CN201383873Y - 增大后腔的硅电容麦克风 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种增大后腔的硅电容麦克风，包括外壳和线路板构成的硅电容麦克风的保护结构，所述保护结构内部安装有MEMS声电转换芯片，所述保护结构上设有连通所述MEMS声电转换芯片外部空间的声孔，所述保护结构内部的线路板表面上安装有与其表面密闭结合的盖子，所述盒子包括带有空腔的凸起部和设置有透气孔的平坦部，所述平坦部上安装有所述MEMS声电转换芯片，所述盖子底面和所述线路板表面的结合部设置有透气通道，所述凸起部上安装有集成电路芯片。本实用新型可以有效的增加MEMS声电转换芯片后方的空气空间(后腔)，没有过多地增加产品的高度，而产品的平面面积也没有因为盖子的添加而变大。

Description

增大后腔的硅电容麦克风
技术领域
本实用新型涉及一种麦克风，尤其是涉及一种具有新型封装结构的硅电容麦克风。
背景技术
近年来，随着手机、笔记本等电子产品体积不断减小、性能越来越高，也要求配套的电子零件的体积不断减小、性能和一致性提高。在这种背景下，作为重要零件之一的麦克风产品也推出了很多的新型产品，利用MEMS(微机电***)工艺技术生产的硅电容麦克风为其中的代表产品。而硅电容麦克风中的关键技术为封装设计，而且封装所占用的成本比例较高。所以，最近也出现了很多关于硅电容麦克风封装技术的专利。
公开号为US20020102004的美国专利公开了一种名为“小型的硅电容麦克风及其制造方法(miniature silicon condenser microphone and method forproducing same)”的麦克风封装专利，此专利中的硅电容麦克风包括一个外壳，外壳上设置有能够透过声音的声孔，有一个线路板，外壳和线路板结合成为一个空腔，线路板上安装有MEMS(微机电***)声电转换芯片和集成电路，MEMS声电转换芯片和集成电路可以共同将声音信号转化为电信号。专利US20020102004的一个关键技术点(如该专利文献中图6的所示)在于：在MEMS声电转换芯片下方的位置的线路板上通过腐蚀等工艺作出一定的凹陷。这种设计的优势在于：针对声音信号作用到MEMS声电转换芯片上方的产品结构(声孔设置在MEMS声电转换芯片以外的位置上，外界传输的声音信号作用在MEMS声电转换芯片上方)，可以增加MEMS声电转换芯片下方的空气空间(行业内通常称之为“后腔-Back volume”，指声波遇到MEMS声电转换芯片以后，MEMS声电转换芯片后方的空间)，可以使硅电容麦克风的灵敏度更高，频响曲线更好。然而，这种设计简单的通过MEMS声电转换芯片下方的线路板凹陷来增加后腔，对后腔增大的贡献非常有限，对性能提高的贡献也非常小；并且，这种设计将使得线路板的厚度大大增加，过多的增加了产品的高度，并且导致成本增加。
公开号为W02007126179A1的PCT申请专利中同样公开了一种硅电容麦克风，该专利同样揭示了一种可以增大后腔的硅电容麦克风，在线路板上安装一个带有中部凸起的盖子，将MEMS声电转换芯片安装在盖子的中部凸起部上，中部凸起部上和MEMS声电转换芯片对应的位置设置有透气孔，从而线路板和盖子的中部凸起部之间形成的空间可以作为后腔。这种设计可以使得后腔的空间变大，但是将使得产品的整体厚度大大增加。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种不过多增加产品的高度和平面尺寸，却可以大幅增加MEMS声电转换芯片后腔空间的增大后腔的硅电容麦克风。