CN104854880B - 麦克风组件 - Google Patents

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Abstract

麦克风组件。一种麦克风组件，包括：盖，耦接到该盖的基座，布置在该基座上的微机电系统MEMS装置。在基座中形成开口，并且，该MEMS装置被布置在该开口上方。该基座包括挡板，该挡板延伸跨过开口，并且能渗透声音。该基座的剩余部分没有延伸跨过开口。

Description

麦克风组件
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2012年8月10日提交的名为“Microphone Assembly withBarrier to Prevent Contaminant Infiltration”的美国临时申请No.61/681685的优先权，其内容通过引用整体上并入本文。
技术领域
本申请涉及声学装置，并且更具体地，涉及阻止污染物渗透到这些装置内的挡板。
背景技术
举两个示例来说，微机电系统(MEMS)组件包括麦克风和扬声器。这些MEMS装置可以被用于诸如助听器和蜂窝电话之类的多种应用。
在MEMS麦克风的情形中，声能典型地进入组件中的声音端口，使隔膜振动，并且这种活动引起了隔膜和布置在隔膜附近的背板之间的电势(电压)方面的相应改变。这种电压表示已接收的声能。典型地，电压信号然后被传送到电路(例如，诸如专用集成电路(ASIC)之类的集成电路)。可以在电路上对该信号执行进一步的处理。例如，可以由集成电路对该电压信号执行放大或滤波功能。
如所述，声音通过开口或端口典型地进入组件。当使用端口时，这个开口还允许其它不想要的或者不希望的物品进入该端口。例如，各种类型的污染物(例如，举几个可能的例子，焊料、焊剂、灰尘和唾液)会通过该端口进入。一旦这些物品进入组件内，它们会损害该组件的内部部件，诸如MEMS装置和集成电路。
之前的系统有时采用特定的过滤器来阻止某些类型的碎屑进入组件。不幸地是，这些过滤器往往不利地影响麦克风的工作。例如，当使用这些先前技术时，麦克风的性能有时会变得显著退化。由于退化的性能，麦克风消费者在他们的应用中常常不会选择使用这样的麦克风。
发明内容
一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
基座，所述基座包括：
具有上表面、下表面和声学端口的第一材料层；
布置在所述第一材料层的上表面上的第二材料层，其中，所述第二材料层具有比所述第一材料层中的所述声学端口大的开口，并且所述第二材料层中的所述开口的轴与所述第一材料层中的所述声学端口的轴对准；
由多个端口组成的挡板层，其中，所述多个端口从所述声学端口的轴偏移，所述挡板层与所述第一材料层和所述第二材料层配合形成所述基座中的内部腔；
其中，所述挡板层的所述多个端口和所述第一材料层的所述声学端口声学耦接到所述内部腔，从而提供来自所述麦克风组件的外部的声音的路径；
具有内部腔室且布置在所述基座上的微机电系统装置，其中，所述微机电系统装置被布置为使得所述微机电系统装置的内部腔室声学耦接到所述挡板层的所述多个端口；以及
附接到所述基座的盖，其中，所述盖与所述基座配合形成所述微机电系统装置的声学腔室。
一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
由以下各项组成的基座：
具有多个端口的第一电路板层；
具有声学端口的第二电路板层；以及
非导电材料的核心层，所述核心层具有形成在预定位置处的开口，
其中，所述第一电路板层、所述第二电路板层和所述核心层在结合在一起时配合形成内部腔，
其中，所述第一电路板层中的所述多个端口和所述第二电路板层中的所述声学端口声学耦接到所述内部腔，从而提供来自所述麦克风组件的外部的声音的路径，并且
其中，所述第一电路板层中的所述多个端口的轴和所述第二电路板层中的所述声学端口的轴彼此不对准；
布置在所述基座上的微机电系统装置，其中，所述微机电系统装置的内部腔室在所述第一电路板层中的所述多个端口上方对准，使得所述声学端口的轴与所述微机电系统装置的所述内部腔室的轴对准；以及
附接到所述基座的盖，其中，所述盖提供所述微机电系统装置的声学腔室。
一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
具有上表面和下表面的基座，所述基座还包括声学端口；
具有内部腔室的微机电系统装置，其中，所述微机电系统装置布置在所述基座的所述上表面上并且所述微机电系统装置的所述内部腔室与所述声学端口对准；
布置在所述基座的所述上表面上并且覆盖所述声学端口的挡板元件，其中，所述挡板元件布置在所述微机电系统装置的所述内部腔室内，其中，所述挡板元件能渗透声音但是不允许微粒穿过所述声学端口；以及
附接到所述基座的所述上表面的盖。
一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
基座；
布置在所述基座上的微机电系统装置；以及
附接到所述基座并且形成所述微机电系统装置的声学腔室的固态盖，其中，所述固态盖由以下各项组成：
具有预定形状的金属网层，所述金属网层具有内表面和外表面；以及
覆盖所述金属网层的外表面的环氧树脂材料层，其中，环氧树脂材料被图案化以形成暴露下面的金属网层的一部分的声学端口，其中，所述金属网层的暴露部分允许声音穿过而不允许微粒穿过。
附图说明
为了更详细地理解本公开，将对以下详细说明和附图进行参考，其中：
图1是根据本发明各种实施例的MEMS组件的透视图；
图2是根据本发明各种实施例的沿着线A-A的图1的MEMS组件的横截面图；
图3包括根据本发明各种实施例的MEMS组件的透视图；
图4包括根据本发明各种实施例的图3的组件的内部的顶视图；
图5包括根据本发明各种实施例的沿着图3和4的挡板的线B-B的横截面图；
图6包括根据本发明各种实施例的MEMS组件的透视图；
