CN102387454B - 硅麦克风及其应用产品的封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硅麦克风及其应用产品的封装结构，硅麦克风包括外壳和线路板，所述外壳和线路板构成硅麦克风的外部封装结构，在所述封装结构内部的线路板表面安装有MEMS芯片，并且在所述封装结构上设置有用于接收外界声音信号的声孔，其中，在所述声孔的外部周围表面上设置有深颜色涂层。本发明仅通过在硅麦克风外表面的声孔周围设置能够吸收光线的深色涂层的方式实现很好的降光噪效果，设计简单并且易于实现，不会增加产品的生产成本和尺寸，并且对产品的拾音效果不会产生影响。
Description
技术领域
本发明涉及电声转换器技术领域，更为具体地，涉及一种能够具有防光噪效果的硅麦克风及其应用产品的封装结构。
背景技术
随着社会的进步和技术的发展，近年来，随着手机、笔记本电脑等电子产品体积不断减小，人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，从而也要求与之配套的电子零件的体积不断减小、性能和一致性不断提高。在这种背景下，作为上述便携电子产品的重要零件之一的麦克风产品领域也推出了很多的新型产品，其中以利用半导体制造加工技术而批量实现的硅麦克风为代表产品。
对于这种硅麦克风产品的工作原理，在美国专利US6781231中已经有比较详尽的介绍。如附图1为一种常规的硅麦克风产品剖面图，包括一个方形线路板1和一个方形的金属外壳2构成硅麦克风的外部封装，金属外壳2上设置有用于接收外界声音信号的声孔21，在封装内部的线路板1上，分别安装有IC芯片3和MEMS芯片4，其中MEMS芯片4为利用MEMS(微机电***)工艺制作，可以将外界的声音信号转变成电信号，MEMS芯片4的电极和线路板1上的IC芯片3电连接，并最终将IC芯片处理过的电信号通过线路板1外部表面设置的多个焊盘11传输到硅麦克风外部并连接到外部电路。如附图2表现了这种硅麦克风安装在一种电子产品应用时的结构图，假设其安装在手机中，图中5表示手机的外壳，手机外壳5上设置有用于接收外界声音信号的声孔51，硅麦克风通过其焊盘11安装在手机的主线路板7上，然后硅麦克风声孔21和手机声孔51对接，二者之间通过一个柔性胶套6连接，胶套6设置有可以传输声音信号的声孔61，胶套6可以保证硅麦克风和手机外壳之间保持气密性，保证声音信号可以密闭的从外界分别通过手机声孔51、胶套声孔61和硅麦克风声孔21进入硅麦克风内部，硅麦克风实现声-电信号的转换以后，将电信号通过手机主线路板7传输。
然而，由于硅麦克风的工作原理要求了其结构必须要存在连通外部空间的声孔，这就造成了外部光线容易通过手机声孔51、胶套声孔61和硅麦克风声孔21照射进硅麦克风内部，并且照射到MEMS芯片上，这会给MEMS芯片的工作带来一定的干扰，俗称“光噪声”。并且，为了保证声音信号的传输以及保障声学性能的需要，手机声孔51、胶套声孔61和硅麦克风声孔21都不能设计的过小，否则会影响硅麦克风的拾音效果。
由此，需要设计一种结构简单，并且能够很好的实现降光噪效果的硅麦克风结构。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种结构简单并且能够很好地实现降光噪效果的硅麦克风及其应用产品的封装结构。
根据本发明的一个方面，提供了一种硅麦克风，包括外壳和线路板，所述外壳和线路板构成硅麦克风的外部封装结构，在所述封装结构内部的线路板表面安装有MEMS芯片，并且在所述封装结构上设置有用于接收外界声音信号的声孔，其中，在所述声孔的外部周围表面上设置有深颜色涂层。
此外，优选的技术方案是，所述涂层的颜色为黑色、深蓝色、深灰色、深褐色、墨绿色、深棕色、咖啡色或者其他深色系的颜色。
再者，优选的技术方案是，所述声孔为一个孔径为0.1～1.5mm的小孔或者多个单一小孔孔径为0.03～0.1mm的小孔。
根据本发明的另一方面，提供了一种硅麦克风和应用产品的封装结构，其中，所述硅麦克风为前述技术方案所述的硅麦克风；在所述应用产品的外壳上设置有与所述硅麦克风的声孔相对应的应用产品声孔；并且在所述硅麦克风的声孔和所述应用产品声孔之间还设置有用以密闭对接所述硅麦克风的声孔和所述应用产品声孔的胶套，所述胶套中设置有胶套声孔。
优选的，在所述胶套声孔和/或所述硅麦克风的声孔和/或所述应用产品声孔的内壁设置有深颜色涂层。
