发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的是提供一种将MEMS声学芯片和ASIC芯片安装于不同线路板平面上的MEMS麦克风。
根据本发明的一个方面,提供了一种MEMS麦克风,包括组成所述MEMS麦克风框架结构的线路板基板、中部镂空的线路板框架和盖子,以及设置于所述MEMS麦克风框架结构内部的MEMS声学芯片和ASIC芯片,其中,
所述线路板基板和所述盖子分别固定安装于所述线路板框架的上下两个表面上;
所述MEMS声学芯片和ASIC芯片分别设置于所述线路板基板和所述盖子上,设置于所述盖子上的芯片通过金属线与所述线路板框架电连接。
根据本发明的另一方面,提供了一种用于封装上述MEMS麦克风的封装方法,包括如下步骤:
(1)提供金属盖子和中部镂空的线路板框架,并将线路板框架和盖子固定安装形成所述MEMS麦克风的槽形外壳;
(2)在所述槽形外壳内、盖子的表面上与声孔对应处固定安装MEMS声学芯片;
(3)通过金属线将固定安装在所述盖子表面上的MEMS声学芯片与所述线路板框架电连接;
(4)提供线路板基板,并在所述线路板基板上固定安装ASIC芯片;
(5)将所述线路板基板安装有ASIC芯片的一面固定安装于所述线路板框架与所述盖子相对的另一面,并使所述ASIC芯片和所述MEMS声学芯片在MEMS封装内交错设置。
利用上述根据本发明的MEMS麦克风及其封装方法,MEMS麦克风的MEMS声学芯片和ASIC芯片安装位置得到灵活调整,可以满足不同的设计需要,并且这种结构的MEMS麦克风制造成本低廉,结构可靠性良好;并且本发明提供的组装方法成本低廉。
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。
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。
为了使MEMS麦克风能够多表面灵活贴装,需要将MEMS声学芯片和ASIC芯片安装于不同线路板平面上,在此基础上,本发明为了达到不增加封装工艺难度而又降低MEMS麦克风生产成本的目的,采用中部镂空的线路板框架作为麦克风框架结构的中间层,从而将MEMS声学芯片的电极引出至MEMS声学芯片安装位置以外的区域。这样可以使得MEMS声学芯片不必安装于MEMS麦克风用于连接外部电路的基板上,可以实现MEMS声学芯片以及接受声音信号的声孔的安装位置灵活,满足不同电子产品的结构设计需要。
下面将以三个具体实施例对本发明的具体技术方案进行详细地说明。
实施例一
图1是表示根据本发明的MEMS麦克风实施例一的结构示意图。
如图1所示,本发明涉及的MEMS麦克风,包括组成MEMS麦克风框架结构的线路板基板1、线路板框架2和槽形盖子3,其中由中部镂空的线路板框架2和槽形盖子3结合构成MEMS麦克风的槽形外壳,线路板基板1和槽形盖子3分别固定安装于线路板框架2的上下两个表面上,槽形盖子3、线路板框架2以及线路板基板1组合构成MEMS麦克风的空腔结构。
其中,槽形盖子3为金属材质。
ASIC芯片和MEMS声学芯片分别设置在线路板基板1和槽形盖子3上,并且在设置MEMS声学芯片的框架结构(基板或槽形盖子)上还设置有与MEMS声学芯片相对应的声孔,设置在槽形盖子3上MEMS声学芯片或者ASIC芯片的电极通过金属线连接于线路板框架2上,进而通过线路板框架2与外部电路相连;设置在线路板基板1上的芯片直接通过线路板基板1与外部电路相连。
在将MEMS麦克风应用到手机等电子设备时,一般来说,将MEMS麦克风设置在非线路板的盖子上、然后与手机外壳的声孔对应贴装会获得更好的语音采集效果,因此,在本发明的具体实施方式中,以将MEMS声学芯片设置在盖子3上、将ASIC芯片设置在线路板基板1上作为示例进行说明,但这种示例性说明并不影响本发明中芯片另一种设置方式的应用可行性。
在本实施例一中,在MEMS麦克风空腔内部的线路板基板1表面上安装有ASIC芯片4,空腔内部的盖子3表面上安装有MEMS声学芯片5,MEMS声学芯片5的电极通过金属线51连接于线路板框架2上,并且在盖子3上对应安装MEMS声学芯片的位置设置有用于接收外界声音信号的声孔31。
本发明实施例一的这种产品结构,因为线路板框架2的中部是镂空的,MEMS声学芯片5的电极可以通过金属线51方便的连接于线路板框架2上,然后通过线路板框架2电连接到线路板基板1,从而在线路板基板1上实现和ASIC芯片4之间的电路连通。本发明这种设计结构不需要复杂的电路导通设计,却能够实现MEMS声学芯片5和ASIC芯片4安装位置的灵活性,满足不同MEMS麦克风产品的设计需要,并且这种结构的MEMS麦克风制造成本低廉,结构可靠性良好。
本发明的MEMS麦克风可以在线路板基板1的外表面设置焊盘,通过焊盘安装于电子产品上。
本实施例一中的声孔31设置于盖子3上和MEMS声学芯片5对应的位置,这种设计的MEMS声学芯片5安装于一个低成本制作的金属盖子上,同时实现了声音信号从MEMS声学芯片5下方入声的效果。
此外,本实施例一中的金属线51的一端连接于MEMS声学芯片5,另一端连接于线路板框架2远离MEMS声学芯片5的一面,这种设计可以便于金属线的固定连接。
