CN115134727A - 组合传感器、麦克风及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组合传感器、麦克风及电子设备，组合传感器包括外壳、麦克风MEMS芯片、麦克风ASIC芯片、压力MEMS芯片和压力ASIC芯片，外壳包括声孔基板、与声孔基板相对设置的焊接基板和分别连接声孔基板和焊接基板的侧基板，声孔基板、焊接基板和和焊接基板的侧基板围设形成有容纳腔，麦克风MEMS芯片和压力MEMS芯片分别设置于容纳腔内，侧基板形成有第一容纳槽和第二容纳槽，压力ASIC芯片设置于第一容纳槽内，麦克风ASIC芯片设置于第二容纳槽内；压力ASIC芯片分别与压力MEMS芯片及焊接基板电连接，麦克风ASIC芯片分别与麦克风MEMS芯片及焊接基板电连接。该组合传感器减小了组合传感器的尺寸，拓宽了组合传感器的适用范围，可以适用于对要求产品尺寸较小的场合。

Description

组合传感器、麦克风及电子设备

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种组合传感器、麦克风及电子设备。

背景技术

MEMS麦克风和MEMS压力传感器已成为手机、手环等智能硬件的标配。为了缩小客户端装配空间、减少气道的数量，麦克风和压力组合传感器(以下简称“M-P组合传感器”)的开发成为一种市场趋势。目前市面上的M-P组合传感器，组合传感器产品内部需要封装四个芯片，因此导致产品尺寸较大，对封装空间有一定的要求，限制了组合传感器的适用范围。

鉴于此，有必要提供一种新的组合传感器、麦克风及电子设备，以解决或至少缓解上述技术缺陷。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种组合传感器、麦克风及电子设备，旨在解决现有技术中组合传感器尺寸大的技术问题。

为实现上述目的，根据本发明的一方面，本发明提供一种组合传感器，包括外壳、麦克风MEMS芯片、麦克风ASIC芯片、压力MEMS芯片和压力ASIC芯片，所述外壳包括声孔基板、与声孔基板相对设置的焊接基板和分别连接所述声孔基板和所述焊接基板的侧基板，所述声孔基板、焊接基板和和所述焊接基板的侧基板围设形成有容纳腔，所述麦克风MEMS芯片和所述压力MEMS芯片分别设置于所述容纳腔内，所述侧基板形成有第一容纳槽和第二容纳槽，所述压力ASIC芯片设置于所述第一容纳槽内，所述麦克风ASIC芯片设置于所述第二容纳槽内；所述压力ASIC芯片分别与所述压力MEMS芯片及所述焊接基板电连接，所述麦克风ASIC芯片分别与所述麦克风MEMS芯片及所述焊接基板电连接。

在一实施例中，所述侧基板设置有第一焊盘，所述焊接基板面向所述侧基板的一侧设置有第二焊盘和第三焊盘，所述焊接基板背离所述容纳腔的一侧设置有第四焊盘，所述压力ASIC芯片和所述麦克风ASIC芯片均与所述第一焊盘电连接，所述麦克风MEMS芯片和所述压力MEMS芯片均与所述第三焊盘电连接，所述第一焊盘、所述第三焊盘、所述第四焊盘均与与所述第二焊盘电连接。

在一实施例中，所述侧基板与所述焊接基板电连接。

在一实施例中，所述侧基板与所述焊接基板通过金属导电件电连接。

在一实施例中，所述金属导电件为锡膏层。

在一实施例中，所述第一焊盘设置于所述侧基板面向所述焊接基板的一侧，所述第二焊盘围绕所述焊接基板的周向设置，所述第三焊盘设置于所述焊接基板的中间位置。

在一实施例中，所述第一焊盘和所述第二焊盘的数量均为多个，其中，部分所述第一焊盘与所述压力ASIC芯片电连接，其余所述第一焊盘中与所述麦克风ASIC芯片电连接，所述第一焊盘与所述第二焊盘的数量一致且一一对应设置。

在一实施例中，所述压力ASIC芯片和所述麦克风ASIC芯片分别设置于所述侧基板相对的两侧，所述麦克风MEMS芯片和所述压力MEMS芯片均设置于焊接基板上，且所述麦克风MEMS芯片靠近所述麦克风ASIC芯片设置，所述压力MEMS芯片靠近所述压力ASIC芯片设置。

在一实施例中，所述焊接基板内形成有背洞，所述声孔基板上形成有声孔，所述麦克风MEMS芯片与所述焊接基板配合形成后腔，所述后腔与所述背洞连通。

在一实施例中，所述焊接基板上形成有连通孔，所述连通孔连通所述背洞和所述后腔。

在一实施例中，所述麦克风MEMS芯片和焊接基板、所述压力MEMS芯片和焊接基板均通过金线电连接。

根据本发明的又一方面，本发明还提供一种麦克风，所述麦克风包括上述所述的组合传感器。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述所述的麦克风。

