CN104822117A - 一种mems麦克风的封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种MEMS麦克风的封装结构，包括封装基板以及封装外壳，所述封装外壳设置在封装基板上并与封装基板形成密闭容腔，还包括供声音流入密闭容腔的声孔；所述封装外壳、封装基板、声孔共同构成了亥姆赫兹共振腔，所述亥姆赫兹共振腔内设有MEMS芯片、ASIC芯片；所述亥姆赫兹共振腔的至少部分内壁上设有吸音层。本发明的封装结构，在亥姆赫兹共振腔的内壁上设置有吸音层，该吸音层对高频声波具有一定的吸收能力，对低频声波的吸收较少，可以等效为一“低通滤波器”；通过对高频声波的吸收，可以对声波的高频幅值进行抑制，降低了亥姆赫兹共振腔的高频响应，也就是说，提高了声波的高频截止频率，提高了MEMS麦克风的工作带宽。

Description

一种MEMS麦克风的封装结构
技术领域
本发明涉及一种麦克风，属于声电转换领域，更具体地，涉及一种MEMS麦克风的封装结构。
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、背极板构成了电容器并集成在硅晶片上，实现声电的转换。
MEMS麦克风的封装结构如图1所示，MEMS芯片3和ASIC芯片2贴装在封装基板1上，通过打线将二者连接在一起，再将带有声孔5的封装外壳4贴装在封装基板1上，形成MEMS麦克风的前腔。该MEMS麦克风的前腔形成了亥姆赫兹共振腔，入射声波自声孔5进入MEMS麦克风的前腔，随着入射频率的增加，声波强度也会增强，当声波频率与亥姆霍兹共振腔的共振频率相同时，就会发生谐振现象，前腔内的声波强度会达到最强。图2为MEMS麦克风的频响曲线，MEMS麦克风的灵敏度随频率升高而提高，到达前腔的共振频率时，灵敏度会急剧增加。而高频的输出幅值的急剧增加则限制了MEMS麦克风的工作带宽。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种MEMS麦克风的封装结构的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种MEMS麦克风的封装结构，包括封装基板以及封装外壳，所述封装外壳设置在封装基板上并与封装基板形成密闭容腔，还包括供声音流入密闭容腔的声孔；所述封装外壳、封装基板、声孔共同构成了亥姆赫兹共振腔，所述亥姆赫兹共振腔内设有MEMS芯片、ASIC芯片；所述亥姆赫兹共振腔的至少部分内壁上设有吸音层。
优选地，所述吸音层设置在封装外壳顶部和/或侧部的内壁上。
优选地，所述吸音层设置在封装基板的内壁上。
优选地，所述吸音层为网状结构。
优选地，所述吸音层以涂覆的方式设置。
优选地，所述吸音层为聚酰亚胺。
优选地，在所述封装外壳的声孔处还设置有覆盖声孔的透音层。
优选地，在所述ASIC芯片的表面还设有吸音层。
优选地，所述MEMS芯片、ASIC芯片设置在封装基板上；所述声孔设置在封装外壳上。
优选地，所述封装外壳呈平板状，还设置有将封装外壳支撑在封装基板上的侧壁部。
本发明的封装结构，在亥姆赫兹共振腔的内壁上设置有吸音层，该吸音层对高频声波具有一定的吸收能力，对低频声波的吸收很少，可以等效为一“低通滤波器”；通过对高频声波的吸收，可以对声波的高频幅值进行抑制，降低了亥姆赫兹共振腔的高频响应，也就是说，提高了声波的高频截止频率，提高了MEMS麦克风的工作带宽。
本发明的发明人发现，在现有技术中，随着入射频率的增加，声波强度也会增强，当入射的声波频率与亥姆霍兹共振腔的共振频率相同时，就会发生谐振现象，前腔内的声波强度会达到最强，而高频的输出幅值的急剧增加则限制了MEMS麦克风的工作带宽。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是现有技术中MEMS麦克风封装结构的结构示意图。
图2是图1中封装结构的频响曲线。
图3是本发明MEMS麦克风封装结构的结构示意图。
图4是图3中封装结构的频响曲线。
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3，本发明提供的一种MEMS麦克风的封装结构，其包括封装基板1、封装外壳4，所述封装外壳4与封装基板1贴装在一起，形成了MEMS麦克风的密闭容腔。其中，该封装外壳4也可以是呈平板状，此时，还需要设置一侧壁部将封装外壳4支撑在封装基板1上，共同形成麦克风的外部封装。在所述封装外壳4或者封装基板1上设置有供声音流入密闭容腔的声孔5。其中，封装外壳4、封装基板1、声孔5共同构成了亥姆赫兹共振腔结构。