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：增大后腔的硅电容麦克风，包括外壳和线路板，所述外壳和所述线路板构成硅电容麦克风的保护结构，所述保护结构内部安装有MEMS声电转换芯片，所述保护结构上设有连通所述MEMS声电转换芯片外部空间的声孔，并且：所述保护结构内部的线路板表面上安装有包括一个平坦部和一个凸起部的盖子，所述盖子的周边和所述线路板表面密闭结合，所述凸起部内部空间形成一个空腔，所述平坦部上设置有至少一个透气孔，所述透气孔上方的所述平坦部上安装有所述MEMS声电转换芯片，所述盖子底面和所述线路板表面的结合部设置有连通所述透气孔和所述空腔的透气通道，所述凸起部上安装有集成电路芯片。通过这种设计，可以有效的增加MEMS声电转换芯片后方的空气空间(后腔)，并且MEMS声电转换芯片安装在盖子的平坦部上，没有过多地增加产品的高度；因为一般硅电容麦克风中应用的集成电路芯片高度低于MEMS声电转换芯片高度，所以将集成电路芯片安装在盖子的凸起部上，在整体上没有过多增加产品高度，而产品的平面面积也没有因为盖子的添加而变大。
本技术方案的改进在于：所述凸起部形成的空腔内部的线路板上安装有电容或/和电阻。一般硅电容麦克风线路板上的电路中都设计有电容或/和电阻零件，形成滤波电路或者抗静电电路等，有抵抗电磁干扰、抗静电等作用，将电容或/和电阻安装在凸起部形成的空腔内部的线路板上，对比原有设计，相当于没有占用平面面积，比原有设计进一步减小了产品的平面尺寸。
本技术方案的改进在于：所述盖子电连接所述线路板上的接地电路。将盖子接地，有利于线路板内部电路的抗干扰性能增强。
本技术方案的改进在于：所述透气通道为在所述线路板上设置的凹槽。MEMS声电转换芯片下方的空间连通透气孔，透气孔通过线路板上设置的凹槽连通到凸起部和线路板表面形成的空腔，这种线路板不需要设置过多的层数，一般可以使用一层镂空的线路板和另一层没有镂空的线路板结合在一起形成，或者可以通过在线路板表面设置金属层，在金属层上设计一个凹槽，设计较为简单。
本技术方案的改进在于：所述透气通道为在所述盖子平坦部上设置的凹槽。MEMS声电转换芯片下方的空间连通透气孔，透气孔通过盖子平坦部上设置的凹槽连通到凸起部和线路板表面形成的空腔，这种线路板可以是平面的，设计较为简单。
本技术方案的改进在于：所述盖子与所述线路板表面之间设置有环形封闭层，由所述环形封闭层使得所述盖子与所述线路板表面之间形成缝隙，从而形成所述透气通道。这种设计所应用的盖子和线路板都不需要设置凹槽，只需要环形封闭层形成一定的高度并且密闭性良好就可以达到效果。
本技术方案的改进在于：所述盖子的平坦部和凸起部是一体的，所述凸起部的边缘设有水平延伸部，所述水平延伸部和所述线路板表面结合在一起。这种盖子作为一体结构，可以避免过多的安装工序；而且凸起部的边缘设有水平延伸部，使盖子边缘和线路板之间接触面积较大，密封性能较好。
上述技术方案的改进在于：所述平坦部的中心部位和所述线路板表面之间设置有支撑凸点。
本技术方案的改进在于：所述透气孔为多个微型孔。这种由多个微型孔构成的透气孔，可以有效地避免后腔中的灰尘、颗粒等杂质接触MEMS声电转换芯片，造成各种不良。
本技术方案的改进在于：所述盖子为金属盖子。盖子可以由多种材料制作，但金属材料(例如铝)的延展性较好，在较小的尺寸下制作复杂形状的零件较为容易，成本低廉，其他例如塑料材料或者陶瓷材料也可以应用，