图7包括根据本发明各种实施例的图6的组件的基部的顶视图；
图8包括根据本发明各种实施例的沿着图6和7的挡板的线C-C的横截面图；
图9包括根据本发明各种实施例的MEMS组件的透视图；
图10包括根据本发明各种实施例的图9的组件的基部的顶视图；
图11A包括根据本发明各种实施例的沿着图9和10的挡板的线D-D的横截面图；
图11B包括根据本发明各种实施例的隔板的一个示例的横截面图；
图11C包括根据本发明各种实施例的隔板的另一示例的横截面图；
图12包括根据本发明各种实施例的在端口上具有挡板的MEMS组件的透视图；
图13包括根据本发明各种实施例的图12的组件的基部的顶视图；
图14包括根据本发明各种实施例的沿着图12和13的挡板的线E-E的横截面透视图；
图15包括根据本发明各种实施例的在端口上具有挡板的MEMS组件的透视图；
图16包括根据本发明各种实施例的图15的组件的基部的顶视图；
图17包括根据本发明各种实施例的沿着图15和16的挡板的线F-F的横截面透视图；
图18包括根据本发明各种实施例的在端口上具有挡板的MEMS组件的透视图；
图19包括根据本发明各种实施例的图18的组件的基部的顶视图；
图20包括根据本发明各种实施例的沿着图18和19的挡板的线G-G的横截面透视图；
图21包括根据本发明各种实施例的在端口上具有挡板的MEMS组件的透视图；
图22包括根据本发明各种实施例的图21的组件的基部的顶视图；
图23包括根据本发明各种实施例的沿着图21和22的挡板的线H-H的横截面透视图；
图24包括根据本发明各种实施例的具有不带端口的挡板的MEMS组件的透视图；
图25包括根据本发明各种实施例的图24的盖的基部的顶视图；
图26包括根据本发明各种实施例的沿着图24和25的挡板的线I-I的横截面透视图；
图27包括根据本发明各种实施例的具有不带端口的挡板的MEMS组件的透视图；
图28包括根据本发明各种实施例的图27的组件的基部的顶视图；
图29包括根据本发明各种实施例的沿着图27和28的挡板的线J-J的横截面透视图；
图30包括根据本发明各种实施例的具有不带端口的挡板的MEMS组件的透视图；
图31包括根据本发明各种实施例的图27的组件的基部的顶视图；
图32包括根据本发明各种实施例的图30和31的挡板的底视图；
图33包括根据本发明各种实施例的用于图30-32的组件的制造方法的图。
本领域技术人员应当意识到，为了简明和清楚图示了图中的元素。应当进一步意识到，可以按照事件的特定次序描述或者描绘某些动作和/或步骤，同时本领域技术人员应当理解实际上并不需要这种关于顺序的专一性。还应当理解的是，本文使用的术语和措辞具有与相对于它们查询和研究的相应各自领域的这些术语和措辞一致的普通含义，除非本文另外阐述具体含义。
具体实施方式
提供声学组件(例如，麦克风组件)，其中，配置外界挡板以降低或消除外界污染物渗透进这些组件的内部。在这方面，本文提供的结构显著降低或消除有害的外界污染物(例如，流体和微粒)从组件外部侵入组件内部，可以容易且便宜地制造，并且就灵敏度而言没有显著降低麦克风性能(并且在某些方面，改善了一些方面的麦克风性能，例如，音频带中的平坦灵敏度响应)。
在一些这些实施例中，麦克风组件包括基座和连接到基座的盖。在盖和基座之间形成内部腔，在其中布置MEMS设备。基座或者盖具有在其中延伸的端口。在基座或者盖中嵌入挡板以延伸穿过端口。该挡板阻止至少一些污染物进入组件的内部以及损害布置在其中的诸如MEMS设备的部件。在一些方面中，嵌入的挡板是多孔薄膜，过滤器或网孔，并且在其它方面中，该挡板是具有布置在其中的开口的图案化的柔性电路。
在其它这些实施例中，麦克风组件包括基座和盖。在盖和基座之间形成内部腔，在其中布置MEMS设备。在基座内形成第二腔。在基座中的第一开口或孔允许外部声音从组件外部进入第二腔，并且在基座中的第二开口或孔允许声音从第二腔移到布置在组件的内部腔中的MEMS设备。在基座中的开口和第二腔形成隔板结构，其有效地阻止至少一些污染物使用间接路径进入组件的内部。
在其它这些实施例中，麦克风组件包括基座和盖。在盖和基座之间形成内部腔，在其中布置MEMS设备。端口延伸通过基座，并且MEMS设备布置在组件的内部且在端口之上。挡板也布置在端口之上。在一些方面中，该挡板包括构成弯曲(例如，扭曲)路径的隧道，用于在MEMS设备接收到声音之前，声音进入端口进行来回移动。在其它方面中，该挡板由多孔材料构成，并且声音继续穿过挡板在MEMS设备接收。然而，弯曲路径有效地阻止至少一些污染物进入组件的内部。
在其它这些实施例中，麦克风组件包括基座和盖。在盖和基座之间形成内部腔，在其中布置MEMS设备。MEMS设备布置在腔内的组件的内部。在该组件中，端口孔不是完全开放的孔。相反，声音进入盖的部分。在一方面中，该盖包括声音经由其进入组件内部的部分熔融的区域，以及声音不能进入组件的高度熔融的区域。盖的非熔融部分有效地阻止至少一些污染物进入组件的内部。
在其它这些实施例中，麦克风组件包括基座和盖。在盖和基座之间形成内部腔，在其中布置MEMS设备。MEMS设备布置在腔内的组件的内部，并且在组件内形成端口。使用由可选的外部材料包围的金属网孔形成盖，从而使整个金属网孔盖住声学端口。假设使用外部材料，可以移除盖的部分，以创建暴露金属网孔的端口。通常，允许声音进入端口，移动穿过网孔，并且在MEMS设备接收。同时，金属网孔有效地阻止至少一些污染物进入组件的内部，同时维持足够程度的电磁抗扰性。
在其它这些实施例中，麦克风组件包括基座和盖。端口延伸通过基座并且MEMS设备布置在组件的内部的底座并且在该端口之上。薄膜或者钝化层附接到基座并且延伸穿过底座并且在端口之上。该薄膜或者钝化层包括开口，通过该开口暴露基座上的金属焊料衬垫，有效地阻止焊料在回流期间跨接衬垫。延伸跨过基座(及端口)的薄膜有效地阻止至少一些污染物进入组件内部并且同时允许声音传递通过。
如本文所使用，“污染物”涉及任何类型或者形式的可从外部到组件进入组件内的不希望的材料。例如，污染物可以包括灰尘、污垢、水、水汽，举几个示例来说。
