CN102118674A - 一种mems麦克风及其封装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种MEMS麦克风及其封装方法，其中MEMS麦克风包括线路板和与所述线路板固定连接的外壳，所述线路板与所述外壳的开口端结合在一起形成MEMS麦克风的封装结构，并且：线路板与所述外壳的开口端之间设置有环形绝缘粘结胶层，所述外壳的开口端表面、环形绝缘粘结胶层以及所述线路板上与所述外壳的开口端结合的位置三部分构成一电容器。本发明在外壳和线路板之间采用绝缘粘结胶，而不需要采用局限性较强、成本高昂并且粘结效果不好的导电胶；并且本发明的技术方案粘结工艺简单，降低了生产成本，有利于MEMS麦克风的大规模推广。
Description
技术领域
本发明涉及一种麦克风及其封装方法，尤其涉及一种MEMS麦克风及其封装方法。
背景技术
近年来，利用MEMS(微机电系统)工艺集成的MEMS麦克风开始被批量应用到手机、笔记本等电子产品中，这种麦克风的耐高温效果好，可以经受住SMT工艺的高温考验。这种产品的一般结构就是利用一个线路板和一个外壳构成一个腔体而成为MEMS麦克风的封装，在线路板的外表面上可以设置焊盘，用于固定MEMS麦克风并且电连接到外部电路，在腔体的内部安装有MEMS声学芯片，在麦克风的封装上设置有贯穿腔体内外且用于接收外界声音信号的声孔。为了避免MEMS麦克风受到外界电磁干扰的影响，一般设计是通过采用金属导电材料的外壳或者非金属材料设置上金属导电层来构成外壳，并且将外壳和线路板上的金属层导电连接在一起形成一个屏蔽腔来抵抗电磁干扰，例如专利文献1就公开了一种此类产品的结构。
专利文献1公开的一种硅麦克风的结构如图1和图2所示，MEMS麦克风的圆槽形金属外壳110通过两个激光临时焊点130焊接到安装有MEMS声学和ASIC芯片的一个方形线路板120上，然后用粘合剂140将外壳110和线路板120粘结在一起形成MEMS麦克风的封装结构。
这种结构首先利用临时焊点130将外壳和线路板初步固定并导电连接在一起，然后利用粘合剂140将二者之间机械连接在一起。显然这种结构的制造工艺较为复杂，不利于成本的控制。
另外还有一些设计直接用导电胶将外壳和线路板固定、粘结在一起，但是导电胶一般不具有太强的粘结性和牢固度，造成外壳和线路板之间的抗推拉力不够；如果用焊锡膏将外壳和线路板焊接在一起，则MEMS麦克风在应用到客户端产品时，还需要一个高温焊接的过程，在温度剧烈变化的过程中，焊锡膏容易融化并且受到MEMS麦克风内外部平衡的气流的冲击从而变形，MEMS麦克风甚至会产生漏气的不良影响。
鉴于此，需要一种既要抗电磁干扰效果良好、成本低廉，又能方便SMT安装，并且可靠性良好的MEMS麦克风。
专利文献1：中国发明专利公开第CN1933680号。
发明内容
为了实现上述发明目的，本发明提出以下解决方案。
本发明提供一种MEMS麦克风，包括线路板和与所述线路板固定连接的外壳，所述线路板与所述外壳的开口端结合在一起形成MEMS麦克风的封装结构，并且：线路板与所述外壳的开口端之间设置有环形绝缘粘结胶层，所述外壳的开口端表面、环形绝缘粘结胶层以及所述线路板上与所述外壳的开口端结合的位置三部分构成一电容器。
其中，线路板与所述外壳的开口端结合的位置设置有接地的环形导电层，外壳的开口端表面为环形导电表面。
另外，优选的是，所述外壳的开口端设置有弯折的翻边。
另外，优选的是，所述环形绝缘粘结胶层的厚度为5微米-50微米。
另外，优选的是，所述环形绝缘粘结胶层的厚度为10微米-50微米。
此外，优选的是，所述外壳为金属外壳。
此外，优选的是，所述粘结胶层为低温粘结胶。
此外，优选的是，所述粘结胶层为环氧树脂胶。
另一方面，本发明还提供一种MEMS麦克风的封装方法，该MEMS麦克风包括线路板和与所述线路板固定连接的外壳，该方法包括如下步骤：
