CN104760924A - 一种mems麦克风芯片及其封装结构、制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MEMS麦克风芯片及其封装结构、制造方法，包括衬底以及形成在衬底中部的空腔，在衬底的上端设置有背极、振膜，其中，在衬底上还设置有防尘层，防尘层上设置有多个供声音流通的通孔。本发明的MEMS麦克风芯片，可以防止异物进入到振膜等部件上；将该MEMS麦克风芯片安装到具体的封装结构后，不再需要在电路板上或者电路板与MEMS麦克风芯片之间设置另外的防尘结构，从而降低了整个封装结构的高度。另外，当MEMS麦克风芯片、其封装结构处于高空坠落、高声压或其它高加速度振动时，防尘层可以缓冲进入至振膜中的高压气流，从而可以防止高压气流对振膜造成的损害。将防尘层集成在MEMS麦克风芯片上，还简化了麦克风封装结构的组装工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种麦克风，更具体地，涉及一种基于微机电系统工艺的麦克风芯片；本发明还涉及一种MEMS麦克风芯片的封装结构及其制造方法。
背景技术
MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，其中的振膜、背极板是MEMS麦克风中的重要部件，振膜、背极板构成了集成在硅晶片上的电容器，实现声电的转换。
近年来，随着科学技术的发展，手机、笔记本电脑等电子产品的体积在不断减小，而且人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，这就要求与之配套的电子零部件的体积也必须随着减小。
现有的麦克风封装结构，为了防止异物从声孔进入至声腔结构中，通常会在声口的位置增加一防尘结构，例如在电路板的外侧，或者在电路板和麦克风之间增加一层防尘部件。这样的结构设计，使得封装结构整体高度增加，不利于现代工业的轻薄化发展。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种MEMS麦克风芯片的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种MEMS麦克风芯片，包括衬底以及形成在衬底中部的空腔，在所述衬底的上端设置有背极、振膜，其中，在所述衬底上还设置有防尘层，所述防尘层上设置有多个供声音流通的通孔。
优选地，所述防尘层设置在衬底的空腔内。
优选地，所述防尘层设置在衬底上端位于背极、振膜外侧的位置。
优选地，所述防尘层通过侧壁部连接在衬底的上端。
优选地，所述防尘层有两层，一层设置在衬底的空腔内，一层设置在衬底上端位于背极、振膜外侧的位置。
优选地，所述防尘层为硅材料。
本发明还提供了一种MEMS麦克风的封装结构，包括上述的MEMS麦克风芯片。
优选地，包括具有声孔的电路板，所述MEMS麦克风芯片安装在电路板上与声孔对应的位置，还包括安装在电路板上的放大器芯片；所述MEMS麦克风芯片和放大器芯片通过引线电连接在一起。
本发明还提供了一种MEMS麦克风芯片的制造方法，包括以下步骤：
a)在第一衬底上贴合一层防尘层；
b)在防尘层的上方贴合第二衬底；
c)在第一衬底、第二衬底上刻蚀出空腔。
优选地，在所述步骤a)之前或步骤c)之后还包括在防尘层上打孔的步骤。
本发明的MEMS麦克风芯片，在衬底上设置防尘层，可以防止异物进入到振膜等部件上，对振膜起到很好的防护作用。将该MEMS麦克风芯片安装到具体的封装结构后，不再需要在电路板上或者电路板与MEMS麦克风芯片之间设置另外的防尘结构，从而降低了整个封装结构的高度。另外，当MEMS麦克风芯片、其封装结构处于高空坠落、高声压或其它高加速度振动时，防尘层可以缓冲进入至振膜中的高压气流，从而可以防止高压气流对振膜造成的损害。将防尘层集成在MEMS麦克风芯片上，还简化了麦克风封装结构的组装工艺。
本发明的发明人发现，在现有技术中，电路板外侧或电路板与MEMS麦克风芯片之间会设置一层防尘层，不利于产品的轻薄化发展。因此，本发明所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本发明是一种新的技术方案。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明封装结构的俯视图。
图2是图1中沿A-A位置的剖面图。
图3是本发明另一实施方式中封装结构的俯视图。
图4是图3中沿B-B位置的剖面图。
图5是本发明中第一衬底、防尘层、第二衬底的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
参考图1、图2，本发明公开的一种MEMS麦克风芯片，包括衬底7，该衬底7可以是硅材料制成，其主要为整个MEMS麦克风芯片提供支撑。在所述衬底7的中部形成有空腔或背腔，例如可以通过体硅腐蚀或刻蚀的方式形成。在所述衬底7的上端设置有背极、振膜5等部件，在具体制作的时候，在衬底7上制作绝缘层、牺牲层、振膜、背极等，然后通过刻蚀、腐蚀等方式形成振膜在上、背极在下或者背极在上、振膜在下的电容式结构。
本发明的MEMS麦克风芯片，在所述衬底7上还设置有例如硅材料制作的防尘层6，该防尘层6可将背极、振膜5与外界隔开，其中，防尘层6上设置有多个通孔，以便声音流入，驱动振膜5发生振动。