上述方案中，组合传感器包括外壳、麦克风MEMS芯片、麦克风ASIC芯片、压力MEMS芯片和压力ASIC芯片，外壳包括声孔基板、与声孔基板相对设置的焊接基板和分别连接声孔基板和焊接基板的侧基板，声孔基板、焊接基板和和焊接基板的侧基板围设形成有容纳腔，麦克风MEMS芯片和压力MEMS芯片分别设置于容纳腔内，侧基板形成有第一容纳槽和第二容纳槽，压力ASIC芯片设置于第一容纳槽内，麦克风ASIC芯片设置于第二容纳槽内；压力ASIC芯片分别与压力MEMS芯片均及焊接基板电连接，麦克风ASIC芯片分别与麦克风MEMS芯片及焊接基板电连接。通过在侧基板内设置第一容纳槽和第二容纳槽，将压力ASIC芯片和麦克风ASIC芯片分别设置于第一容纳槽和第二容纳槽内，相当于将压力ASIC芯片和麦克风ASIC芯片埋入侧基板中，并且将压力ASIC芯片分别与压力MEMS芯片和焊接基板电连接，麦克风ASIC芯片分别与麦克风MEMS芯片和焊接基板电连接，实现了信号的传递和输出。相比于现有技术中在组合传感器的焊接基板上依次设置四个芯片而言，该发明减小了组合传感器的尺寸，拓宽了组合传感器的适用范围。该发明具有组合传感器尺寸小的优点。该发明尤其适用于Top型(顶部开声孔)组合传感器。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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方式，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为本发明一实施例组合传感器的剖面结构示意图；

图2为本发明一实施例组合传感器中侧基板的结构示意图；

图3为本发明一实施例组合传感器中焊接基板在一视角的结构示意图；

图4为本发明一实施例组合传感器中焊接基板在另一视角的结构示意图。

附图标号说明：

1、容纳腔；2、麦克风MEMS芯片；3、麦克风ASIC芯片；4、压力MEMS芯片；5、压力ASIC芯片；6、后腔；7、背洞；8、连通孔；9、金线；11、声孔基板；111、声孔；12、焊接基板；13、侧基板；14、第一焊盘；15、第二焊盘；16、第三焊盘；17、第四焊盘。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，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方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)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。

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。

并且，本发明各个实施方式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。

参见图1，根据本发明的一个方面，本发明提供一种组合传感器，包括外壳、麦克风MEMS芯片2、麦克风ASIC芯片3、压力MEMS芯片4和压力ASIC芯片5，外壳包括声孔基板11、与声孔基板11相对设置的焊接基板12和分别连接声孔基板11和焊接基板12的侧基板13，声孔基板11、焊接基板12和和焊接基板12的侧基板13围设形成有容纳腔1，麦克风MEMS芯片2和压力MEMS芯片4分别设置于容纳腔1内，侧基板13形成有第一容纳槽和第二容纳槽，压力ASIC芯片5设置于第一容纳槽内，麦克风ASIC芯片3设置于第二容纳槽内；压力ASIC芯片5分别与压力MEMS芯片4及焊接基板12电连接，麦克风ASIC芯片3分别与麦克风MEMS芯片2及焊接基板12电连接。

上述实施例中，通过在侧基板13内设置第一容纳槽和第二容纳槽，将压力ASIC芯片5和麦克风ASIC芯片3分别设置于第一容纳槽和第二容纳槽内，相当于将压力ASIC芯片5和麦克风ASIC芯片3埋入侧基板13中，并且将压力ASIC芯片5分别与压力MEMS芯片4和焊接基板12电连接，麦克风ASIC芯片3分别与麦克风MEMS芯片2和焊接基板12电连接，实现了信号的传递和输出。相比于现有技术中，在组合传感器的焊接基板12上依次设置四个芯片(指麦克风MEMS芯片2、麦克风ASIC芯片3、压力MEMS芯片4和压力ASIC芯片5)而言，该实施例减小了组合传感器的尺寸，拓宽了组合传感器的适用范围，可以适用于对要求产品尺寸较小的场合。该实施例具有组合传感器尺寸小的优点。该实施例尤其适用于Top型(顶部开声孔)组合传感器。