再者,本实施例一中的线路板基板1和线路板框架2之间通过导电胶或者焊锡膏6连接固定,这种设计可以使得线路板基板1和线路板框架2之间保证较好的电路连接,并且实现MEMS麦克风需要的电磁屏蔽效果。
同样,在本实施例一中,盖子3和线路板框架2之间也通过导电胶或者焊锡膏7连接固定,这种设计可以使得盖子3和线路板框架2之间保证较好的电路连接,并且实现MEMS麦克风需要的电磁屏蔽效果。
实施例二
图2是表示本发明MEMS麦克风实施例二的结构示意图。
在上述实施例一的基础上,本发明还可以做出如图2所示的另一种改进,在图2所示的MEMS麦克风封装结构中,线路板基板1靠近金属线51的位置设置有用于容纳金属线51的凹陷11。凹陷11的设置可以便于金属线51的连接固定,使金属线51不会受到线路板基板1和线路板框架2封装的影响,并且在整体上降低MEMS麦克风的产品高度。
并且,设置在线路板基板1上的ASIC芯片4(或者MEMS声学芯片5)被设置在线路板基板1上远离凹陷11的一侧,这样就能够保证分布设置在盖子3和线路板基板1上的ASIC芯片和MEMS声学芯片在MEMS封装内交错设置,从而充分利用MEMS封装内的空间,降低MEMS麦克风产品的高度。
图3至图5还表示了本实施例的封装过程中各封装阶段的产品结构示意图,具体包括以下步骤:
(1)提供金属盖子3;
(2)提供中部镂空的线路板框架2;
(3)将线路板框架2的一面固定安装于盖子3的一面形成如图3所示的槽形外壳;固定媒介可以选用导电胶或者焊锡膏;
(4)在槽形外壳内、盖子3的表面上与声孔对应处固定安装MEMS声学芯片5(如图4所示);
(5)提供多个金属线51(电极为两个,至少需要两个金属线的连接),将所述金属线51的两端分别连接MEMS声学芯片5的电极以及线路板框架2(如图4所示);
(6)提供线路板基板1;
(7)在线路板基板1上固定安装ASIC芯片4(如图5所示);
(8)将线路板基板1安装有ASIC芯片4的一面固定安装于线路板框架2与所述盖子3相对的另一面,并使ASIC芯片和MEMS声学芯片在MEMS封装内交错设置,以尽量降低MEMS麦克风的产品高度。
本发明这种封装流程具备明显的工艺优势,各个步骤均属于业内常用的工艺,操作简单、可靠性好。声孔31可以被预先设置在金属盖子3或者线路板基板1上。
此外,优选的方法是,在步骤(5)中,金属线的一端连接于线路板框架2的远离盖子3的一面,以便于操作。
此外,优选的方法是,在步骤(6)中,线路板基板靠近所述金属线的位置预先设置有用于容纳所述金属线的凹陷,这样,在步骤(7)中,将ASIC芯片固定安装在线路板基板上远离所述凹陷的一侧,保证分布设置在盖子3和线路板基板1上的ASIC芯片和MEMS声学芯片在MEMS封装内交错设置,从而充分利用MEMS封装内的空间,降低MEMS麦克风产品的高度。
此外,优选的方法是,整个安装步骤可以采用矩阵式大批量安装,然后再进行分别切割的技术进行分离,例如图6是两个MEMS麦克风单体分割前的结构示意图。两个MEMS麦克风单体的线路板基板1和线路板框架2在安装过程中是一体的,通过连接筋12和21连接为同一零件,在上述步骤(1)至(8)中,都可以采用这种多个MEMS麦克风单元结构批量安装,然后沿连接筋12和21切割分离,从而形成多个MEMS麦克风单元,这种制造方法的准确性以及工作效率都有大幅度提高。
实施例三
图7是表示本发明MEMS麦克风实施例三的结构示意图。
在上述实施例一的基础上,本发明还可以做出如图7所示的另一种改进,在图7中,MEMS麦克风包括一个中部镂空的线路板框架2和一个平面的金属盖子3结合构成的槽形外壳,线路板框架2的一个表面固定安装于盖子3上,另一个表面固定安装于一个线路板基板1上,盖子3、线路板框架2以及线路板基板1构成MEMS麦克风的空腔结构,空腔内部的线路板基板1表面上安装有ASIC芯片4,空腔内部的盖子3表面上安装有MEMS声学芯片5,MEMS声学芯片5的电极通过金属线51连接于线路板框架2上,盖子3上设置有用于接收外界声音信号的声孔31。
图7所示的这种MEMS麦克风产品结构,因为线路板框架2和金属盖子3构成一个槽形外壳,在该槽形外壳内安装MEMS声学芯片5(或者ASIC芯片4),并且将MEMS声学芯片5的电极通过金属线51连接到线路板框架2上形成一个组件;线路板基板1表面上安装有ASIC芯片4(或者MEMS声学芯片5)形成另外一个组件,然后将两个组件封装在一起。
实施例三的这种设计不需要复杂的电路导通设计,却能够实现MEMS声学芯片5和ASIC芯片4安装位置的灵活性,满足不同的设计需要,并且这种结构的MEMS麦克风制造成本低廉,结构可靠性良好。
同样,本发明实施例三所提供的MEMS麦克风可以在线路板基板1的外表面设置焊盘,通过焊盘安装于电子产品上。
虽然上面参照附图以示例的方式针对本发明提供的MEMS麦克风的具体结构和封装方法进行了描述,但是,本领域技术人员应当理解,对于上述本发明所提出的MEMS麦克风的具体结构和封装方法,本领域技术人员可以在上述实施方式的基础上进行各种改进和变形,而这些改进和变形,都应当落在本发明的保护范围内,本领域技术人员应该明白,上述的具体描述只是为了更好的解释本发明的目的,并非对本发明的限制,本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。