优选的，所述硅麦克风设置在所述应用产品的外壳和所述应用产品的主线路板之间，所述硅麦克风通过焊盘安装在所述应用产品的主线路板上。
再一方面，本发明还提供一种硅麦克风和应用产品的封装结构，其中，所述硅麦克风为前述技术方案所述的硅麦克风；所述硅麦克风通过焊盘安装在所述应用产品的主线路板上；在所述应用产品的外壳和主线路板上均设置有与所述硅麦克风的声孔相对应的外壳声孔和主线路板声孔；并且在所述应用产品的外壳声孔和主线路板声孔之间还设置有用以密闭对接所述外壳声孔和主线路板声孔的胶套，所述胶套中设置有胶套声孔。
利用上述根据本发明的硅麦克风及其和应用产品的封装结构，通过在硅麦克风的声孔外部周围以及封装结构的声孔内壁上设置深颜色涂层，能够吸收外界进入的大部分光照，不会在硅麦克风声孔外部形成多次的光线反射，是的外界的光照很少进入硅麦克风内部，从而很好的实现降噪效果，并且不会影响到声音信号的接收。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1是传统硅麦克风的剖面结构示意图；
图2是传统硅麦克风的应用结构示意图；
图3是本发明实施例一的剖面结构示意图；
图4是本发明实施例一的俯视图；
图5是本发明实施例一的应用结构示意图；
图6是本发明实施例二的剖面结构示意图；
图7是本发明实施例二的俯视图；
图8是本发明实施例三的剖面结构示意图；
图9是本发明实施例三的仰视图；
图10是本发明实施例三的应用结构示意图。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
实施例一
图3和图4是本发明实施例一的剖面结构示意图和俯视图。如图3、图4所示，在实施例一中，一个方形线路板1和一个方形的金属外壳2构成硅麦克风的外部封装，金属外壳2上设置有用于接收外界声音信号的声孔21，在封装内部的线路板1上，分别安装有IC芯片3和MEMS芯片4，其中MEMS芯片4为利用MEMS(微机电***)工艺制作，可以将外界的声音信号转变成电信号，MEMS芯片4的电极和线路板1上的IC芯片3电连接，并最终将IC芯片处理过的电信号通过线路板1外部表面设置的多个焊盘11传输到硅麦克风外部并与外部电路相连接。并且，本发明为了实现降低光噪的效果，在声孔21的外部周围表面上设置有深颜色涂层22。
作为优选的技术方案，涂层22的颜色可以选择黑色、深蓝色、深灰色、深褐色、墨绿色、深棕色、咖啡色或者其他深色系的颜色，用以吸收来自硅麦克风外部的大部分光照，从而不会使外部光线在硅麦克风的声孔外部性成多次的光线反射，尽可能减少进入硅麦克风内部的光照，以实现降光噪的效果。在本实施例一中优选黑色作为涂层22的颜色，可以达到最佳的效果。
在硅麦克风的生产设计过程中，声孔的大小也是影响硅麦克风声学效果以及抗光噪效果的重要指标之一。作为优选的技术方案，在本实施例一中的声孔21为一个孔径为0.1-0.5mm的小孔，能够在声学拾音和降光噪方面取得平衡，达到较好的降光噪效果以及声学效果。
另外，作为优选的技术方案，如图4所示，在本实施例一中，涂层22为设置在金属外壳2表面、声孔21周围的环形涂层。
图5为本实施例一的硅麦克风安装在一种电子产品中的应用结构示意图。如图5所示，本实施例一所示的硅麦克风安装后，假设其安装在手机中，则图5中5表示手机的外壳，手机外壳5上设置有与硅麦克风的声孔21相对应的、用于接收外界声音信号的手机声孔51，硅麦克风通过其焊盘11安装在手机主线路板7上，硅麦克风声孔21和手机声孔51对接，二者之间通过一个柔性胶套6连接，胶套6中设置有可以传输声音信号的胶套声孔61，胶套6密闭对接硅麦克风声孔21和手机声孔51，从而可以保证硅麦克风和手机外壳之间保持气密性，保证声音信号可以密闭的从外界分别通过手机声孔51、胶套声孔61和硅麦克风声孔21进入硅麦克风内部，硅麦克风实现声-电信号的转换以后，将电信号通过手机主线路板7传输。当光线照射进手机声孔51和胶套声孔61形成的空间以后，较大部分照射到硅麦克风声孔21周围的黑色涂层22上，涂层22将大部分光照吸收，不会在手机声孔51和胶套声孔61形成的空间内多次反射，从而大幅度减少了照射进硅麦克风声孔21的光线，最终降低了光噪声。
本发明这种设计方案仅通过在硅麦克风外表面的声孔周围设置能够吸收光线的深色涂层的方式实现很好的降光噪效果，设计简单并且易于实现，不会增加产品的生产成本和尺寸，并且对产品的拾音效果不会产生影响。