参照图2～图4，在一实施例中，侧基板13设置有第一焊盘14，焊接基板12面向侧基板13的一侧设置有第二焊盘15和第三焊盘16，焊接基板12背离容纳腔1的一侧设置有第四焊盘17，压力ASIC芯片5和麦克风ASIC芯片3均与第一焊盘14电连接，麦克风MEMS芯片2和压力MEMS芯片4均与第三焊盘16电连接，第一焊盘14与第二焊盘15电连接，第二焊盘15中的一部分还与第三焊盘16电连接，第二焊盘15中的另一部分还与第四焊盘17电连接。麦克风ASIC芯片3和压力ASIC芯片5的焊盘引脚通过侧基板13线路设计引出到侧基板13的第一焊盘14上，第一焊盘14和第二焊盘15通过锡膏或其他金属材料连接起来，实现电电连接；对焊接基板12进行线路设计，并将第二焊盘15分为两个部分，一部分第二焊盘15与第三焊盘16电连接，并且麦克风MEMS芯片2和压力MEMS芯片4分别与第三焊盘16电连接，由此实现麦克风MEMS芯片2与麦克风ASIC芯片3的电连接以及压力MEMS芯片4与压力ASIC芯片5的电连接。另一部分第二焊盘15第四焊盘17上，实现麦克风和压力的信号输出。

在一实施例中，侧基板13与焊接基板12电连接。具体地，侧基板13与焊接基板12通过金属导电件电连接。更具体地，金属导电件为锡膏层。侧基板13和焊接基板12间的连接除了保证密封外，还需要实现信号电路的连接，即侧基板13和焊接基板12需要通过锡膏或其他金属材料连接。而声孔基板11和侧基板13间只需要保证密封，金属材料或非金属材料均可选用。

参照图2和图3，在一实施例中，第一焊盘14设置于侧基板13面向焊接基板12的一侧，第二焊盘15围绕焊接基板12的周向设置，第三焊盘16设置于焊接基板12的中间位置，第三焊盘16设置在多个第二焊盘15中间。这样设计方便第一焊盘14和第二焊盘15连接。第一焊盘14和第二焊盘15的数量均为多个，其中，部分第一焊盘14中的一部分与压力ASIC芯片5电连接，多个第一焊盘14中的其余部分与麦克风ASIC芯片3电连接，第一焊盘14与第二焊盘15的数量一致且一一对应设置。第一焊盘也分为两部分，与压力ASIC芯片5电连接的一部分第一焊盘14通过第二焊盘15与压力MEMS芯片4电连接，与麦克风ASIC芯片3电连接的其余部分第一焊盘14通过第二焊盘15与麦克风MEMS芯片2电连接，ASIC芯片和MEMS芯片信号分别传输，两者互不干扰。当然，第三焊盘16和第四焊盘17的也为多个。参照图4，具体地，第四焊盘17设置于焊接基板12连接客户端FPC的一面，第四焊盘17也可称客户端焊盘，第二焊盘15和第三焊盘16设置于焊接基板12背离客户端FPC的一面。压力ASIC芯片5的压力信号和麦克风ASIC芯片3的麦克风的信号均传输至第四焊盘17，实现信号的输出。

参照图1，在一实施例中，压力ASIC芯片5和麦克风ASIC芯片3分别设置于侧基板13相对的两侧，麦克风MEMS芯片2和压力MEMS芯片4均设置于焊接基板12上，且麦克风MEMS芯片2靠近麦克风ASIC芯片3设置，压力MEMS芯片4靠近压力ASIC芯片5设置。将压力ASIC芯片5和麦克风ASIC芯片3相对远离设置可以减小信号的相互干扰，将麦克风MEMS芯片2靠近麦克风ASIC芯片3设置，压力MEMS芯片4靠近压力ASIC芯片5设置可以减小布线的长度，降低制作难度和制作成本。

参照图1，在一实施例中，焊接基板12内形成有背洞7，声孔基板11上形成有声孔111，麦克风MEMS芯片2与焊接基板12配合形成后腔6，后腔6与背洞7连通。外壳内形成有容纳腔1，麦克风MEMS芯片2、麦克风ASIC芯片3、压力MEMS芯片4和压力ASIC芯片5都设置在容纳腔1内，容纳腔1也即是由声孔基板11、焊接基板12和侧基板13围设形成的空心腔。麦克风MEMS芯片2设置在容纳腔1内，麦克风MEMS芯片2与焊接基板12配合形成后腔6，背洞7可以是在焊接基板12上形成的一带连通孔8的空腔，背洞7与后腔6通过连通孔8连通，相当于增加了后腔6的体积，从而在一定程度上提高了组合传感器的信噪比，可以满足客户高性能的需求。该实施例具有能够提高组合传感器信噪比的优点。该实施例尤其适用于Top型组合传感器。具体地，焊接基板12上形成有连通孔8，连通孔8连通背洞7和后腔6。

