CN112954559A - 麦克风结构和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种麦克风结构和电子设备，所述麦克风结构包括基板、外壳及传感组件，所述外壳与所述基板连接，并围合形成容腔，所述外壳设有连通所述容腔的声孔，所述外壳邻近所述基板的一端设有第一焊盘，所述第一焊盘与所述基板电连接；所述传感组件设于所述容腔内，并与所述外壳连接，所述传感组件对应所述声孔设置，并通过第一引线与所述第一焊盘电连接。本发明旨在提供一种有效减小外壳侧壁厚度的麦克风结构，该麦克风结构不仅结构简单，提高了抗电磁干扰性能，还有效减小了麦克风结构的尺寸。

Description

麦克风结构和电子设备

技术领域

本发明涉及麦克风技术领域，特别涉及一种麦克风结构和应用该麦克风结构的电子设备。

背景技术

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电***)技术是近年来高速发展的一项高新技术，它采用先进的半导体制造工艺，实现传感器、驱动器等器件的批量制造，与对应的传统器件相比，MEMS器件在体积、功耗、重量以及价格方面有十分明显的优势。麦克风结构又称MEMS麦克风，是基于MEMS技术制造的麦克风。麦克风结构能将声压变化转化为电容变化，然后由ASIC芯片将电容变化转化为电信号，实现"声—电"转换。

相关技术中，Top型的MEMS麦克风便于客户的结构设计和装配，但通常性能不高，为了实现Top型MEMS麦克风的高性能，会将MEMS麦克风进行倒装设计。但是，倒装结构的MEMS麦克风存在抗电磁干扰性能较差，且外壳侧壁很厚，导致MEMS麦克风的尺寸很难做小等问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种麦克风结构和电子设备，旨在提供一种有效减小外壳侧壁厚度的麦克风结构，该麦克风结构不仅结构简单，提高了抗电磁干扰性能，还有效减小了麦克风结构的尺寸。

为实现上述目的，本发明提出一种麦克风结构，所述麦克风结构包括：

基板；

外壳，所述外壳与所述基板连接，并围合形成容腔，所述外壳设有连通所述容腔的声孔，所述外壳邻近所述基板的一端设有第一焊盘，所述第一焊盘与所述基板电连接；及

传感组件，所述传感组件设于所述容腔内，并与所述外壳连接，所述传感组件对应所述声孔设置，并通过第一引线与所述第一焊盘电连接。

在一实施例中，所述外壳包括：

顶板，所述顶板设有所述声孔，所述顶板与所述基板相对设置，所述传感组件设于所述顶板面向所述基板的一侧；和

侧板，所述侧板设于所述顶板的周缘，并环绕所述传感组件设置，所述侧板远离所述顶板的一端与所述基板连接，所述侧板邻近所述基板设有所述第一焊盘。

在一实施例中，所述侧板面向所述容腔的一侧形成有台阶面，所述台阶面邻近所述基板设置，所述第一焊盘设于所述台阶面。

在一实施例中，所述侧板面向所述基板的一侧设有第二焊盘，所述第一焊盘与所述第二焊盘连接，所述基板对应所述第二焊盘设有第三焊盘，所述第二焊盘通过导电层与所述第三焊盘连接。

在一实施例中，所述第一焊盘与所述第二焊盘的连接处设有阻焊层。

在一实施例中，所述第一焊盘和所述第二焊盘为一体成型结构；

且/或，所述导电层为锡膏或导电胶；

且/或，所述顶板和所述侧板为一体成型结构；

且/或，所述基板为电路板。

在一实施例中，所述传感组件包括：

MEMS芯片，所述MEMS与所述外壳连接，并对应所述声孔设置；和

ASIC芯片，所述ASIC芯片设于所述外壳，并与所述MEMS芯片间隔设置，所述ASIC芯片通过第二引线与所述MEMS芯片电连接，所述ASIC芯片通过所述第一引线与所述第一焊盘电连接。