S1：在线路板与所述外壳的开口端之间设置环形绝缘粘结胶层；
S2：使外壳的开口端表面、环形绝缘粘结胶层以及所述线路板上与所述外壳的开口端结合的位置三部分构成一电容器。
其中，优选的，在步骤S2中，进一步包括如下步骤：
在所述线路板上与所述外壳的开口端结合的位置设置接地的环形导电层；
将所述外壳的开口端表面设置为环形导电表面。
此外，优选的是，在步骤S2中，进一步包括：在外壳的开口端设置弯折的翻边的步骤。
此外，优选的是，所述环形绝缘粘结胶层的厚度为10微米-50微米。
根据如上所述的MEMS麦克风及封装方法，在线路板与槽形外壳的开口端结合在一起以后，环形绝缘粘结胶层成为外壳开口端环形导电层与线路板表面的接地环形导电层之间的介质，从而，二者形成一个电容器，在外界电磁信号传输到导电外壳时，由于外壳开口端与线路板表面形成了一个电容器，交流信号通过此电容器传输到线路板表面的接地环形金属层上，最终被MEMS麦克风的接地电极吸收，并不会影响到MEMS麦克风。
并且，本发明在外壳和线路板之间采用绝缘粘结胶，可以采用各种粘结性能较好的材料，不需要采用局限性较强、成本高昂并且粘结效果不好的导电胶；本发明的技术方案粘结工艺简单，降低了生产成本，有利于MEMS麦克风的大规模推广。
附图说明
通过下面结合附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。
图1是表示以往的MEMS麦克风的结构示意图；
图2是表示以往的MEMS麦克风的分解示意图；
图3是表示本发明的第一实施例涉及的MEMS麦克风的结构示意图；
图4是表示本发明中的方形线路板的结构示意图；
图5是表示本发明的第二实施例涉及的MEMS麦克风的结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的描述。
第一实施例：
图3是表示本发明的第一实施例涉及的MEMS麦克风的具体结构的示意图。如图3所示，本发明涉及的MEMS麦克风，包括一个方槽形外壳1和一个方形线路板3，所述外壳1的开口端11和方形线路板3粘结在一起形成MEMS麦克风的方形腔体，在腔体内设置有一个可以将声音信号转换为电信号的MEMS声学芯片2和一个用于放大电信号的ASIC 4。外壳1上设置有用于接收外部声音信号的声孔5。并且：线路板3上与外壳1的开口端11结合的位置设置有接地的环形导电层31，外壳的开口端11的表面设置为环形导电表面，线路板3与外壳1的开口端11之间设置有环形绝缘粘结胶层6。
其中方形线路板3的结构如图3所示，接地的环形导电层31设置在线路板3上的周边位置，便于与外壳1契合粘接。
通过这种设计，在线路板3与外壳1的开口端11通过环形绝缘粘结胶层6结合在一起，环形绝缘粘结胶层6成为外壳1的开口端11与线路板3表面的接地环形导电层31之间的介质，从而，二者形成一个电容器，在外界电磁信号传输到导电外壳时，由于外壳开口端与线路板表面形成了一个电容器，交流信号通过此电容器传输到线路板表面的接地环形金属层上，最终被MEMS麦克风的接地电极吸收，并不会影响到MEMS麦克风。
需要说明的是，在本实施例中，是利用在线路板3上设置接地环形导电层、在外壳的开口端的表面设置环形导电表面以及中间的环形绝缘粘接胶层形成电容器，但还可以其他的方式在环形绝缘粘接胶层的两侧形成导电的表面，从而结合形成电容器结构，比如增加环形金属垫片、表面金属化或者半金属化等方式，只要能以用于粘接外壳和线路板的环形绝缘粘接胶层为介质形成电容器即可。
一般业内对于电磁干扰屏蔽的要求都是必须导电连接，而本发明创造则利用一个自然形成的电容器来实现电磁干扰信号的接地，这样不仅避免了高温焊接对MEMS麦克风产生的不良影响，也避免了由于导电胶的粘结性和牢固度不足所造成外壳和线路板之间的抗推拉力不够的缺陷；并且抗电磁干扰效果良好，而且绝缘粘合剂的成本低廉，其对粘接工艺的要求也比导电胶简单，更加方便SMT安装。