并且，为了进一步降低光噪对麦克风的影响，在本发明的一个优选实施方式中，在胶套声孔61、硅麦克风声孔21以及手机声孔51的内壁上也设置有类似于上述涂层22的深颜色涂层(图中未示出)，用于吸收外界进入声孔的光线、并减少光线在声孔内的反射或者折射。对于提供声音通道的胶套声孔61、硅麦克风声孔21以及手机声孔51，可以在所有的声孔内壁上设置深颜色涂层，也可以只在其中的一个或者两个声孔的内壁上设置深颜色涂层。
同样，设置在声孔内壁的深颜色涂层的颜色可以选择黑色、深蓝色、深灰色、深褐色、墨绿色、深棕色、咖啡色或者其他深色系的颜色，优选可以达到最佳的吸光效果的黑色。
实施例二
图6和图7分别为本发明实施例二的剖面结构示意图和俯视图。如图6、图7所示，在本实施例二中，一个方形线路板1和一个方形的金属外壳2构成硅麦克风的外部封装，金属外壳2上设置有用于接收外界声音信号的声孔21，在封装内部的线路板1上，分别安装有IC芯片3和MEMS芯片4，其中MEMS芯片4为利用MEMS(微机电***)工艺制作，可以将外界的声音信号转变成电信号，MEMS芯片4的电极和线路板1上的IC芯片3电连接，并最终将IC芯片处理过的电信号通过线路板1外部表面设置的多个焊盘11传输到硅麦克风外部并连接到外部电路。并且，本发明为了实现降低光噪的效果，在声孔21的外部周围表面上设置有深颜色涂层22。
作为优选的技术方案，涂层22的颜色可以选择黑色、深蓝色、深灰色、深褐色、墨绿色、深棕色、咖啡色或者其他深色系的颜色，用以吸收来自硅麦克风外部的大部分光照，从而不会使外部光线在硅麦克风的声孔外部性成多次的光线反射，尽可能减少进入硅麦克风内部的光照，以实现降光噪的效果。在本实施例一中优选黑色作为涂层22的颜色，可以达到最佳的效果。
在硅麦克风的生产设计过程中，声孔的大小也是影响硅麦克风声学效果以及抗光噪效果的重要指标之一。与实施例一不同的是，在本实施例二中，声孔21为多个小孔，优选的单一小孔孔径为0.03-0.1mm，可以达到较好的降光噪效果以及声学效果，并且较之于实施例一的仅由一个孔径较大的小孔构成的声孔，本实施例二中的由多个单一小孔孔径较小的小孔组成的声孔可以更好的实现防尘效果以及抗风噪效果。
作为优选的技术方案，在本实施例二中，涂层22为设置在声孔21所在封装表面上的全部涂层。这种设计可以更好的防止光线照射进硅麦克风内部。
实施例三
图8和图9分别为本发明实施例三的剖面结构示意图和仰视图。
如图8和图9所示，与前述实施例相类似，本实施例三的硅麦克风也是由一个方形线路板1和一个方形的金属外壳2构成外部封装，在封装内部的线路板1上，分别安装有IC芯片3和MEMS芯片4，其中MEMS芯片4为利用MEMS(微机电***)工艺制作，可以将外界的声音信号转变成电信号，MEMS芯片4的电极和线路板1上的IC芯片3电连接，并最终将IC芯片处理过的电信号通过线路板1外部表面设置的多个焊盘11传输到硅麦克风外部并连接到外部电路。
与前述实施例不同的是，在本实施例三中，用于接收外界声音信号的声孔12设置在线路板1上，为了实现降低光噪的效果，在声孔12的外部周围表面上同样设置有深颜色涂层13。
同样，涂层13的颜色可以选择黑色、深蓝色、深灰色、深褐色、墨绿色、深棕色、咖啡色或者其他深色系的颜色，用以吸收来自硅麦克风外部的大部分光照，从而不会使外部光线在硅麦克风的声孔外部性成多次的光线反射，尽可能减少进入硅麦克风内部的光照，以实现降光噪的效果。在本实施例一中优选黑色作为涂层13的颜色，可以达到最佳的效果选择黑色、深蓝色或者其他深色系的颜色，本实施例中优选黑色，可以达到最好的效果。
在本实施例三中，声孔13为一个小孔，孔径为0.1-0.5mm，可以达到较好的降光噪效果以及声学效果。
另外，如图9所示，在本实施例三中，涂层13为设置在声孔12所在封装表面上的全部涂层。这种设计可以更好的防止光线照射进硅麦克风内部。并且，涂层13为设置在线路板1表面的阻焊剂，这样涂层13可以在线路板1的制作过程中完成，工艺简单，并且在线路板制作工艺中，阻焊剂的制作过程为必要的一个过程，并不会增加生产成本。