为了保证盖子周边和线路板表面的空气密闭性良好，盖子和线路板表面可以采用黏胶结合在一起，也可以采用焊锡等其他材料结合在一起；外壳可以为金属或者树脂材料制作，可以是一体形成的或者是多个零件结合在一体形成；声孔可以设置在外壳或者线路板上，只要声孔可以连通所述MEMS声电转换芯片外部空间就可以起到增大后腔的作用，但是不能设置在线路板上和盖子对应的位置，否则产品将起不到增大后腔的作用，而变成了从MEMS声电转换芯片的下方接受外界声音信号；线路板基材可以为树脂或者其他材料。
一般而言，硅电容麦克风的线路板外表面上设置有用于电路连接的多个焊盘，MEMS声电转换芯片、信号转换芯片和焊盘之间设计有电路连通，此类技术的设计以及MEMS声电转换芯片本身的设计并不影响本实用新型的主旨，并且已经属于公知技术，不做详细描述；硅电容麦克风外壳可以采用金属或者线路板材料制作，此类设计的调整也不影响本实用新型的主旨。
由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：可以有效地增加MEMS声电转换芯片后方的空气空间(后腔)，并且MEMS声电转换芯片安装在盖子的平坦部上，没有过多地增加产品的高度；并且因为一般硅电容麦克风中应用的集成电路芯片高度低于MEMS声电转换芯片高度，所以将集成电路芯片安装在盖子的凸起部上，在整体上没有过多增加产品高度，而产品的平面面积也没有因为盖子的添加而变大。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的结构示意图；
图2是本实用新型实施例一的立体分解示意图；
图3是本实用新型实施例二的结构示意图；
图4是本实用新型实施例三的结构示意图；
图5是本实用新型实施例三盖子的俯视示意图。
具体实施方式
实施例一：如图1、图2所示，增大后腔的硅电容麦克风，包括一个方槽形的金属外壳1，外壳1上设置有用于接收声音信号的声孔11；一个树脂材料作为基材制作的方形线路板2；外壳1和线路板2粘结在一起，成为一个保护结构；保护结构内部的线路板2表面上粘贴安装有一个包括一个平坦部32和一个凸起部31的一体金属盖子3，盖子3的周边和线路板2表面密闭结合，凸起部31和线路板2表面形成一个空腔34，平坦部32和线路板2表面平齐，平坦部32上设置有一个透气孔33，透气孔33上方安装有一个MEMS声电转换芯片4，线路板2表面和平坦部32的结合部位置上设有一个可以连通透气孔33和空腔34的水平透气通道21，在本实施案例中，水平透气通道21通过在线路板2表面的基材上设置一个水平的细长凹陷来实现，同样也可以通过在线路板2表面设置金属层，在金属层上设计一个凹槽来实现；盖子3的凸起部31上安装有集成电路芯片5，集成电路芯片5、MEMS声电转换芯片4通过金属线6实现必要的电路连接并且将电路连接到线路板2上。这种结构的硅电容麦克风，MEMS声电转换芯片4利用黏胶密闭粘结在平坦部32上，MEMS声电转换芯片4下的空间41和透气孔33连通，透气孔33和水平透气通道21连通，水平透气通道21和空腔34连通，并且这个连通的空间是密闭的。从而，MEMS声电转换芯片4下的空间41、透气孔33、水平透气通道21和空腔34都成为MEMS声电转换芯片4的后腔(Back volume)，其中MEMS声电转换芯片4下的空间41为自然形成，透气孔33和水平透气通道21主要起到空气连通的作用，空腔34为后腔(Back volume)增加的关键因素。通过这种设计，可以有效的增加MEMS声电转换芯片后方的空气空间(后腔)，并且MEMS声电转换芯片安装在盖子的平坦部上，集成电路芯片安装在盖子的凸起部31，没有过多地增加产品的高度，可以有效地解决背景技术的已有专利中存在的缺陷。
在本实施案例中，水平透气通道是通过在线路板表面上设置凹陷实现，同样也可以通过在盖子和线路板结合的表面上设置凹陷来实现。