现在参考图1-2，描述了在麦克风组件100中配置的嵌入的挡板的一个示例。组件100包括基座102、盖104、端口106、微机电系统(MEMS)设备108和集成电路110。挡板112嵌入基座102。虽然示为嵌入基座102(使组件100变成底部端口装置)，应当意识到，端口106可以移到盖104(从而使装置变成顶部端口装置)，并且挡板112可以嵌入盖104中。
一般而言，并且如本文其它地方所述，盖104和基座102的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由一个或多个FR-4板构成，并且可以具有围绕这些板布置的多个传导和绝缘层。
端口106延伸通过基座102，并且MEMS设备108布置在端口之上。传导迹线(未示出)将集成电路110的输出耦接到基座上的传导衬垫116。用户可以获得与衬垫116的电连接，以用于进一步处理从集成电路110接收的信号。诸如通孔118的多个通孔延伸通过基座102，并且允许在集成电路110和传导衬垫116之间获得电连接。
MEMS设备108接收声能，其被转换成电能。在这方面，MEMS设备108可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电压。产生的电信号表示已由MEMS设备108接收的声能。MEMS设备108通过粘合剂或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路110是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路110是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。并且如本文所使用的，“集成电路(IC)”涉及执行任意类型处理功能的任意类型的处理电路。
在图1-2的示例性组件中，挡板或薄膜112是能渗透的网孔(例如，举几个示例来说，单层或多层织物、金属网或薄膜)或者能渗透的过滤材料。例如，举两个示例来说，挡板112可以是薄膜或织物。挡板112是能渗透的，允许声音进入但被配置为阻止至少一些污染物进入其中。在其它方面并且如本文其它地方所述，其还可以是图案化的柔性印刷电路板(PCB)。在任一情形中，挡板112嵌入基座102中。通过“嵌入”及如本文所使用的，其是指挡板112不用放置在或者附接到基座102的顶表面或底表面，相反，其至少部分地布置在或嵌入基座102内并且跨过端口106。在这方面并且如本文其它地方所述，基座102可以包括两个或更多个印刷电路板(PCB)，并且挡板112可以被夹在中间或被布置。
现在尤其参考图2，描述了基座102(具有嵌入的挡板112)的放大的横截面图。挡板112完全延伸穿过基座102。但是，应当意识到，在某些方面，挡板112可以被布置在腔内，并且不用完全延伸跨过基座102。更具体地，在端口106周围或附近，在基座102的内部创建腔，并且可以将挡板112插入这个腔内。
在这个示例中，基座102包括第一焊接掩模152、第一金属层154、第一核心层156、第二金属层158、介电层160、第三金属层162、粘合层165、挡板112、另一粘合层167、第四金属层164、第二核心层166、第五金属层168和第二焊接掩模170。金属层对信号提供传导路径，并且在一个示例中，其可由铜箔构成。在一个示例中，核心层可以是FR-4板。端口106延伸通过基座102，而且挡板112延伸跨过端口，允许声音(由空气路径103所示)进入组件的内部而且阻止污染物进入组件100。介电层160的功能是提供附加电容以改善电磁抗扰性。应当意识到，上述结构仅是一个可能的结构，而其它结构和配置也是可能的。例如，可以去掉介电层(以及其任一侧的金属层)或者增加另外的PCB层。
现在参考图3-5，描述了具有嵌入的挡板312的组件的另一示例。在这个示例中，挡板312是图案化的刚挠(柔性)结合PCB。对于“柔性”，其是指易弯曲或柔性，诸如聚酰亚胺薄膜。
组件300包括基座302、盖304、端口306、微机电系统(MEMS)设备308及集成电路310。挡板312嵌入基座302中或者在基座的一侧上(顶部或底部)。虽然示为在基座302的顶部(使组件300变成底部端口装置)，但是应当意识到，端口306可以移到盖304(从而使装置变成顶部端口装置)，并且挡板312可以嵌入盖304中。
一般而言，并且如本文其它地方所述，盖304和基座302的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由FR-4板和印刷电路板构成，并且可以具有围绕这些板布置的多个传导和绝缘层。
端口306延伸通过基座302，并且MEMS设备308在端口之上延伸。传导迹线(未示出)将集成电路310的输出耦接到基座上的传导衬垫316。用户可以获得与衬垫316的电连接，以用于进一步处理从集成电路310接收的信号。
MEMS设备308接收声能，其被转换成电能。在这方面，MEMS设备308可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电荷。产生的作为结果的电信号表示已由MEMS设备308接收的声能。MEMS设备308通过粘合剂或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路310是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路310是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。并且如所示，如本文所使用的“集成电路(IC)”涉及执行任意类型处理功能的任意类型的处理电路。
