CN102932720A - Mems麦克风 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种MEMS麦克风，包括印刷电路板、MEMS芯片、设置于芯片上的振膜、音孔，上述印刷电路板或MEMS芯片上设置有横跨在所述振膜上方的金属线。本发明采用固定在焊盘上的金属线，横跨于振膜上方，能够简单有效地保护MEMS芯片，减少MEMS芯片振膜的破损风险，提高MEMS麦克风的可靠性，延长MEMS麦克风的使用寿命。

Description

MEMS麦克风

技术领域

本发明涉及麦克风技术领域，特别地，涉及一种MEMS麦克风。

背景技术

MEMS麦克风是采用微机电系统（Microelectromechanical Systems，MEMS）工艺制作的microphone。

这种新型麦克风内含两个芯片―MEMS芯片和专用集成电路(ASIC)芯片，两枚芯片封装在一个表面贴装器件封装体中。MEMS芯片包括一个刚性穿孔背电极和一片用作电容器的弹性硅膜。该弹性硅膜将声波转换为电容变化。ASIC芯片用于检测电容变化，并将其转换为电信号输出。

MEMS麦克风与传统电容式麦克风（ECM）相比，不仅具有很好的声学性能，还具有较高的信噪比和一致性较好的敏感度，并且在不同温度下的性能都十分稳定。MEMS麦克风的另一突出优点是功耗很低，平均只有70μW，工作电压范围1.5V～3.3V。而且，MEMS麦克风相对于传统ECM麦克风更易于组合成麦克风阵列，且稳定性很高，结合后端的语音算法，麦克风阵列能够实现通话的指向性和提高通话质量。目前Windows Vista已经内置了麦克风阵列的算法，因此各大笔记本厂家都在争相寻找高质量的MEMS麦克风，从而提高其视频通话中的语音传输质量。

基于上述特性，MEMS麦克风具有非常广泛的用途，既可用于智慧型手机，也可用于消费类电子产品、笔记本电脑以及医疗设备(如助听器)，还可应用于汽车行业(如免提通话装置)。甚至是将其应用于工业领域，例如用声波传感器监控设备运转。

MEMS麦克风分前进音和零高度两种结构，对于零高度产品，MEMS芯片正对音孔，没有保护装置，外部声(气)压直接施加在MEMS芯片上。但MEMS麦克风内部的关键性器件—MEMS芯片即振动组件上的振膜材料为既薄又脆弱的单晶或多晶硅结构，在较大声或气压冲击下会发生过度形变而破碎，由此会导致整个麦克风因振动组件损坏而无声音信号输出。另外，由于振膜材料为既薄又脆弱的单晶或多晶硅，在生产过程中，均会由于MEMS芯片破损造成一定的资源浪费，甚至会影响到产品的用户体验。以上现状为目前MEMS麦克风领域普遍存在的可靠性问题，也是MEMS芯片亟需解决的一个难题。

总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够降低MEMS芯片的损坏机率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种MEMS麦克风，其包含的MEMS芯片能够得到有效保护，减小MEMS芯片的破损风险。

为了解决上述问题，一方面提供了一种MEMS麦克风，包括印刷电路板、MEMS芯片、设置于芯片上的振膜、音孔，上述印刷电路板或MEMS芯片上设置有横跨在上述振膜上方的金属线。

优选的，上述印刷电路板或MEMS芯片上设置有至少一条横跨上述振膜的金属线。

优选的，上述印刷电路板或MEMS芯片上设置有至少两条金属线交叉横跨于上述振膜上方。

优选的，上述印刷电路板或MEMS芯片上预留有焊盘，用于固定上述金属线。

优选的，上述金属线具体为金线。

优选的，上述金属线的下切面与上述振膜的垂直距离不大于40微米。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下优点：

本发明采用固定在焊盘上的金属线，横跨于振膜上方，能够简单有效地保护MEMS芯片，减少MEMS芯片振膜的破损风险，提高MEMS麦克风的可靠性，延长MEMS麦克风的使用寿命。