本实施案例中，外壳优选为金属外壳，实际上，也可以采用绝缘材质例如树脂材料的外壳，在外壳表面或者内部设置金属层形成屏蔽结构。
本实施案例中，粘结胶层优选采用低温粘结胶，能够避免高温粘接对MEMS麦克风产生的不良影响，并且可以使得外壳与线路板之间结合时的工艺简单。更优选环氧树脂胶，其低温下粘结性能好，并且粘结固定后不会受高温冲击的影响，适合MEMS麦克风的后期安装应用要求。
本实施案例中，粘结胶层的厚度优选为5微米-100微米，本发明创造的设计人经过多次验证，得出在此厚度下可以实现本发明创造的效果；此外，粘结胶层的厚度为10微米-50微米能够得到更加良好的抗电磁干扰效果，并且此厚度下的粘结工艺较为容易实现。
第二实施例：
图5是表示本发明的第二实施例涉及的MEMS麦克风的具体结构的示意图。如图5所示，MEMS麦克风，包括一个槽形外壳1和一个线路板3，外壳1的开口端11和线路板3粘结在一起形成MEMS麦克风的腔体，在腔体内设置有一个可以将声音信号转换为电信号的MEMS声学芯片2和一个用于放大电信号的ASIC 4。外壳1上设置有用于接收外部声音信号的声孔5。并且：线路板3与外壳1的开口端11结合的位置设置有接地的环形导电层31，外壳的开口端11的表面设置为环形导电表面，线路板3与外壳1的开口端11之间设置有用于粘接外壳1和线路板3的环形绝缘粘结胶层6。
与第一实施例不同的是，MEMS麦克风外壳1的开口端11设置有向外弯折的翻边12。这种设计可以使得外壳1的开口端11与线路板3之间的接触面积增大，相应增大了粘接面积，可以使得产品的机械结构更加牢度、降低粘结工艺难度，另外也能够使得抗电磁干扰效果更好。
本第二实施例同样在线路板3与外壳1的开口端11通过环形绝缘粘结胶层6结合在一起并形成一个电容器，环形绝缘粘结胶层6成为外壳1的开口端11与线路板3表面的接地环形导电层31之间的介质，在外界电磁信号传输到导电外壳时，用一个自然形成的电容器来实现电磁干扰信号的接地，交流信号通过此电容器传输到线路板表面的接地环形金属层上，最终被MEMS麦克风的接地电极吸收，并不会影响到MEMS麦克风。
同样，更进一步的是，这样的设计不仅避免了高温焊接对MEMS麦克风产生的不良影响，也避免了由于导电胶的粘结性和牢固度不足的限制所造成外壳和线路板之间的抗推拉力不够的缺陷；并且这种利用电容器导电的抗电磁干扰效果良好，而且绝缘粘合剂的成本低廉，其对粘接工艺的要求也比导电胶简单，更加方便SMT安装。
本实施案例中，外壳同样优选为金属外壳，也可以采用绝缘材质例如树脂材料的外壳，在外壳表面或者内部设置金属层形成屏蔽结构。
粘结胶层优选采用低温粘结胶，可以使得外壳与线路板之间结合时的工艺简单。更优选环氧树脂胶，其低温下粘结性能好，并且粘结固定后不会受高温冲击的影响，适合MEMS麦克风的后期安装应用要求。
粘结胶层的厚度优选为5微米-100微米，在此厚度下可以实现本发明创造的效果；更优选的是，粘结胶层的厚度设定为10微米-50微米，这一厚度能够得到更加良好的抗电磁干扰效果，并且此厚度下实施的粘结工艺更为容易实现。
此外，在上述各实施例中，MEMS麦克风的声孔5的位置并非局限于外壳或者线路板的某一特定位置，也并非限定于仅设置一个，其位置和数量都可以根据MEMS麦克风产品的实际需求灵活确定。
另外，本发明还提供一种用于封装上述实施例中所提供的MEMS麦克风的封装方法，包括如下步骤：
S1：在线路板与所述外壳的开口端之间设置环形绝缘粘结胶层；
S2：使外壳的开口端表面、环形绝缘粘结胶层以及所述线路板上与所述外壳的开口端结合的位置三部分构成一电容器。
其中，在步骤S2中，进一步包括如下步骤：
在线路板上与所述外壳的开口端结合的位置设置接地的环形导电层；
将外壳的开口端表面设置为环形导电表面。