本发明的封装结构，还包括设置在亥姆赫兹共振腔内的MEMS芯片3和ASIC芯片2，MEMS芯片3为将声音信号转化为电信号的换能部件，该MEMS芯片3利用MEMS(微机电系统)工艺制作。ASIC芯片2为信号放大器件，主要用来将MEMS芯片3输出的电信号进行放大，以便后续处理。本发明中，所述MEMS芯片3和ASIC芯片2可以设置在封装基板1上，当然，对于本领域的技术人员来说，其也可以选择设置在封装外壳4上，在此不再具体说明。
其中，在所述亥姆赫兹共振腔的至少部分内壁上设有吸音层6。该吸音层6例如可以通过涂覆的方式进行设置，其可以涂覆在整个亥姆赫兹共振腔的内壁上，为了调整吸音层6的涂覆比例，可以选择呈网状结构的吸音层6。吸音层6可以采用本领域技术人员所熟知的吸音材料，例如吸音棉、聚酰亚胺等，或其它软性的有机物材料。
本发明的封装结构，在亥姆赫兹共振腔的内壁上设置有吸音层，该吸音层本身对高频声波具有一定的吸收能力，对低频声波的吸收很少，可以等效为一“低通滤波器”，通过对高频声波的吸收，可以对声波的高频幅值进行抑制，降低了亥姆赫兹共振腔的高频响应，也就是说，提高了声波的高频截止频率，提高了MEMS麦克风的工作带宽。
图4为本发明封装结构的频响曲线，采用吸音层前，其高频响应的峰值较高，这就使得高频截止频率较低，MEMS麦克风的工作带宽较窄；采用吸音层后，MEMS麦克风的高频响应峰值被抑制，使其高频截止频率增加，从而最终提高了MEMS麦克风的工作带宽。
在本发明一个具体的实施方式中，所述吸音层6可以设置亥姆赫兹共振腔的任意位置，例如设置在封装外壳4顶部的内壁上，或者设置在封装外壳4侧部的内壁上，或者设置在整个封装外壳4、整个封装基板1的内壁上。如果可能，还可以将吸音层6设置在位于亥姆赫兹共振腔内的ASIC芯片2的表面。在不过度破坏亥姆赫兹共振腔共振特性的基础上，通过调整吸音层6的厚度和涂覆的比例，可以调整其对高频声波的吸收率，进而达到调节MEMS麦克风工作带宽的目的。
为了对入射前的声波进行调节，在所述封装外壳4的声孔5处还设置有覆盖声孔5的透音层(视图未给出)。该透音层可以由不织布等材料制成，其覆盖在声口5上，可以用来调节MEMS麦克风的品质因素。
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麦克风的封装结构，其特征在于：包括封装基板(1)以及封装外壳(4)，所述封装外壳(4)设置在封装基板(1)上并与封装基板(1)形成密闭容腔，还包括供声音流入密闭容腔的声孔(5)；所述封装外壳(4)、封装基板(1)、声孔(5)共同构成了亥姆赫兹共振腔，所述亥姆赫兹共振腔内设有MEMS芯片(3)、ASIC芯片(2)；所述亥姆赫兹共振腔的至少部分内壁上设有吸音层(6)。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述吸音层(6)设置在封装外壳(4)顶部和/或侧部的内壁上。
3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述吸音层(6)设置在封装基板(1)的内壁上。
4.根据权利要求1至3任一项所述的封装结构，其特征在于：所述吸音层(6)为网状结构。
5.根据权利要求1至3任一项所述的封装结构，其特征在于：所述吸音层(6)以涂覆的方式设置。
6.根据权利要求1至3任一项所述的封装结构，其特征在于：所述吸音层(6)为聚酰亚胺。
7.根据权利要求1至3任一项所述的封装结构，其特征在于：在所述封装外壳(4)的声孔(5)处还设置有覆盖声孔(5)的透音层。
8.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：在所述ASIC芯片(2)的表面还设有吸音层(6)。
9.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述MEMS芯片(3)、ASIC芯片(2)设置在封装基板(1)上；所述声孔(5)设置在封装外壳(4)上。
10.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于：所述封装外壳(4)呈平板状，还设置有将封装外壳(4)支撑在封装基板(1)上的侧壁部。
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