图10为本实施例三的硅麦克风安装在一种电子产品中的应用结构示意图。如图10所示，本实施例三所示的硅麦克风安装后，假设其安装在手机中，图中5表示手机的外壳，手机外壳5上设置有用于接收外界声音信号的手机声孔51，硅麦克风通过其焊盘11安装在手机主线路板7上，手机主线路板7上和手机声孔51对应的位置设置有主线路板声孔71，然后主线路板声孔71和手机声孔51对接，二者之间通过一个柔性胶套6连接，胶套6设置有可以传输声音信号的胶套声孔61，胶套6可以保证硅麦克风和手机外壳之间保持气密性，保证声音信号可以密闭的从外界分别通过手机声孔51、胶套声孔61、主线路板声孔71和硅麦克风声孔12进入硅麦克风内部，硅麦克风实现声-电信号的转换以后，将电信号通过手机主线路板7传输。
当光线从手机外部照射进手机声孔51、胶套声孔61和主线路板声孔71形成的空间以后，较大部分光线照射到硅麦克风声孔12周围的黑色涂层13上，涂层13将大部分光照吸收，不会在手机声孔51、胶套声孔61和主线路板声孔71形成的空间内多次反射，从而大幅度减少了照射进硅麦克风声孔12的光线，最终降低了光噪声对硅麦克风的影响。
本实施例三同样能够通过简单设置在硅麦克风外表面的声孔周围深色涂层吸收光线，从而实现很好的降光噪效果，并且对产品的拾音效果不会产生影响。
另外，为了进一步降低光噪对麦克风的影响，在本发明的一个优选实施方式中，同样在胶套声孔61、硅麦克风声孔12、手机声孔51以及主线路板声孔71的内壁上也设置有类似于上述涂层22的深颜色涂层(图中未示出)，用于吸收外界进入声孔的光线、并减少光线在声孔内的反射或者折射。对于提供声音通道的胶套声孔61、硅麦克风声孔12、手机声孔51以及主线路板声孔71，可以在所有的声孔内壁上设置深颜色涂层，也可以只在其中的一个或者两个声孔的内壁上设置深颜色涂层。
同样，设置在声孔内壁的深颜色涂层的颜色可以选择黑色、深蓝色、深灰色、深褐色、墨绿色、深棕色、咖啡色或者其他深色系的颜色，优选可以达到最佳的吸光效果的黑色。
在以上所列举的三个实施例中，均采用了方形的外壳和线路板，外壳是一体的金属槽形外壳。事实上，外壳和线路板也可以是其他的形状，外壳也可以采用线路板材料、塑料材料等做成，外壳也可以是一个框体和一个盖子组合而成；本专利中的线路板可以优选树脂材料作为基材；安装硅麦克风的应用产品可以是手机，也可以是如对讲机、笔记本电脑、掌上电脑等其他电子产品。总之，在不违反本新型硅麦克风设计主旨的前提下的各种技术选择方式都在本专利的保护之内。另外，需要说明的是，鉴于MEMS芯片的适当调整对本发明的主旨没有影响，图样中的MEMS芯片仅采用简略图样表示。
Claims (6)
1.一种硅麦克风，包括外壳和线路板，所述外壳和线路板构成硅麦克风的外部封装结构，在所述封装结构内部的线路板表面安装有MEMS芯片，并且在所述封装结构上设置有用于接收外界声音信号的声孔，其特征在于，
在所述声孔的外部周围表面上设置有深颜色涂层；并且，
所述声孔设置在所述线路板上；
所述涂层为设置在所述线路板表面的阻焊剂；
在所述线路板的外部表面设置有与所述硅麦克风的外部电路电连接的焊盘。
2.如权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，
所述涂层的颜色为黑色、深蓝色、深灰色、深褐色、墨绿色、深棕色或者咖啡色。
3.如权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，
所述声孔为一个孔径为0.1～1.5mm的小孔或者多个单一小孔孔径为0.03～0.1mm的小孔。
4.如权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，
所述涂层为设置在所述声孔周围的环形涂层或者为设置在所述声孔所在封装表面上的全部涂层。
5.一种硅麦克风和应用产品的封装结构，其特征在于，
所述硅麦克风为权利要求1～4中任一项所述的硅麦克风；
所述硅麦克风通过焊盘安装在所述应用产品的主线路板上；
在所述应用产品的外壳和主线路板上均设置有与所述硅麦克风的声孔相对应的外壳声孔和主线路板声孔；并且
在所述应用产品的外壳声孔和主线路板声孔之间还设置有用以密闭对接所述外壳声孔和主线路板声孔的胶套，所述胶套中设置有胶套声孔。
6.如权利要求5所述的封装结构，其特征在于，
在所述胶套声孔和/或所述硅麦克风的声孔和/或所述外壳声孔和/或主线路板声孔的内壁设置有深颜色涂层。
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