在图3-5的示例中，挡板312是图案化的柔性印刷电路板(FPCB)。对于“图案化的”，其是指可以去除材料，例如，通过光刻法和蚀刻或激光冲蚀以形成允许空气穿过的多个圆形开口或几何形状，这样，其生成间接或弯曲的路径。现在尤其参考图5，描述了基座(具有嵌入的挡板312)的放大图。挡板312完全延伸跨过基座302。但是，应当意识到，在某些方面，挡板312可以被布置在腔内，并且不用完全延伸跨过基座302。
基座302包括第一焊接掩模352、第一金属层354、挡板312(柔性层)、第二金属层358、粘合层355、第三金属层362、第一核心层356、第四金属层364、介电层360、第五金属层368、第二核心层366、第六金属层369和第二焊接掩模370。金属层对信号提供传导路径。在一个示例中，核心层可以是FR-4板。端口306延伸通过基座302。挡板312延伸跨过具有圆形开口380、382、384和386的端口306，允许声音(由空气路径303所示)进入组件300的内部而且阻止至少一些污染物进入组件300。应当意识到，上述结构仅是一个可能的结构，而其它结构和配置也是可能的。
应当意识到，可以调整挡板312中的开口380、382、384和386的形状、数量、布局或其它特征，从而过滤某些类型或尺寸的污染物。更具体地，开口的具体尺寸和/或形状可以有利地阻止某些尺寸的微粒进入组件300的内部。彼此相关的开口的布局也可以对过滤某些类型和/或尺寸的污染物起作用。应该注意到，可以用疏水涂层处理挡板312的表面，从而禁止液态水进入组件300的内部。
在另一示例中，从在端口之上延伸完全去除柔性材料或柔性板。在这种情形中，基座的金属层之一可以在端口上延伸，并且包括过滤污染物的一个或多个开口。应当意识到，可以使用其它层的任意一层来执行这种功能，或者也可以使用多层(每个都具有开口)的组合。
现在参考图6-8，描述了被布置在MEMS组件600的基座中并且被用作微粒过滤器的隔板结构的一个示例。组件600包括基座602、盖604、微机电系统(MEMS)设备608和集成电路610。
盖604和基座602的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由FR-4板和印刷电路板构成，并且可以具有围绕这些板布置的多个传导和绝缘层。
传导迹线(未示出)将集成电路610的输出耦接到基座上的传导衬垫616。用户可以获得与衬垫616的电连接，以用于进一步处理从集成电路610接收的信号。
MEMS设备608接收声能，其被转换成电能。在这方面，MEMS设备608可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电压。产生的作为结果的电信号表示已由MEMS设备608接收的声能。MEMS设备608通过粘合剂或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路610是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路610是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。并且如所示，如本文所使用的“专用集成电路(ASIC)”涉及执行任意类型处理功能的任意类型的处理电路。
现在尤其参考图8，描述了基座(具有隔板结构612)的放大图。该基座包括第一基底(例如，FR-4)650、第一PCB 652及第二PCB 654。在基底650中形成开放腔656。两个PCB652和654被图案化用于电跟踪路由。PCB 652和654也被用粘合剂658和660层压成板，每侧粘合到开放腔基底650的每侧。粘合剂658和660可以是打孔膜粘合剂或者印刷粘合剂。阻止粘合剂流填充第一基底的腔656。钻出通孔通路(未示出)并进行电镀，以获得组件600操作所需的电连接。于是，穿过第一和第二PCB板652和654钻出孔或开口662和664(例如，使用激光或机械钻)。从最后层压板的相反侧钻出孔或开口662和664，并且提供对腔656的接入。换句话说，孔或开口662和664没有穿过第一和第二PCB板652和654的所有层。焊接掩模670和672被布置在基座602的任一侧。共同地，腔656和孔或开口662和664形成隔板结构612。
孔或开口662与组件600的内部相通，并且是MEMS设备的声音入口。孔或开口664与组件600的外部相通，并且是用户应用的声学端口。应当意识到，孔或开口662和664彼此偏移，并且在一方面中位于腔656的相反端。在腔656中孔或开口662和664的布局为任意污染物进入麦克风的开放声音端口提供弯曲路径。在制造基底后，麦克风组件600包括MEMS设备和附接的集成电路、线路焊接及盖附件。
应当意识到，声音(由箭头标记603所示)将穿过隔板结构。但是，至少一些外界污染物会“粘”或以其它方式残留在隔板结构中(例如，在腔656中)，并且可以阻止它们进入组件600内部。
现在参考图9-11，描述了被布置在MEMS组件900的基座中的隔板结构912的另一示例，隔板结构912阻止至少一些外界污染物进入组件900的内部。组件900包括基座902、盖904、微机电系统(MEMS)设备908和集成电路910。
盖904和基座902的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由FR-4板构成，并且可以具有围绕这些板布置的多个传导和绝缘层。
传导迹线(未示出)将集成电路910的输出耦接到基座上的传导衬垫916。用户可以获得与衬垫916的电连接，以用于进一步处理从集成电路910接收的信号。
MEMS设备908接收声能，其被转换成电能。在这方面，MEMS设备908可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电荷。产生的作为结果的电信号表示已由MEMS设备908接收的声能。MEMS设备908通过粘合剂或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路910是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路910是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。并且如述，如本文所使用的“集成电路(IC)”涉及执行任意类型处理功能的任意类型的处理电路。