实施例二：本实施案例在实施案例一的基础上做出了一定的变化和改进。
如图3所示，金属盖子3凸起部31形成的空腔34内的线路板2表面上安装有滤波电容7，并且金属盖子3连接线路板2上的接地电路(图中未示出)。一般硅电容麦克风线路板上的电路中都设计有电容或/和电阻零件，形成滤波电路或者抗静电电路等，有抵抗电磁干扰、抗静电等作用，将电容或/和电阻安装在凸起部形成的空腔内部的线路板上，对比原有设计，相当于没有占用平面面积，比原有设计进一步减小了产品的平面尺寸。并且将盖子接地，有利于线路板内部电路的抗干扰性能增强。
实施例三：如图4、图5所示，本实施案例和实施案例一的主要区别是，盖子3凸起部31的边缘设置有水平的延伸部35，水平延伸部35和平坦部32通过一个环形的封闭层8和线路板2表面密闭结合在一起，二者粘结面积增大，并且，封闭层8的高度适当增加，使得线路板2和盖子3之间保留足够的通气空间，这种设计可以不再设置线路板2表面的水平透气通道，封闭层8可以使用黏结性和密闭性较好的胶类材料，也可以使用焊锡材料制作；透气孔33由多个细小的透气孔构成，这种结构可以防止后腔中的杂质附着到MEMS声电转换芯片4上，造成各种不良现象；为了保证金属盖子3在安装集成电路芯片5和MEMS声电转换芯片4后产生颤动，可以在金属盖子3的中心部位和线路板2之间设置支撑凸点36，凸点36可以是一个或多个，可以设置在金属盖子3上或者线路板2上或者是独立的凸点，可以起到较好的支撑作用。

Claims (10)

1.增大后腔的硅电容麦克风，包括外壳和线路板，所述外壳和所述线路板构成硅电容麦克风的保护结构，所述保护结构内部安装有MEMS声电转换芯片，所述保护结构上设有连通所述MEMS声电转换芯片外部空间的声孔，其特征在于：所述保护结构内部的线路板表面上安装有包括一个平坦部和一个凸起部的盖子，所述盖子的周边和所述线路板表面密闭结合，所述凸起部内部空间形成一个空腔，所述平坦部上设置有至少一个透气孔，所述透气孔上方的所述平坦部上安装有所述MEMS声电转换芯片，所述盖子底面和所述线路板表面的结合部设置有连通所述透气孔和所述空腔的透气通道，所述凸起部上安装有集成电路芯片。
2.根据权利要求1所述的增大后腔的硅电容麦克风，其特征在于：所述凸起部形成的空腔内部的线路板上安装有电容或/和电阻。
3.根据权利要求1所述的增大后腔的硅电容麦克风，其特征在于：所述盖子电连接所述线路板上的接地电路。
4.根据权利要求1所述的增大后腔的硅电容麦克风，其特征在于：所述透气通道为在所述线路板上设置的凹槽。
5.根据权利要求1所述的增大后腔的硅电容麦克风，其特征在于：所述透气通道为在所述盖子平坦部上设置的凹槽。
6.根据权利要求1所述的增大后腔的硅电容麦克风，其特征在于：所述盖子与所述线路板表面之间设置有环形封闭层，由所述环形封闭层使得所述盖子与所述线路板表面之间形成缝隙，从而形成所述透气通道。
7.根据权利要求6所述的增大后腔的硅电容麦克风，其特征在于：所述平坦部的中心部位和所述线路板表面之间设置有支撑凸点。
8.根据权利要求1至7任一权利要求所述的增大后腔的硅电容麦克风，其特征在于：所述盖子的平坦部和凸起部是一体的，所述凸起部的边缘设有水平延伸部，所述水平延伸部和所述线路板表面结合在一起。
9.根据权利要求8所述的增大后腔的硅电容麦克风，其特征在于：所述透气孔为多个微型孔。
10.根据权利要求8所述的增大后腔的硅电容麦克风，其特征在于：所述盖子为金属盖子。
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