在一实施例中，所述外壳面向所述基板的一侧还设有支撑块，所述ASIC芯片设于所述支撑块。

在一实施例中，所述MEMS芯片包括背极板和振膜，所述背极板环绕所述声孔设置，所述振膜设于所述背极板远离所述外壳的一端，并与所述声孔正对设置。

本发明还提出一种电子设备，包括设备壳体和上述所述的麦克风结构，所述麦克风结构设于所述设备壳体内。

本发明技术方案的麦克风结构通过在外壳和基板形成的容腔内设置传感组件，并在外壳邻近基板的一端设置第一焊盘，使得第一焊盘与基板电连接，从而方便传感组件通过第一引线与第一焊盘电连接，以实现与基板电性连接，如此设置既避免了外壳的侧壁内设置导通孔结构，从而有效减小了麦克风结构的尺寸，又方便传感组件利用第一引线与第一焊盘电连接，从而简化了麦克风结构的结构设计，同时提高了麦克风结构的抗电磁干扰性能。本发明提出的麦克风结构不仅结构简单，有效减小外壳侧壁厚度，且提高了抗电磁干扰性能，还有效减小了麦克风结构的尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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例，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。

图1为本发明一实施例中麦克风结构的结构示意图；

图2为本发明另一实施例中麦克风结构的结构示意图；

图3为本发明又一实施例中麦克风结构的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	麦克风结构	224	阻焊层
1	基板	3	容腔
				11	第三焊盘	4	传感组件
2	外壳	41	MEMS芯片
				21	顶板	411	背极板
211	声孔	412	振膜
				212	支撑块	42	ASIC芯片
22	侧板	5	第一引线
				221	第一焊盘	6	第二引线
222	台阶面	7	导电层
				223	第二焊盘

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)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。

同时，全文中出现的“和/或”或“且/或”的含义为，包括三个方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

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。另外，各个实施例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。

MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电***)技术是近年来高速发展的一项高新技术，它采用先进的半导体制造工艺，实现传感器、驱动器等器件的批量制造，与对应的传统器件相比，MEMS器件在体积、功耗、重量以及价格方面有十分明显的优势。麦克风结构又称MEMS麦克风，是基于MEMS技术制造的麦克风。麦克风结构能将声压变化转化为电容变化，然后由ASIC芯片降电容变化转化为电信号，实现"声—电"转换。

相关技术中，Top型的MEMS麦克风便于客户的结构设计和装配，但通常性能不高，为了实现Top型MEMS麦克风的高性能，会将MEMS麦克风进行倒装设计。由于倒装结构的MEMS麦克风中内部芯片与电路贴装面不在一侧，需要在侧壁上制作多个长的导通孔，并灌注导电胶来实现芯片与电路贴装面的电路连接，使得侧壁大多用PCB/PP材料加工而成。这就导致电路I/O信号通过长导通孔传递，导通孔***没有屏蔽层，从而使得MEMS麦克风的抗电磁干扰性能较差，同时由于长导通孔的存在，使得侧壁很厚，导致MEMS麦克风的尺寸很难做小等问题。

基于上述构思和问题，本发明提出一种麦克风结构100。可以理解的，麦克风结构100应用于电子设备。电子设备可以是音箱、手机、平板电脑、耳机等发声电子产品中，在此不做限定。

请结合参照图1至图3所示，在本发明实施例中，该麦克风结构100包括基板1、外壳2及传感组件4，其中，所述外壳2与所述基板1连接，并围合形成容腔3，所述外壳2设有连通所述容腔3的声孔211，所述外壳2邻近所述基板1的一端设有第一焊盘221，所述第一焊盘221与所述基板1电连接；所述传感组件4设于所述容腔3内，并与所述外壳2连接，所述传感组件4对应所述声孔211设置，并通过第一引线5与所述第一焊盘221电连接。

在本实施例中，基板1和外壳2围合形成的容腔3能够为传感组件4提供屏蔽空间，从而有效阻止外部元件和信号对其造成影响。外壳2开设有连通容腔3的声孔211，可以使得外部声音通过声孔211进入，通过作用于传感组件4，并进而处理和放大，能够将声学信号转换为电信号，继而实现收声功能。

在其他实施例中，声孔211也可设置于基板1上，也即声孔211贯穿基板1设置以连通容腔3。可选地，声孔211为通孔，如此使得外界声音气流经所述声孔211进入容腔3内。

在本实施例中，所述外壳2为凹型构型，所述基板1为平板，所述外壳2扣合在所述基板1上，形成所述容腔3。在另一实施例中，所述基板1为凹型构型，所述外壳2为盖板，所述外壳2盖合在所述基板1上，形成所述容腔3。