现在尤其参考图11A，描述了组件(具有隔板结构912)的放大图。该基座包括第一基底(例如，FR-4)950、第一PCB 952及第二PCB 954。在基底950中形成开放腔956。两个PCB952和954被图案化用于电跟踪路由。这两个PCB 952和954也被用粘合剂958和960层压成板，每侧粘合到包含开放腔或隔板956的第一基底950的每侧。粘合剂958和960例如可以是打孔膜粘合剂或者印刷粘合剂。阻止粘合剂流填充第一基底的腔。钻出通孔通路(未示出)并进行电镀，以获得组件900操作所需的电连接。于是，穿过第一和第二PCB板钻出孔或开口962、963和906。使用激光或机械钻方法钻出孔或开口962、963和906，并且在一方面中，从最后层压板的相反侧钻出孔或开口962、963和906，并且提供对腔956的接入。换句话说，孔或开口962、963和906没有穿过第一和第二PCB板952和954的所有层。共同地，孔或开口962、963，端口906及腔956形成隔板结构912。
孔或开口962和963是MEMS设备的声音入口，并且端口孔906(被布置在腔956的中间)是用户应用的声学端口。在腔中孔的布局为任意污染物进入麦克风的开放声音端口提供弯曲路径。在制造基底后，麦克风组件900包括MEMS设备908和附接的集成电路910、线路焊接及盖附件。
现在参考图11B和11C，可以看出，腔956的形状可以从长且相对直的配置(图11B)变为具有多个弯曲槽的配置(图11C)。腔956的形状可以改变，例如，以相对其它类型和尺寸而过滤某些类型和尺寸的污染物。腔956的形状和高度也可改变以影响麦克风组件的声学响应。使用这些方法，可以将至少一些污染物容纳在隔板结构内(例如，它们可以以某种方式粘附或变得容纳在这个结构中)。
现在参考图12-14，描述了具有用于声能的弯曲路径以阻止微粒渗透的MEMS组件1200的另一示例。组件1200包括基座1202、盖1204、端口1206、微机电系统(MEMS)设备1208、挡板1212和集成电路1210。
一般而言且如本文其它地方所述，盖1204和基座1202的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由FR-4板构成，并且可以具有围绕这些板布置的多个传导和绝缘层。
端口1206延伸通过基座1202，并且MEMS设备1208延伸跨过端口。传导迹线(未示出)将集成电路1210的输出耦接到基座上的传导衬垫1216。用户可以获得与这些衬垫的电连接，以用于进一步处理从集成电路1210接收的信号。
MEMS设备1208接收声能，其被转换成电能。在这方面，MEMS设备1208可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电压。产生的作为结果的电信号表示已由MEMS设备1208接收的声能。MEMS设备1208通过模片固定粘合剂(die attachadhesive)1211或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路1210是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路1210是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。
在一方面中，挡板1212是硅片，其延伸跨过端口1206且在端口1206之上，并且在MEMS设备1208内(之下)。挡板1212具有作为组件1200中的微粒过滤器的具有转向的拉长的隧道1214。隧道1214是延伸的中空开口(即，管状)，声音可以穿过它，并且可以使用诸如隐形激光切割和化学腐蚀的各种不同的方法建立。由箭头标记1226示出声音的路径，并且这随后前进通过隧道1214。挡板1212被布置在前容积1215中而不是后容积1217。微粒将被捕获、粘附或变得沉积在隧道1214内(例如，在隧道1214内的转向处)，从而阻止微粒进入组件1200内部而不是完全堵塞隧道。通过减小另外存在的前容积1215，MEMS设备1208下的挡板1212的这种部署可以改善组件1500的声学性能。
挡板1212可以具有广泛变化的大小。在一说明性示例中，挡板1212大约0.5mm长、大约0.5mm宽、大约0.15mm厚。隧道1214还可以具有各种不同的形状和大小。
现在参考图15-17，描述了具有用于声能的弯曲路径以阻止微粒渗透到组件中的MEMS组件1500的另一示例。组件1500包括基座1502、盖1504、端口1506、微机电系统(MEMS)设备1508、挡板1512和集成电路1510。
一般而言且如本文其它地方所述，盖1504和基座1502的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由FR-4板构成，并且可以具有围绕这些板布置的多个传导和绝缘层。
端口1506延伸通过基座1502，并且MEMS设备1508延伸跨过端口1506。传导迹线(未示出)将集成电路1510的输出耦接到基座上的传导衬垫1516。用户可以获得与这些衬垫的电连接，以用于进一步处理从集成电路1510接收的信号。
MEMS设备1508接收声能，其被转换成电能。在这方面，MEMS设备1508可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电荷。产生的作为结果的电信号表示已由MEMS设备1508接收的声能。MEMS设备1508通过模片固定粘合剂1511或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路1510是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路1510是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。
