CN101381069A - 利用以金属或导电物质包住内壁的陶瓷封装的电容麦克风 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电容麦克风，该电容麦克风包括：基板，该基板的上部安装有MEMS麦克风芯片及电路部；环形的封装，该封装安装在上述基板的上部，并包住上述MEMS麦克风芯片及电路部；环形的插入部，该插入部附着于上述封装的内壁，并由导电性物质制作而成；以及上板，该上板将上述封装完全覆盖，并贯穿有可使声音通过的声孔。并且，本发明还公开了一种电容麦克风，该电容麦克风包括：基板，该基板的上部安装有MEMS麦克风芯片及电路部；封装，该封装安装在上述基板的上部，并覆盖上述MEMS麦克风芯片及电路部，贯穿有可使声音通过的声孔；以及插入部，该插入部附着于上述封装的内壁，并由导电性物质制作而成。

Description

利用以金属或导电物质包住内壁的陶瓷封装的电容麦克风
技术领域
本发明涉及电容麦克风。具体地说，本发明涉及如下技术：在电容麦克风的陶瓷封装内侧面插入金属或其它导电性物质，将电波接地(Ground)，从而减少ESD(Electro Static Discharge：静电放电)效应及EMI(Electro Magnetic Interference：电磁干扰)效应。
背景技术
一般麦克风是将音频能源转换为电能的转换器。麦克风大体分为电动麦克风(Electro dynamic Microphone)和电容麦克风(CondenserMicrophone)。
在此，电动麦克风利用感应电动势，麦克风内部具有能够形成一定磁场的磁铁以及与振动板相连并在磁场内部流动的线圈。该电动麦克风根据如下原理制作：测定线圈因振动而在磁场内部晃动时产生的感应电动势，将该感应电动势转换为电信号。但是，电动麦克风具有坚固的机械特性，所以适合于在恶劣环境下使用，但由于需要在麦克风内部收容磁铁，因此存在很难实现小型化、灵敏性特性差、反应速度慢的问题。
另一方面，电容麦克风利用电容器原理，具有对立的平板电极。并且，该电容麦克风根据如下原理制作：平板电极之中一侧为振动板，振动板借助声音进行振动时，电容器的电容改变，积蓄电荷也随之改变，其结果是流过基于声音变化的电流。这种电容麦克风比较容易实现小型化，灵敏性特性及反应速度优秀。
为了制作电容麦克风，需要将电源供给到振动板和背极板之中的某一个，以形成电场。以往使用了将电源供给到背极板的方法，但最近开发出了利用积蓄电荷的驻极体(Electret)而无需电源的电容麦克风。
这种电容麦克风的特征在于，使用几乎永久积蓄电荷的驻极体来替代偏压电源，形成静电场。使用驻极体的电容麦克风被称为驻极体电容麦克风(Electret Condenser Microphone:以下称为“ECM”)。
另一方面，最近为了实现微细装置的集成化而使用MEMS(MicroElectro Mechanical System：微机电系统)技术。MEMS技术是利用应用了半导体工艺尤其是集成电路技术的微机械加工(Micro Machining)技术制作μm级单位的超小型传感器或驱动器(Actuator)及机电结构的技术。利用这种微机械加工技术制作的微机电系统芯片麦克风通过超精密微加工可以实现小型化、高性能化、多功能化、集成化，具有可提高稳定性及可靠性的优点。
利用上述微机械加工技术制作的MEMS芯片麦克风需要进行电驱动和信号处理，因此需要与包括其它集成电路(IC)半导体芯片器件的电路部一起封装。但是，用陶瓷制作该封装时，由于陶瓷具有非导电性，所以在电或音频方面存在问题。从电子设备附带发生的电波影响设备自身或其它设备动作的现象被称为EMI效应，从物体放出静电的现象被称为ESD效应。利用陶瓷封装的电容麦克风存在产生这些EMI效应及ESD效应的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，本发明涉及如下技术：在电容麦克风的陶瓷封装内侧面插入金属或其它导电性物质，将从电容麦克风发生的电波接地，从而减少ESD效应及EMI效应。