在本实施例中，基板1可选为电路板。基板1为PCB板，该PCB板上印制有线路，实现对应的电气功能，可以根据实际需要进行选择设计。可以理解的，PCB板有多层结构构成，例如包括基材层、一层或多层铜箔层以及一层或多层阻焊油墨层，具体根据实际用于场景选择。

可以理解的，外壳2的纵切面呈U型设置，外壳2可以为一体成型的金属外壳(金属的材质可选择不锈钢材料、铝质材料，铝合金材料、铜质材料、铜合金材料、铁质材料、铁合金材料等)或是涂覆有金属材质的非金属外壳，外壳2以开口方向的一端和基板1围成封闭的容腔3。

在本实施例中，外壳2和基板1可通过导电胶或锡膏等连接，可以实现外壳2与基板1的电连接，从而形成一个导通的屏蔽空腔，传感组件4设于该容腔3内，可以防止外界电磁波干扰，增强对两者的保护作用，保证传感组件4的转换性能。当然，外壳2与基板1之间还可以通过其他导电的材料连通，在此不做限定。

可选地，外壳2和基板1围合形成的结构的形状可以是方体、圆柱体或球体等，在此不作限定。

为了将基板1与所应用的产品或***进行固定和电信号的传输，在一实施例中，所述基板1背离所述外壳2的表面设有焊盘。可以理解的，焊盘可以焊点或焊脚，该焊脚或焊盘可以方便通过SMT等工艺焊接到具体产品的主板电路上。可选地，焊盘可以有3个或4个，以提高结构连接和数据传输的稳定性。

在本实施例中，为了方便将传感组件4的信号传输至基板1，经由基板1传输至外部产品或***，如图1至图3所示，所述外壳2邻近所述基板1的一端设有第一焊盘221，所述第一焊盘221与所述基板1电连接，所述传感组件4通过第一引线5与所述第一焊盘221电连接。

可以理解的，通过在外壳2的外部设置第一焊盘221，有效避免了在外壳2的侧壁开设导通孔的结构，从而有效减小了外壳2的侧壁厚度，同时也提高了麦克风结构100的抗电磁干扰性能。可选地，第一引线5可以是金线或铜线等，有效提高电连接的稳定性。

本发明的麦克风结构100通过在外壳2和基板1形成的容腔3内设置传感组件4，并在外壳2邻近基板1的一端设置第一焊盘221，使得第一焊盘221与基板1电连接，从而方便传感组件4通过第一引线5与第一焊盘221电连接，以实现与基板1电性连接，如此设置既避免了外壳2的侧壁内设置导通孔结构，从而有效减小了麦克风结构100的尺寸，又方便传感组件4利用第一引线5与第一焊盘221电连接，从而简化了麦克风结构100的结构设计，同时提高了麦克风结构100的抗电磁干扰性能。本发明提出的麦克风结构100不仅结构简单，有效减小外壳2侧壁厚度，且提高了抗电磁干扰性能，还有效减小了麦克风结构100的尺寸。

在一实施例中，如图1至图3所示，所述外壳2包括顶板21和侧板22，其中，所述顶板21设有所述声孔211，所述顶板21与所述基板1相对设置，所述传感组件4设于所述顶板21面向所述基板1的一侧；所述侧板22设于所述顶板21的周缘，并环绕所述传感组件4设置，所述侧板22远离所述顶板21的一端与所述基板1连接，所述侧板22邻近所述基板1设有所述第一焊盘221。

在本实施例中，外壳2的顶板21和侧板22组成凹型结构，从而使得顶板21与基板1呈相对且平行设置，侧板22位于顶板21和基板1之间，并与顶板21和基板1，以围合形成容腔3。

可以理解的，外壳2为金属外壳时，顶板21和侧板22可采用不锈钢材料、铝质材料、铝合金材料、铜质材料、铜合金材料、铁质材料、铁合金材料等，或是涂覆有金属材质的非金属板材结构。可利用外壳2将传感组件4包裹在容腔3内，如此设置有效补齐了相关技术中基板1的电磁屏蔽能力的短板，可提高麦克风结构100的电磁屏蔽能力。可选地，所述顶板21和所述侧板22为一体成型结构。

在本实施例中，第一焊盘221设于侧板22面向容腔3的一侧，并邻近所述基板1设置。当然，在其他实施例中，第一焊盘221也可设置于侧板22面向基板1的端部，此时侧板22与基板1的连接处形成有凹槽结构，且凹槽结构的槽口朝向容腔3内，并与容腔3连通，从而方便第一引线5与第一焊盘221实现稳定连接。

