些小孔洞的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
[0034]本實施例中，增加凹槽240的作用在于:確保振膜10在振動過程中不會碰觸到保護罩24的表面，保證振膜10正常工作。同時，凹槽240的設(shè)置有利于保障振膜10上方空氣的流動性，降低聲阻，從而減小麥克風的信號失真。
[0035]在本發(fā)明上述實施例中，保護罩24的頂部與振膜10的垂直距離不超過50微米。優(yōu)選的，保護罩24的頂端與振膜10的垂直距離保持在10-30微米之間。保護罩24可以采用金屬材料制成，也可以采用非金屬材料制成。
[0036]綜上，本發(fā)明實施例采用固定在第一印刷電路板上的保護罩， 覆蓋在MEMS芯片上方，能夠簡單有效地保護MEMS芯片，減少MEMS芯片振膜的破損風險，提高MEMS麥克風的可靠性，延長MEMS麥克風的使用壽命。
[0037]另外，本發(fā)明實施例也可以采用在振膜上方設(shè)置保護金線或者在MEMS芯片與第一印刷電路板之間設(shè)有包含透氣孔的墊片的方式達到防止振膜損壞的目的。同時，也可以采用在第一印刷電路板上偏離MEMS芯片的位置設(shè)置進音孔，通過一個隧道式長孔將進音孔與MEMS芯片的腔體連通，進而達到保護振膜的目的。
[0038]本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述任一 MEMS麥克風實施例的電子設(shè)備，包括電子設(shè)備本體和貼合在該電子設(shè)備本體的PCB上的任一上述MEMS麥克風實施例。上述電子設(shè)備本體包括:手機、數(shù)碼相機、筆記本電腦、個人數(shù)字助理、MP3播放器、耳機、助聽器、汽車上的免提通話裝置等。
[0039]可見，本發(fā)明實施例提供的MEMS麥克風具有非常廣泛的用途，既可用于智慧型手機，也可用于消費類電子產(chǎn)品、筆記本電腦以及醫(yī)療設(shè)備，如助聽器，還可應(yīng)用于汽車行業(yè)，如免提通話裝置。甚至是將其應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，例如用聲波傳感器監(jiān)控設(shè)備運轉(zhuǎn)。
[0040]本說明書中的各個實施例均采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似的部分互相參見即可。
[0041]以上對本發(fā)明所提供的一種MEMS麥克風及電子設(shè)備，進行了詳細介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種MEMS麥克風,其特征在于,包括:內(nèi)置于外殼與第一印刷電路板、第二印刷電路板密封連接所形成的腔體中的集成電路芯片、MEMS芯片；所述MEMS芯片設(shè)有振膜，內(nèi)部設(shè)有腔體；所述集成電路芯片和MEMS芯片固定在所述第一印刷電路板上并通過金屬線實現(xiàn)三者電連接；所述第一印刷電路板與第二印刷電路板通過支撐連接件進行電連接；音孔設(shè)置于所述第一印刷電路板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風，其特征在于，所述外殼為環(huán)狀凹槽結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風，其特征在于，所述支撐連接件是內(nèi)部嵌有導電材料的絕緣制品。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風，其特征在于，所述第一印刷電路板的進音孔設(shè)置于正對所述MEMS芯片的腔體位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MEMS麥克風，其特征在于，還包括:覆蓋在所述MEMS芯片上方的保護罩，所述保護罩的頂部與所述振膜保持一定距離，所述保護罩的底部與所述第一印刷電路板固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的MEMS麥克風，其特征在于，所述保護罩的頂部開設(shè)有一凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的MEMS麥克風，其特征在于，在所述MEMS芯片與所述第一印刷電路板之間設(shè)有包含透氣孔的墊片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風，其特征在于，在所述振膜的上方設(shè)置有保護線。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風，其特征在于，所述第一印刷電路板的進音孔設(shè)置于偏離所述MEMS芯片的位置，通過一個隧道式長孔與所述MEMS芯片的腔體連通。
10.一種電子設(shè)備，包括電子設(shè)備本體和貼合在所述電子設(shè)備本體的印刷電路板上的麥克風，其特征在于，所述麥克風為權(quán)利要求1至9任一所述的MEMS麥克風。
【文檔編號】H04R19/04GK103475983SQ201310417196
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月13日
【發(fā)明者】萬景明 申請人:山東共達電聲股份有限公司