参照图1，在一实施例中，麦克风MEMS芯片2与焊接基板12、压力MEMS芯片4与焊接基板12均通过金线9电连接。麦克风MEMS芯片2的焊盘引脚通过金线9和焊接基板12电相连，压力MEMS芯片4的焊盘引脚通过金线9和焊接基板12相连，进而实现压力的信号传输。还可以设置粘接胶层将金线9包裹，作用是将金线9固定，防止在使用或运输过程中金线9断裂或脱落，造成产品失效。

根据本发明的又一方面，本发明还提供一种麦克风，麦克风包括上述的组合传感器。由于麦克风包括了上述所有组合传感器的全部实施例的所有技术方案，因此，至少具有上述所有技术方案带来的一切有益效果，在此不再一一赘述。

根据本发明的另一方面，本发明还提供一种电子设备，电子设备包括上述的组合传感器。电子设备可以是手机或智能手环。由于电子设备包括了上述所有组合传感器的全部实施例的所有技术方案，因此，至少具有上述所有技术方案带来的一切有益效果，在此不再一一赘述。

以上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，凡是在本发明的技术构思下，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。

Claims (13)

1.一种组合传感器，其特征在于，包括外壳、麦克风MEMS芯片、麦克风ASIC芯片、压力MEMS芯片和压力ASIC芯片，所述外壳包括声孔基板、与声孔基板相对设置的焊接基板和分别连接所述声孔基板和所述焊接基板的侧基板，所述声孔基板、焊接基板和和所述焊接基板的侧基板围设形成有容纳腔，所述麦克风MEMS芯片和所述压力MEMS芯片分别设置于所述容纳腔内，所述侧基板形成有第一容纳槽和第二容纳槽，所述压力ASIC芯片设置于所述第一容纳槽内，所述麦克风ASIC芯片设置于所述第二容纳槽内；所述压力ASIC芯片分别与所述压力MEMS芯片及所述焊接基板电连接，所述麦克风ASIC芯片分别与所述麦克风MEMS芯片及所述焊接基板电连接。

2.根据权利要求1所述的组合传感器，其特征在于，所述侧基板设置有第一焊盘，所述焊接基板面向所述侧基板的一侧设置有第二焊盘和第三焊盘，所述焊接基板背离所述容纳腔的一侧设置有第四焊盘，所述压力ASIC芯片和所述麦克风ASIC芯片均与所述第一焊盘电连接，所述麦克风MEMS芯片和所述压力MEMS芯片均与所述第三焊盘电连接，所述第一焊盘、所述第三焊盘、所述第四焊盘均与与所述第二焊盘电连接。

3.根据权利要求2所述的组合传感器，其特征在于，所述侧基板与所述焊接基板电连接。

4.根据权利要求3所述的组合传感器，其特征在于，所述侧基板与所述焊接基板通过金属导电件电连接。

5.根据权利要求4所述的组合传感器，其特征在于，所述金属导电件为锡膏层。

6.根据权利要求2所述的组合传感器，其特征在于，所述第一焊盘设置于所述侧基板面向所述焊接基板的一侧，所述第二焊盘围绕所述焊接基板的周向设置，所述第三焊盘设置于所述焊接基板的中间位置。

7.根据权利要求6所述的组合传感器，其特征在于，所述第一焊盘和所述第二焊盘的数量均为多个，其中，部分所述第一焊盘与所述压力ASIC芯片电连接，其余所述第一焊盘中与所述麦克风ASIC芯片电连接，所述第一焊盘与所述第二焊盘的数量一致且一一对应设置。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的组合传感器，其特征在于，所述压力ASIC芯片和所述麦克风ASIC芯片分别设置于所述侧基板相对的两侧，所述麦克风MEMS芯片和所述压力MEMS芯片均设置于焊接基板上，且所述麦克风MEMS芯片靠近所述麦克风ASIC芯片设置，所述压力MEMS芯片靠近所述压力ASIC芯片设置。

9.根据权利要求1～7中任一项所述的组合传感器，其特征在于，所述焊接基板内形成有背洞，所述声孔基板上形成有声孔，所述麦克风MEMS芯片与所述焊接基板配合形成后腔，所述后腔与所述背洞连通。

10.根据权利要求9所述的组合传感器，其特征在于，所述焊接基板上形成有连通孔，所述连通孔连通所述背洞和所述后腔。

11.根据权利要求1～7中任一项所述的组合传感器，其特征在于，所述麦克风MEMS芯片和焊接基板、所述压力MEMS芯片和焊接基板均通过金线电连接。

12.一种麦克风，其特征在于，所述麦克风包括权利要求1～11中任一项所述的组合传感器。

13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求12所述的麦克风。

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