在一方面中，挡板1512是硅片，其延伸跨过端口1506且在端口1506之上，并且在MEMS设备1508内(之下)。挡板1512包括隧道1520(其可以是弯曲隧道或者直隧道)。与隧道1520相通的是第一沟槽1522和第二沟槽1524。声音路径(具有标记1526的箭头)表示声音进入端口1506、穿过第一沟槽1522、移动通过水平隧道1520、移动通过第二沟槽1524，并且然后在MEMS设备1508接收。隧道1520可以通过各种方法建立，例如，通过隐形激光切割或化学腐蚀。沟槽1522和1524可以例如通过干腐蚀方法建立。当声音穿过沟槽和隧道时创建的长路径担当微粒过滤器。通过减小另外存在的前容积，在MEMS设备1508下的挡板1512的部署可以改善组件1500的声学性能。
挡板1512可以具有广泛变化的大小。在一说明性示例中，挡板1512大约0.5mm长、大约0.5mm宽、大约0.15mm厚。
现在参考图18-20，描述了具有用于声能的弯曲路径以阻止微粒渗透的MEMS组件1800的另一示例。组件1800包括基座1802、盖1804、端口1806、微机电系统(MEMS)设备1808、挡板1812和集成电路1810。
一般而言且如本文其它地方所述，盖1804和基座1802的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由FR-4板构成，并且可以具有围绕这些板布置的多个传导和绝缘层。
端口1806延伸通过基座1802，并且MEMS设备1808延伸跨过端口。传导迹线(未示出)将集成电路1810的输出耦接到基座上的传导衬垫1816。用户可以获得与这些衬垫的电连接，以用于进一步处理从集成电路1810接收的信号。
MEMS设备1808接收声能，其被转换成电能。在这方面，MEMS设备1808可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电压。产生的作为结果的电信号表示已由MEMS设备1808接收的声能。MEMS设备1808通过模片固定粘合剂1811或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路1810是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路1810是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。
在一方面中，挡板1812是硅片，其延伸跨过端口1806且在端口1806之上，并且在MEMS设备1808内(之下)。挡板1812具有第一沟槽1822和第二沟槽1824。声音路径1826表示声音。可以按照加叉的图案在硅树脂中蚀刻沟槽1822和1824。因此，当空气碰击硅树脂挡板1812的底部时，其射出一侧。
沟槽1822和1824可以例如通过干腐蚀方法建立。创建的长路径担当微粒过滤器。挡板1812位于前容积1815中而不是后容积1817中。通过减小另外存在的前容积，在MEMS设备1808下的挡板1812的部署可以改善组件1800的声学性能。
挡板1812可以具有广泛变化的大小。在一说明性示例中，挡板1812大约0.5mm长、大约0.5mm宽、大约0.15mm厚。当用于顶部端口装置时，相同的材料可以提供用于使顶部端口装置的频率响应变平的声阻。
现在参考图21-23，描述了具有用于声能的弯曲路径的MEMS组件2100的另一示例。组件2100包括基座2102、盖2104、端口2106、微机电系统(MEMS)设备2108、挡板2112和集成电路2110。
一般而言且如本文其它地方所述，盖2104和基座2102的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由FR-4板构成，并且可以具有围绕这些板布置的多个传导和绝缘层。
端口2106延伸通过基座2102，并且MEMS设备2108延伸跨过端口。传导迹线(未示出)将集成电路2110的输出耦接到基座上的传导衬垫2116。用户可以获得与这些衬垫2116的电连接，以用于进一步处理从集成电路2110接收的信号。
MEMS设备2108接收声能，并将声能转换成电能。在这方面，MEMS设备2108可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电压。产生的作为结果的电信号表示已由MEMS设备2108接收的声能。MEMS设备2108通过模片固定粘合剂2111或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路2110是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路2110是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。
在一方面中，挡板2112是能渗透的陶瓷材料件，具有大约1-100微米的孔尺寸，或者更优选地，有效地作为微粒过滤器的2-20微米的孔尺寸。换句话说，声音可以穿过孔，而较大的微粒可以被阻止穿过。挡板2112可以具有广泛变化的大小。在一说明性示例中，挡板2112大约0.5mm长、大约0.5mm宽、大约0.25mm厚，在端口2106上的腔中，该挡板2112被放置在MEMS设备2108之下。应当意识到，挡板2112处于前容积2115中而不是后容积2117中。通过减小另外存在的前容积，在MEMS设备2108下的挡板2112的部署可以改善组件2100的声学性能。