本发明公开了一种电容麦克风，该电容麦克风包括：基板，该基板的上部安装有MEMS麦克风芯片及电路部；环形(ring)的封装，该封装安装在上述基板的上部，并包住上述MEMS麦克风芯片及电路部；环形的插入部，该插入部附着于上述封装的内壁，并由导电性物质制作而成；以及上板，该上板将上述封装完全覆盖，并且该上板贯穿有可使声音通过的声孔。
并且，本发明还公开了一种电容麦克风，该电容麦克风包括：基板，该基板的上部安装有微机电系统麦克风芯片及电路部；封装，该封装安装在上述基板的上部，并覆盖上述微机电系统麦克风芯片及电路部，且该封装贯穿有可使声音通过的声孔；以及插入部，该插入部附着于上述封装内壁，并由导电性物质制作而成。
而且，本发明公开了一种电容麦克风的制作方法，该制作方法包括：将微机电系统麦克风芯片及电路部安装在基板上的步骤；将内壁上附着有由导电性物质形成的插入部的封装覆盖在上述基板上的步骤；以及将上板覆盖到上述封装上的步骤，该上板将上述封装完全覆盖，并贯穿有可使声音通过的声孔。
最后，本发明还公开了一种电容麦克风的制作方法，该制作方法包括：将微机电系统麦克风芯片及电路部安装在基板上的步骤；以及将封装覆盖在上述基板上的步骤，该封装的内壁附着有由导电性物质形成的插入部，并且该封装贯穿有可使声音通过的声孔。
发明效果
在本发明的电容麦克风中，使用金属或导电性物质制作包住麦克风芯片及电路部的封装内壁或封装上板，从而具有提高了电容麦克风的电特性及音频特性的效果。尤其是，比起使用由陶瓷制作的封装内壁及封装上板，具有EMI效应及ESD效应减少的效果。
并且，本发明中使用耐热性强且适合于制作表面安装器件(SMD，Surface Mounted Devi ce)的陶瓷来制作基板，从而具有不会在工序中发生变形或结合特性减弱的问题的优点。
附图说明
图1是利用了本发明第一实施例的陶瓷封装的电容麦克风的截面图。
图2是利用了本发明第一实施例的陶瓷封装的电容麦克风的分解立体图。
图3是利用了本发明第二实施例的陶瓷封装的电容麦克风的截面图。
图4是利用了本发明第二实施例的陶瓷封装的电容麦克风的分解立体图。
附图标记说明
100:电容麦克风            110:上板
111:声孔                  120:封装
130:MEMS麦克风芯片        140:插入部
150:电路部                160:止流坎
170:电线                  180:基板
300:电容麦克风            310:声孔
320:封装                  330:MEMS麦克风芯片
340:插入部                350:电路部
360:止流坎                370:电线
380:基板
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明。
图1是利用了本发明第一实施例的陶瓷封装的电容麦克风的截面图。图2是利用了本发明第一实施例的陶瓷封装的电容麦克风的分解立体图。参照图1及图2，MEMS麦克风芯片130与电路部150一起进行封装。在此，MEMS麦克风芯片130起到将从外部流入的声源转换为电信号的作用。电信号沿着电线170传送到电路部150。电路部150起到如下作用：利用内部的IC芯片将接收到的电信号放大，并输出到外部。
在本发明中，MEMS麦克风芯片130及电路部150位于基板180上。这时，上述基板180由陶瓷制作而成。陶瓷具有耐热性，其热膨胀系数与构成MEMS麦克风芯片130及电路部150的硅及金属材料近似，所以不会在工序中发生变形或接合减弱的问题。