附图说明

图1是本发明MEMS麦克风实施例一的俯视图；

图2是本发明MEMS麦克风实施例一的剖视图；

图3是本发明MEMS麦克风实施例二的俯视图；

图4是本发明MEMS麦克风实施例二的剖视图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参照图1所示的本发明MEMS麦克风实施例一的俯视图和图2所示的本发明MEMS麦克风实施例一的剖视图，MEMS麦克风实施例一包括：印刷电路板（PCB）1、MEMS芯片2、设置于芯片上的振膜3和音孔（图中未示出）。其中，在印刷电路板1上设有两个焊盘4。两个焊盘4分别设置于芯片2的左侧和右侧，两条金属线5交叉横跨于芯片2上方，每条金属线的两端分别固定在焊盘4上。由于振膜3设置于芯片2上，所以两条金属线5也交叉横跨于振膜3的上方。由于MEMS芯片上的振膜材料为脆弱的单晶或多晶硅，为了能够有效保护芯片上的振膜，同时又不影响振膜的振动，金属线与振膜之间的距离是一个很重要的参数，在本发明中，设置金属线的下切面与静止振膜的垂直距离不大于40微米。

本发明的设计原理是，在较大声压或气压下，振膜3发生较大形变，横跨在振膜3上方的金属线5可以防止振膜3发生过度形变或破损形变，即振膜3仅能在一定范围内形变，若超出此范围则碰触金线且被金线限制，通过这种方式保护振膜。

另外，本发明还提供了一种MEMS麦克风的优选实施例，下面结合图3和图4进行详细说明。

图3和图4分别示出了本发明MEMS麦克风实施例二的俯视图和剖视图，本发明MEMS麦克风实施例二的结构包括：印刷电路板（PCB）1、MEMS芯片2、设置于芯片上的振膜3和音孔（图中未示出）。其中，在MEMS芯片2上设计有多个焊盘7，两条金属线8交叉横跨于振膜3上方，每条金属线的两端固定在MEMS芯片的焊盘7上。金属线横跨在振膜3上方。为起到很好的保护效果，金线下切面距离振膜的垂直距离需控制在40um以内。

本发明实施例二，在MEMS芯片上设计多个焊盘7，用于固定金属线的两端，使金属线横跨在振膜上方，限制振膜的振幅以达到保护作用，相较于实施例一把金属线固定在PCB上，缩短了金属线的长度，不仅更节省而且更坚固。使振膜可靠性更稳定，让产品适应更严酷的使用环境。

在本发明实施例中，上述金属线可以是金、银、铜等金属线。考虑到焊接的牢固程度，本发明优选采用金线。此外，在本发明实施例中，可以采用一条金属线横跨于振膜上方保护振膜，也可以采用多条金属线交叉横跨于振膜3的上方，保护振膜。

综上所述，使用本发明提供的MEMS麦克风，在较大声压或气压下，振膜发生较大形变，横跨在振膜上方的金属线可以防止振膜发生过度形变或破损形变，即振膜仅能在一定范围内形变，若超出此范围则碰触金属线且被金属线限制，通过这种方式保护振膜。另外，为了检验本发明振膜保护方案的可靠性，通过正对音孔吹击的方法对本发明提供的MEMS麦克风进行验证，结果显示：因振膜破损造成的产品失效率可以降低70%。可见，本发明采用的金属线保护设计可增强MEMS振膜的牢固度及产品使用可靠性，使产品适合各种严酷的使用环境，延长使用寿命，增强了MEMS麦克风的用户体验。另外，在产线生产过程中，金属线焊接作为MEMS麦克风生产的一道工序，极大地降低了工艺操作难度，与其他保护措施相比，可以有效地降低生产成本。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的一种MEMS麦克风，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种MEMS麦克风，包括印刷电路板、MEMS芯片、设置于芯片上的振膜、音孔，其特征在于，所述印刷电路板或MEMS芯片上设置有横跨在所述振膜上方的金属线。

2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述印刷电路板或MEMS芯片上设置有至少一条横跨所述振膜的金属线。

3.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述印刷电路板或MEMS芯片上设置有至少两条金属线交叉横跨于所述振膜上方。

4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述印刷电路板或MEMS芯片上预留有焊盘，用于固定所述金属线。

5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述金属线具体为金线。

6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述金属线的下切面与所述振膜的垂直距离不大于40微米。

Images