在本发明一个具体的实施方式中，所述防尘层6设置在衬底7的空腔内，参考图1、图2。在衬底7的内腔中设置防尘层6，可以防止异物从衬底7的下端进入到振膜5等部件上；将该MEMS麦克风芯片安装到具体的封装结构后，不再需要在电路板上或者电路板与MEMS麦克风芯片之间设置另外的防尘结构，从而降低了整个封装结构的高度。另外，当MEMS麦克风芯片、其封装结构处于高空坠落、高声压或其它高加速度振动时，防尘层6可以缓冲进入至振膜5中的高压气流，从而可以防止高压气流对振膜造成的损害。将防尘层6集成在MEMS麦克风芯片上，还简化了麦克风封装结构的组装工艺。
在本发明另一实施方式中，所述防尘层6设置在衬底7上端位于背极、振膜5外侧的位置，参考图3、图4。为了使防尘层6离背极、振膜5具有一定的高度，所述防尘层6通过侧壁部9连接在衬底7的上端。该位置设置的防尘层6，在进行加盖封装之前的工序中，可以防止异物从上端掉落至振膜5上，从而大大减少了产品封装过程中由异物引起的产品失效。
在本发明一个优选的实施方式中，所述防尘层6设置两层，一层设置在衬底7的空腔内，一层设置在衬底7上端位于背极、振膜5外侧的位置。也就是说，在背极、振膜5的两侧均设置防尘层6，将背极、振膜5与外侧环境完全隔离开。
本发明还提供了一种MEMS麦克风的封装结构，包括具有声孔8的电路板1、盖体(视图未给出)，以及由电路板1和盖体包围起来的封闭空间，其中，该盖体也可以是呈平板状，此时，还需要设置一侧壁部将盖体支撑在电路板1上，共同形成麦克风的外部封装结构。所述MEMS麦克风芯片安装在电路板1上与声孔8对应的位置，使得声音可以从声孔8进入，从而驱动MEMS麦克风芯片上的振膜5进行振动，将声音信号转变为电信号。MEMS麦克风芯片与电路板1之间采用密封胶4进行密封，以形成封闭的声腔结构。本发明的封装结构，还包括安装在电路板1上的放大器芯片2；所述MEMS麦克风芯片和放大器芯片2通过引线3电连接在一起，通过放大器芯片2，将MEMS麦克风芯片传递过来的电信号进行放大，以便后续处理。
本发明还提供了一种MEMS麦克风芯片的制造方法，包括以下步骤：
a)在第一衬底7a上贴合一层防尘层6，参考图5。
b)在防尘层6的上方贴合第二衬底7b，从而将防尘层6夹持在第一衬底7a与第二衬底7b之间；
c)在第一衬底7a、第二衬底7b上刻蚀出空腔，从而形成了连接在衬底7空腔中防尘层6。
优选的是，在所述步骤a)之前或步骤c)之后还包括在防尘层6上打孔的步骤。也就是说，可以先在防尘层6上打孔，然后将其贴合在第一衬底7a上。也可以是在步骤c)形成空腔后，再进行打孔。
其中，在衬底7上形成背极、振膜5的步骤属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种MEMS麦克风芯片，其特征在于：包括衬底(7)以及形成在衬底(7)中部的空腔，在所述衬底(7)的上端设置有背极、振膜(5)，其中，在所述衬底(7)上还设置有防尘层(6)，所述防尘层(6)上设置有多个供声音流通的通孔。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于：所述防尘层(6)设置在衬底(7)的空腔内。
3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于：所述防尘层(6)设置在衬底(7)上端位于背极、振膜(5)外侧的位置。
4.根据权利要求3所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于：所述防尘层(6)通过侧壁部(9)连接在衬底(7)的上端。
5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于：所述防尘层(6)有两层，一层设置在衬底(7)的空腔内，一层设置在衬底(7)上端位于背极、振膜(5)外侧的位置。
6.根据权利要求1至5任一项所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于：所述防尘层(6)为硅材料。
7.一种MEMS麦克风的封装结构，包括如权利要求1至6任一项所述的MEMS麦克风芯片。
8.根据权利要求7所述的封装结构，其特征在于：包括具有声孔(8)的电路板(1)，所述MEMS麦克风芯片安装在电路板(1)上与声孔(8)对应的位置，还包括安装在电路板(1)上的放大器芯片(2)；所述MEMS麦克风芯片和放大器芯片(2)通过引线(3)电连接在一起。
9.一种MEMS麦克风芯片的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)在第一衬底(7a)上贴合一层防尘层(6)；
b)在防尘层(6)的上方贴合第二衬底(7b)；
c)在第一衬底(7a)、第二衬底(7b)上刻蚀出空腔。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于：在所述步骤a)之前或步骤c)之后还包括在防尘层(6)上打孔的步骤。
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