在一实施例中，如图2所示，所述侧板22面向所述容腔3的一侧形成有台阶面222，所述台阶面222邻近所述基板1设置，所述第一焊盘221设于所述台阶面222。

在本实施例中，台阶面222形成于侧板22面向容腔3的一侧，并邻近基板1设置，第一焊盘221设于所述台阶面222，如此设置既可以方便第一引线5与第一焊盘221实现稳定连接，又可以方便第一焊盘221与基板1实现电连接，还可以减小侧板22的厚度。

在一实施例中，如图1至图3所示，所述侧板22面向所述基板1的一侧设有第二焊盘223，所述第一焊盘221与所述第二焊盘223连接，所述基板1对应所述第二焊盘223设有第三焊盘11，所述第二焊盘223通过导电层7与所述第三焊盘11连接。

可以理解的，通过设置第二焊盘223和第三焊盘11，从而方便外壳2的侧板22通过第二焊盘223和第三焊盘11与基板1实现稳固连接，且提高容腔3的密封性能。

在本实施例中，第一焊盘221和所述第二焊盘223为一体成型结构，如此简化了外壳2的结构设置，也方便第一焊盘221通过第二焊盘223、导电层7及第三焊盘11与基板1实现电连接。当然，在其他实施例中，第一焊盘221与第二焊盘223也可设置为分体结构设置，第一焊盘221可采用导电胶或金属线与第二焊盘223实现电连接。

可选地，导电层7为锡膏或导电胶构成。

在一实施例中，如图1至图3所示，所述第一焊盘221与所述第二焊盘223的连接处设有阻焊层224。可以理解的，通过设置阻焊层224，从而在第二焊盘223与第三焊盘11进行焊接时，对第一焊盘221与第一引线5实现保护，避免导电层7外溢，造成第一焊盘221与第一引线5连接短路。

可以理解的，阻焊层224可以是多层结构，从而使得叠设的多层阻焊层可以通过一道工序直接完成，无需增加其他结构的组装，有效提高生产效率。可选地，阻焊层224可选为油墨层。

在一实施例中，如图1至图3所示，所述传感组件4包括MEMS芯片41和ASIC芯片42，其中，所述MEMS与所述外壳2连接，并对应所述声孔211设置；所述ASIC芯片42设于所述外壳2，并与所述MEMS芯片41间隔设置，所述ASIC芯片42通过第二引线6与所述MEMS芯片41电连接，所述ASIC芯片42通过所述第一引线5与所述第一焊盘221电连接。

在本实施例中，所述MEMS芯片41通过第二引线6与ASIC芯片42电性连接，与ASIC芯片42通过第一引线5、第一焊盘221、第二焊盘223、导电层7及第三焊盘11与基板1电性连接。所述MEMS芯片41罩盖所述声孔211设置。

可以理解的，MEMS芯片41用于感知和检测从声孔211流入的声音信号，可将声音信号转换为电信号进行传输，并传输至ASIC芯片42；ASIC芯片42用于为MEMS芯片41提供电压，并对MEMS芯片41输出的信号进行处理放大，从而使得麦克风模组100为电子设备提供收声功能。

在一实施例中，如图1至图3所示，所述MEMS芯片41包括背极板411和振膜412，所述背极板411环绕所述声孔211设置，所述振膜412设于所述背极板411远离所述外壳2的一端，并与所述声孔211正对设置。

在本实施例中，MEMS芯片41的背极板411的材质一般为单晶硅、多晶硅或是氮化硅等材料，背极板411的外部形状大致呈方体，该背极板411环绕声孔211的周缘设置，形成麦克风模组100的声腔腔体，可保证声音传入的顺畅性。振膜412可以是压电式结构，也可以是电容式结构，在此不作限定。例如，当振膜412为压电式结构时，其包括有振膜412和设于振膜412两侧的压电材料，通过声音信号对振膜412产生激励从而使振膜412振动，使得压电材料的压力产生变化，从而输出对应的电信号。

可以理解的，MEMS芯片41的背极板411可通过胶层贴装于外壳2的顶板21上，ASIC芯片42通过胶层贴设于外壳2的顶板21上。MEMS芯片41与ASIC芯片42电连接，是通过振膜412与ASIC芯片42电连接，也即振膜412通过第二引线6与ASIC芯片42电连接。可选地，第二引线6可以是金线或铜线等，有效提高电连接的稳定性。