在一个示例中，例如通过喷漆或者印转印粘合剂来构造薄的不能渗透的层，该粘合剂被添加到挡板2112的上表面，以便当提供真空工具(vacuum tooling)能够紧抓的密封表面时，真空可以处理所述材料件。薄的不能渗透的层有利于应用期间的粘性，因而不会引入能渗透的陶瓷。
现在参考图24-26，描述了使用微粒过滤器或挡板的组件2400的另一示例。组件2400包括基座2402、盖2404、微机电系统(MEMS)设备2408和集成电路2410。没有专用的端口。相反，声音通过盖2422(其是能渗透的)的一部分进入MEMS设备2408。以下将更详细地描述盖2404的结构。
一般而言且如本文其它地方所述，盖2404和基座2402的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由FR-4板构成，并且可以具有围绕这些板或陶瓷或金属布置的多个传导和绝缘层。
传导迹线(未示出)将集成电路2410的输出耦接到基座上的传导衬垫2416。用户可以获得与这些衬垫2416的电连接，以用于进一步处理从集成电路2410接收的信号。
MEMS设备2408接收声能，并将其转换成电能。在这方面，MEMS设备2408可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电压。产生的作为结果的电信号表示已由MEMS设备2408接收的声能。MEMS设备2408通过模片固定粘合剂2411或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路2410是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路2410是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。
盖2404包括熔融部分2420和部分熔融部分2422。熔融部分2420包括密封表面2426，其向基座2402提供声学密封。部分熔融部分2422提供声学部分。也就是，部分熔融部分2422允许声音穿过但阻止微粒进入。对于“熔融”，其是指介质被熔化达到不包含任何空隙的完全聚结。对于“部分熔融”，其是指介质被熔化达到包含空隙的部分聚结。部分熔融(或烧结(sintered))结构提供弯曲路径，使得残片和液体难以或不可能进入组件的内部。
应当意识到，可以更改用于构建盖2402的材料的孔隙率，以使麦克风组件的频率响应变平(经由阻尼)。盖2402可以由金属构成，从而提供针对射频干扰(RFI)的保护。如所述，应当意识到，该方法不包括需要整体延伸通过基座或盖的端口孔或开口；相反，该方法包括能渗透的、弯曲路径，用于声音进入组件。另外，盖2402可以被涂上疏水涂层，从而提高其对液态水渗透的抵抗性。
现在参考图27-29，描述了使用微粒过滤器或挡板的组件2700的另一示例。组件2700包括基座2702、盖2704、微机电系统(MEMS)设备2708和集成电路2710。声音经由进入MEMS设备2708的端口2706通过盖2702。以下将更详细地描述盖2704的结构。
一般而言且如本文其它地方所述，盖2704和基座2702的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由FR-4板构成，并且可以具有围绕这些板布置的多个传导和绝缘层。
传导迹线(未示出)将集成电路2710的输出耦接到基座上的传导衬垫2716。用户可以获得与这些衬垫2716的电连接，以用于进一步处理从集成电路2710接收的信号。
MEMS设备2708接收声能，并将其转换成电能。在这方面，MEMS设备2708可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电荷。产生的作为结果的电信号表示已由MEMS设备2708接收的声能。MEMS设备2708通过模片固定粘合剂2711或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路2710是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路2710是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。
根据网孔金属2721构造盖2704。网孔金属2721可选地被覆盖环氧树脂2723(或者某一类似材料)，并且允许变硬以获得固态部分。在制造期间，实际上覆盖端口孔的环氧树脂2723的掩模(或部分)被选择性地图案化或蚀刻掉，保留网孔覆盖的端口2706或开口及固态盖。在某些方面，网孔2721用作法拉第笼(faraday cage)，从而提供对组件2700的部件的射频(RF)保护。也可以通过之前的方法提供增强的RF保护，这是因为用网孔覆盖端口。通过定义端口孔2706的网孔中的小的(例如，大约50um或更小)孔或开口提供微粒进入保护。应当意识到，盖2704可以完全由网孔(其覆盖整个盖)构成或者部分由网孔(例如，仅在盖2704的顶部使用网孔)构成。金属网孔2721也可以涂上疏水材料，从而提高其对液态水渗透的抵抗性。
现在参考图30-32，描述了使用钝化或隔膜层的麦克风组件的一个示例。组件3000包括基座3002(具有钝化层3020)、盖3004、微机电系统(MEMS)设备3008和集成电路3010以及端口3006。以下将更详细地描述基座3002的结构。
一般而言且如本文其它地方所述，盖3004和基座3002的每一个都由一层或多层材料构成。例如，这些部件可以由FR-4板构成，并且可以具有围绕这些板布置的多个传导和绝缘层。
传导迹线(未示出)将集成电路3010的输出耦接到基座上的传导衬垫3016。用户可以获得与衬垫3016的电连接，以用于进一步处理从集成电路3010接收的信号。