MEMS麦克风芯片130及电路部150通过芯片键合(Die-bonding)而附着在基板180上。用于芯片键合的粘合剂一般使用环氧树脂。并且，将电路部150安装在基板180上之后，为了保护电路部150，用环氧树脂封装(Encapsulation)电路部150。但是，环氧树脂这类粘合剂因粘性小，所以存在会流到不必要之处的问题。因此，在本发明中，在基板180上形成止流坎160，从而防止环氧树脂流到不必要的地方。
封装120的形状为无上部及下部的环形。并且，封装120的材料为陶瓷。陶瓷具有耐热性，其热膨胀系数与构成MEMS麦克风芯片130及电路部150的硅及金属材料近似，所以不会在工序中发生变形或接合减弱的问题。
封装120的内壁上附着有插入部140，该插入部140制作成封装120那样的无上部及下部的环形。插入部140的材料为金属或具有导电性的物质。金属或导电性物质与作为非导电性物质的陶瓷不同，由于通电，所以使MEMS麦克风芯片130中发生的电波接地。因此，与只使用非导电性陶瓷的封装相比，更多地减少EMI效应及ESD效应。
将附着有插入部140的封装120安装在基板180上部之后，用上板110覆盖封装120上部。上板110制作成能够沿着插入部140的周边与插入部140接触。并且，上板110制作成能够将封装120完全覆盖，使得封装120内部的声音不会漏泄。但是，上板110在MEMS麦克风芯片130上方贯穿有声孔111。声孔111起到从电容麦克风100外部将声音引入到封装结构100内部的作用。
上板110的材料与插入部140相同，采用金属或导电性物质。利用金属或导电性物质制作上板110时，将MEMS麦克风芯片130中发生的电波接地，从而与陶瓷电容麦克风中只使用非导电性陶瓷来制作封装相比，更多地减少EMI效应及ESD效应。并且，与利用金属或导电性物质制作封装120的情况相同，可提高电容麦克风封装的电特性及音频特性。
在以上的电容麦克风100中，不仅是以封装120和插入在封装内壁的插入部140相互紧贴的方式制作的情况，在以封装120和插入部140之间相隔一定间隔的方式制作的情况下，也可实现本发明的目的。并且，由于封装120和基板180采用相同的陶瓷材料制作，所以也可制作成一体。
另外，在第一实施例中，封装120和插入部140均为导电性物质且制作成一体的情况下，通过将电容麦克风中发生的电波接地，从而也能够实现减少ESD效应及EMI效应这一本发明的目的。
图3是利用了本发明第二实施例的陶瓷封装的电容麦克风的截面图。图4是利用了本发明第二实施例的陶瓷封装的电容麦克风的分解立体图。第二实施例具有与上述第一实施例大体相同的结构及效果，所以下面主要说明不同之处。
在第二实施例中，与第一实施例相同地在基板380上设有MEMS麦克风芯片330及电路部350，且在基板380上附着有止流坎360，使得环氧树脂不会流到不必要的地方。
封装320为侧面和上部封闭且仅有下部开口的形状。并且，封装320的材料为陶瓷。陶瓷具有耐热性，其热膨胀系数与构成MEMS麦克风芯片330及电路部350的硅及金属材料近似，不会在工艺中发生变形或接合减弱的问题。
在封装320内壁附着有插入部340，该插入部340与封装320相同地制作成侧面和上部封闭且仅有下部开口的形状。将插入部340和封装320结合之后，在MEMS麦克风芯片330上方贯穿声孔310。声孔310起到从电容麦克风300外部接收声音的作用。插入部340的材料为金属或具有导电性的物质。因此，通过将MEMS麦克风芯片330中发生的电波接地，从而与只使用非导电性陶瓷来制作封装的情况相比，更多地减少EMI效应及ESD效应。
在封装320内壁附着插入部340之后，在基板380上覆盖封装320。
在以上的电容麦克风300中，不仅是以封装320和插入在封装内壁的插入部340相互紧贴的方式制作的情况，在以封装和插入部之间相隔一定间隔的方式制作的情况下，也可实现本发明的目的。并且，由于封装320和基板380采用相同的材料、即陶瓷来制作，所以也可制作成一体。
另外，在第二实施例中，封装320和插入部340均为导电性物质且制作成一体的情况下，通过将电容麦克风发生的电波接地，也能够实现减少ESD效应及EMI效应这一本发明的目的。