这样，外壳开口端表面的环形导电表面、环形绝缘粘结胶层以及线路板上的接地环形导电层就形成了一个电容器。在外界电磁信号传输到导电外壳时，交流信号通过此电容器传输到线路板表面的接地环形金属层上，最终被MEMS麦克风的接地电极吸收，并不会影响到MEMS麦克风。
另外，为了增大外壳的开口端与线路板之间的接触面积，相应增大粘接面积，在步骤S2中，进一步包括：在外壳的开口端设置弯折的翻边的步骤。这样可以使得产品的机械结构更加牢度、降低粘结工艺难度，另外也能够使得抗电磁干扰效果更好。
在该方法的一个优选实施例中，将环形绝缘粘结胶层的厚度设定为10微米-50微米，这一厚度能够得到更加良好的抗电磁干扰效果，并且此厚度下实施的粘结工艺更为容易实现。
在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进和变形，都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更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (12)
1.一种MEMS麦克风，包括线路板(3)和与所述线路板固定连接的外壳(1)，所述线路板与所述外壳的开口端(11)结合在一起形成MEMS麦克风的封装结构，其特征在于，
所述线路板与所述外壳的开口端之间设置有环形绝缘粘结胶层(6)，所述外壳的开口端(11)表面、环形绝缘粘结胶层(6)以及所述线路板(3)上与所述外壳的开口端结合的位置三部分构成一电容器。
2.按照权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述线路板(3)上与所述外壳的开口端结合的位置设置有接地的环形导电层(31)，所述外壳的开口端(11)表面为环形导电表面。
3.按照权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述外壳的开口端(11)设置有弯折的翻边(12)。
4.按照权利要求2或3所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述环形绝缘粘结胶层的厚度为5微米-100微米。
5.按照权利要求2或3所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述环形绝缘粘结胶层的厚度为10微米-50微米。
6.按照权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述粘结胶层为低温粘结胶。
7.按照权利要求2或3所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述粘结胶层为环氧树脂胶。
8.按照权利要求2或3所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述外壳(1)为金属外壳。
9.一种MEMS麦克风的封装方法，该MEMS麦克风包括线路板和与所述线路板固定连接的外壳，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1：在线路板与所述外壳的开口端之间设置环形绝缘粘结胶层；
S2：使外壳的开口端表面、环形绝缘粘结胶层以及所述线路板上与所述外壳的开口端结合的位置三部分构成一电容器。
10.如权利要求9所述的封装方法，其特征在于在步骤S2中，进一步包括如下步骤：
在所述线路板上与所述外壳的开口端结合的位置设置接地的环形导电层；
将所述外壳的开口端表面设置为环形导电表面。
11.如权利要求9所述的封装方法，其特征在于在步骤S2中，进一步包括：在外壳的开口端设置弯折的翻边的步骤。
12.如权利要求9至11中任一项所述的封装方法，其特征在于
所述环形绝缘粘结胶层的厚度为10微米-50微米。
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