在一实施例中，如图3所示，所述外壳2面向所述基板1的一侧还设有支撑块212，所述ASIC芯片42设于所述支撑块212。

可以理解的，通过在外壳2的顶板21面向基板1的一侧设置支撑块212，并将ASIC芯片42设于支撑块212背向顶板21的一侧，从而减小ASIC芯片42与第一焊盘221的高度差，节省第一引线5的用料。

本发明的麦克风结构100可以减小倒装封装产品的尺寸，使麦克风结构100的面积或高度更小，减少了因产品尺寸导致的应用限制，扩展了应用范围。取消了在外壳2的侧板22上设置导通孔的设计，通过在侧板22的下表面设有金属键合第一焊盘221、第二焊盘223和导电层7，实现I/O信号通过侧板22下表面的第一焊盘221传递，通过导电层7传递到基板1。通过在侧板22的下表面设置台阶状台阶面222，通过台阶面222键合第一焊盘221。考虑到ASIC芯片42到第一焊盘221的高度差距，可以在ASIC芯片42与顶板21之间贴装支撑块212，减小ASIC芯片42到第一焊盘221的高度差。

本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括设备壳体和上述所述的麦克风结构100，所述麦克风结构100设于所述设备壳体内。该麦克风模组100的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备的麦克风模组100采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在本实施例中，电子设备可以是穿戴电子设备，例如智能手表或手环，也可以是移动终端，例如，手机或笔记本电脑等，或是其他需要具备声电转换功能的设备，在此不作限定。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种麦克风结构，其特征在于，所述麦克风结构包括：

基板；

外壳，所述外壳与所述基板连接，并围合形成容腔，所述外壳设有连通所述容腔的声孔，所述外壳邻近所述基板的一端设有第一焊盘，所述第一焊盘与所述基板电连接；及

传感组件，所述传感组件设于所述容腔内，并与所述外壳连接，所述传感组件对应所述声孔设置，并通过第一引线与所述第一焊盘电连接。

2.如权利要求1所述的麦克风结构，其特征在于，所述外壳包括：

顶板，所述顶板设有所述声孔，所述顶板与所述基板相对设置，所述传感组件设于所述顶板面向所述基板的一侧；和

侧板，所述侧板设于所述顶板的周缘，并环绕所述传感组件设置，所述侧板远离所述顶板的一端与所述基板连接，所述侧板邻近所述基板设有所述第一焊盘。

3.如权利要求2所述的麦克风结构，其特征在于，所述侧板面向所述容腔的一侧形成有台阶面，所述台阶面邻近所述基板设置，所述第一焊盘设于所述台阶面。

4.如权利要求2所述的麦克风结构，其特征在于，所述侧板面向所述基板的一侧设有第二焊盘，所述第一焊盘与所述第二焊盘连接，所述基板对应所述第二焊盘设有第三焊盘，所述第二焊盘通过导电层与所述第三焊盘连接。

5.如权利要求4所述的麦克风结构，其特征在于，所述第一焊盘与所述第二焊盘的连接处设有阻焊层。

6.如权利要求4所述的麦克风结构，其特征在于，所述第一焊盘和所述第二焊盘为一体成型结构；

且/或，所述导电层为锡膏或导电胶；

且/或，所述顶板和所述侧板为一体成型结构；

且/或，所述基板为电路板。

7.如权利要求1至6中任一项所述的麦克风结构，其特征在于，所述传感组件包括：

MEMS芯片，所述MEMS与所述外壳连接，并对应所述声孔设置；和

ASIC芯片，所述ASIC芯片设于所述外壳，并与所述MEMS芯片间隔设置，所述ASIC芯片通过第二引线与所述MEMS芯片电连接，所述ASIC芯片通过所述第一引线与所述第一焊盘电连接。

8.如权利要求7所述的麦克风结构，其特征在于，所述外壳面向所述基板的一侧还设有支撑块，所述ASIC芯片设于所述支撑块。

9.如权利要求7所述的麦克风结构，其特征在于，所述MEMS芯片包括背极板和振膜，所述背极板环绕所述声孔设置，所述振膜设于所述背极板远离所述外壳的一端，并与所述声孔正对设置。

10.一种电子设备，其特征在于，包括设备壳体和如权利要求1至9中任一项所述的麦克风结构，所述麦克风结构设于所述设备壳体内。

Images