MEMS设备3008接收声能，其被转换成电能。在这方面，MEMS设备3008可以包括隔膜和背板。声能使得隔膜运动，并且这改变了隔膜和背板之间的电荷。产生的作为结果的电信号表示已由MEMS设备3008接收的声能。MEMS设备3008通过模片固定粘合剂(未示出)或者任何其它适当的紧固机构或方法附接到基座。
集成电路3010是执行任意种类的处理功能的任意种类的集成电路。在一个示例中，集成电路3010是缓存或放大器。其它示例的集成电路也是可能的。虽然在该示例中仅示出了一个集成电路，但是应当意识到，也可以配置多个集成电路。
钝化或隔膜层3015代替底部端口麦克风组件的焊接掩模层。层3015例如是作为层的机械附接的(例如，使用超声波焊接)绝缘的能渗透的隔膜(例如，ePTFE)。该层作为钝化层，以阻止焊接衬垫3016(其由超声波焊接/切割边缘3009限定)之间的焊料流动。层3015提供外来材料(液态和固态微粒)进入声学端口的保护，因为它覆盖声学端口3006。最终结果是能渗透的聚合物的焊接图案膜具有用于焊料衬垫的开口，而且覆盖在不被超声波焊接的区域3007中的端口3006。
现在参考图33，描述了制造图30-32的装置的方法的一个示例。PCB面板3300包括一个或多个麦克风基座3304的阵列。能渗透的聚合物隔膜3305被应用在面板3300上。PCB面板3302被布置在喇叭3306和工具3308之间，工具3308在平台(anvil)3310上。喇叭3306的功能是提供超声波能量。工具3308的功能是提供焊接和切割能渗透隔膜的表面。平台3310支撑工具3308，从而允许来自喇叭3306的声能的传递。
超声波能量和压力施加于喇叭3306，并且喇叭3306传递能量通过PCB面板3300，使得工具3308焊接且同时切割能渗透聚合物隔膜3305到面板3300。换句话说，工具3308切割/去除用于焊料衬垫的区域而覆盖端口区域。应当意识到，也可以使用其它制造方法。
本文描述了本发明的优选实施例，包括用于实现本发明的发明人所知晓的最佳模式。应该理解的是，例示的实施例仅是示例性的，并不应视为限制本发明的范围。

Claims (12)

1.一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
基座，所述基座包括：
具有上表面、下表面和声学端口的第一材料层；
布置在所述第一材料层的上表面上的第二材料层，其中，所述第二材料层具有比所述第一材料层中的所述声学端口大的开口，并且所述第二材料层中的所述开口的轴与所述第一材料层中的所述声学端口的轴对准；
由多个端口组成的挡板层，其中，所述多个端口从所述声学端口的轴偏移，所述挡板层与所述第一材料层和所述第二材料层配合形成所述基座中的内部腔；
其中，所述挡板层的所述多个端口和所述第一材料层的所述声学端口声学耦接到所述内部腔，从而提供来自所述麦克风组件的外部的声音的路径；
具有内部腔室且布置在所述基座上的微机电系统装置，其中，所述微机电系统装置被布置为使得所述微机电系统装置的内部腔室声学耦接到所述挡板层的所述多个端口；以及
附接到所述基座的盖，其中，所述盖与所述基座配合形成所述微机电系统装置的声学腔室。
2.根据权利要求1所述的麦克风组件，所述麦克风组件进一步包括耦接到所述微机电系统装置的集成电路。
3.根据权利要求2所述的麦克风组件，其中，所述集成电路是专用集成电路。
4.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述挡板层具有疏水涂层。
5.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述挡板层包括图案化的柔性印刷电路板。
6.根据权利要求5所述的麦克风组件，其中，所述图案化的柔性印刷电路板包括聚酰亚胺膜。
7.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述挡板层的所述多个端口的尺寸设置为限制微粒进入所述声学腔室。
8.一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
由以下各项组成的基座：
具有多个端口的第一电路板层；
具有声学端口的第二电路板层；以及
非导电材料的核心层，所述核心层具有形成在预定位置处的开口，
其中，所述第一电路板层、所述第二电路板层和所述核心层在结合在一起时配合形成内部腔，
其中，所述第一电路板层中的所述多个端口和所述第二电路板层中的所述声学端口声学耦接到所述内部腔，从而提供来自所述麦克风组件的外部的声音的路径，并且
其中，所述第一电路板层中的所述多个端口的轴和所述第二电路板层中的所述声学端口的轴彼此不对准；
布置在所述基座上的微机电系统装置，其中，所述微机电系统装置的内部腔室在所述第一电路板层中的所述多个端口上方对准，使得所述声学端口的轴与所述微机电系统装置的所述内部腔室的轴对准；以及
附接到所述基座的盖，其中，所述盖提供所述微机电系统装置的声学腔室。
9.根据权利要求8所述的麦克风组件，其中，所述内部腔具有直壁。
10.根据权利要求8所述的麦克风组件，其中，所述内部腔具有多个弯曲壁。
11.一种麦克风组件，所述麦克风组件包括：
具有上表面和下表面的基座，所述基座还包括声学端口；
具有内部腔室的微机电系统装置，其中，所述微机电系统装置布置在所述基座的所述上表面上并且所述微机电系统装置的所述内部腔室与所述声学端口对准；
布置在所述基座的所述上表面上并且覆盖所述声学端口的挡板元件，其中，所述挡板元件布置在所述微机电系统装置的所述内部腔室内，其中，所述挡板元件能渗透声音但是不允许微粒穿过所述声学端口，其中，所述挡板元件包括具有多个转向的拉长的隧道，其中，所述拉长的隧道的一个端口声学耦接到所述基座中的所述声学端口，所述拉长的隧道的另一个端口声学耦接到所述微机电系统装置的所述内部腔室；以及
附接到所述基座的所述上表面的盖。
12.根据权利要求11所述的麦克风组件，其中，所述拉长的隧道的直径在1微米至100微米范围内。
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