Claims (21)

1、一种电容麦克风，其特征在于，该电容麦克风包括：
基板，该基板的上部安装有微机电系统麦克风芯片及电路部；
环形的封装，该封装安装在上述基板的上部，并包住上述微机电系统麦克风芯片及电路部；
环形的插入部，该插入部附着于上述封装的内壁，由导电性物质制作而成；以及
上板，该上板将上述封装完全覆盖，并贯穿有可使声音通过的声孔。
2、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述基板采用陶瓷材料制作而成。
3、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述封装采用陶瓷材料制作而成。
4、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述插入部采用金属材料制作而成。
5、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述上板采用导电性物质制作而成。
6、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，该电容麦克风还包括止流坎，该止流坎设在上述基板的上部，防止环氧树脂流到预定区域之外。
7、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述基板和上述封装制作为一体。
8、根据权利要求1至7中任一项所述的电容麦克风，其特征在于，上述封装和上述插入部之间相隔一定间隔。
9、根据权利要求1所述的电容麦克风，其特征在于，上述封装为导电性物质，并与上述插入部制作为一体。
10、一种电容麦克风，其特征在于，该电容麦克风包括：
基板，该基板的上部安装有微机电系统麦克风芯片及电路部；
封装，该封装安装在上述基板的上部，并覆盖上述微机电系统麦克风芯片及电路部，贯穿有可使声音通过的声孔；以及
插入部，该插入部附着于上述封装的内壁，并由导电性物质制作而成，贯通有可使声音通过的上述声孔。
11、根据权利要求10所述的电容麦克风，其特征在于，上述基板采用陶瓷材料制作而成。
12、根据权利要求10所述的电容麦克风，其特征在于，上述封装采用陶瓷材料制作而成。
13、根据权利要求10所述的电容麦克风，其特征在于，上述插入部采用金属材料制作而成。
14、根据权利要求10所述的电容麦克风，其特征在于，该电容麦克风还包括止流坎，该止流坎设在上述基板的上部，防止环氧树脂流到预定区域以外。
15、根据权利要求10所述的电容麦克风，其特征在于，上述基板和上述封装制作为一体。
16、根据权利要求10至15中任一项所述的电容麦克风，其特征在于，上述封装和上述插入部之间相隔一定间隔。
17、根据权利要求10所述的电容麦克风，其特征在于，上述封装为导电性物质，并与上述插入部制作为一体。
18、一种电容麦克风的制作方法，其特征在于，该制作方法包括：
将微机电系统麦克风芯片及电路部安装在基板上的步骤；
将内壁上附着有由导电性物质形成的插入部的封装安装在上述基板上的步骤；以及
将上板覆盖到上述封装上的步骤，该上板将上述封装完全覆盖，并贯穿有可使声音通过的声孔。
19、根据权利要求18所述的电容麦克风的制作方法，其特征在于，该制作方法还包括形成止流坎的步骤，该止流坎设于上述基板的上部，防止环氧树脂流到预定区域之外。
20、一种电容麦克风的制作方法，其特征在于，该制作方法包括：
将微机电系统麦克风芯片及电路部安装在基板上的步骤；以及
将封装覆盖在上述基板上的步骤，该封装的内壁附着有由导电性物质形成的插入部，并贯穿有可使声音通过的声孔。
21、根据权利要求20所述的电容麦克风的制作方法，其特征在于，
该制作方法还包括形成止流坎的步骤，该止流坎设于上述基板的上部，防止环氧树脂流到预定区域之外。
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