CN105430582A

CN105430582A - Mems麦克风组件

Info

Publication number: CN105430582A
Application number: CN201510364102.6A
Authority: CN
Inventors: R·M·麦考尔
Original assignee: Knowles Electronics LLC
Current assignee: Knowles Electronics LLC
Priority date: 2014-06-05
Filing date: 2015-06-04
Publication date: 2016-03-23

Abstract

MEMS麦克风组件。一种麦克风组件，其包括基板和微机电系统MEMS裸片。所述基板具有大体矩形的顶面。所述顶面包括具有基板宽度的第一边和具有基板长度的第二边。所述基板长度大于所述基板宽度。所述MEMS裸片包括形状大体为矩形的底面。所述底面包括具有裸片长度的第三边和具有裸片宽度的第四边。所述裸片长度大于所述裸片宽度。所述MEMS裸片的所述底面与所述基板的所述顶面相接触。所述MEMS裸片布置在所述基板上以使得所述裸片的所述第三边与所述基板的所述第一边平行，从而使得至少一个集成电路可安装在所述基板的顶面未被所述MEMS裸片占用的区域内。

Description

MEMS麦克风组件

相关申请的交叉引用

本专利要求于2014年6月5日提交的名称为“MicrophoneAssembly”的美国临时申请No.62008308的优先权，通过引用将其内容全部并入本文中。

技术领域

本申请涉及微机电麦克风以及，更具体地说，涉及改进这些设备的性能特征。

背景技术

作为两个示例，微机电系统(MEMS)设备包括麦克风和扬声器。在MEMS麦克风的情况下，声能量通过声端口进入并振动隔膜(diaphragm)，该行为产生了隔膜和设置在隔膜附近的背板之间的电势(电压)的相应变化。该电压表示已经接收的声能量。典型地，然后将该电压传送至电子电路(例如，诸如专用集成电路(ASIC)的集成电路)。可在该电子电路上执行对信号的进一步处理。例如，可在该集成电路处对电压信号执行放大或滤波功能。

通常期望使MEMS设备尽可能小。例如，通常期望诸如个人电脑、蜂窝电话和个人数字助理的设备具有尽可能小的尺寸。然而，由于以前的MEMS设备(例如麦克风)的配置，所以存在对其尺寸的特定限制。因此，设置有MEMS的设备的尺寸减少量也受到限制。

由于这些缺陷，所以以前的方法没有充分地解决上述问题，并且用户对这些以前的方法的不满意度已经增加。

发明内容

本发明实施方式的一个方面提供了一种麦克风组件，其包括：

基板，其具有大体矩形的顶面，所述顶面包括具有基板宽度的第一边和具有基板长度的第二边，所述基板长度大于所述基板宽度；

微机电系统MEMS裸片，该MEMS裸片具有形状大体为矩形的底面，所述底面包括具有裸片长度的第三边和具有裸片宽度的第四边，所述裸片长度大于所述裸片宽度，所述MEMS裸片的所述底面与所述基板的所述顶面相接触；

其中，所述MEMS裸片布置在所述基板上以使得所述裸片的所述第三边与所述基板的所述第一边平行，从而使得至少一个集成电路可安装在所述基板的顶面中未被所述MEMS裸片占用的区域内。

附图说明

为了更完整地理解本公开，应当参考以下详细说明和附图，其中：

图1包括了根据本发明不同实施方式的MEMS设备的立体分解图；

图2包括了根据本发明不同实施方式的图1的经组装的MEMS设备的顶部剖视图；

图3包括了根据本发明不同实施方式的图1和图2的MEMS设备的侧视图；

图4包括了根据本发明不同实施方式的图1-4的MEMS设备的基板的底部的视图；

图5包括了根据本发明不同实施方式的图1-5的经组装的MEMS设备的侧视图。

本领域技术人员将会意识到附图中的元件是为了简洁和清楚而进行举例说明。还将意识到可以按照发生的特定顺序对某些行为和/或步骤进行说明或描绘，然而本领域技术人员将理解到这些关于顺序的规定实际上不是必需的。还将理解到在本文中使用的术语和表达具有普通意义，正如关于其相应查询和研究领域的那些术语和表达，除非已经在本文中另外阐述了特定含义。

具体实施方式

本方法以预定的方式或位置在MEMS基板上设置MEMS裸片(die)，以实现并获得MEMS设备(例如MEMS麦克风)的尺寸优势。在一个方面，MEMS基板可具有一个长尺寸和一个短尺寸。例如具有两个隔膜/背板(电动机)结构的MEMS裸片还可具有一个长尺寸和一个短尺寸。MEMS裸片被布置在基板上以使得MEMS裸片的长尺寸与基板的长尺寸平行或近似平行(不垂直)。然后可选择集成电路以安装在这种类型的封装(footprint)结构内。这样做时，可以减小基板的短尺寸(在一个示例中，从大约3mm减小到大约2mm)，从而减小了MEMS设备(例如MEMS麦克风)的尺寸。因为减小了MEMS设备的尺寸，所以针对其中设置有MEMS设备的设备(例如蜂窝电话或个人计算机)可以获得更小的尺寸。在一个示例中，MEMS麦克风为大约4mm乘2mm。其他尺寸是可能的。

相对窄小的尺寸使得MEMS麦克风可以用于许多应用中。同时，使用鲁棒的双电动机MEMS裸片。从而，小的MEMS设备可用于需要其的应用，而没有舍弃组成麦克风的MEMS组件的性能。

在许多这些实施方式中，麦克风组件包括基板和微机电系统(MEMS)裸片。基板具有大致矩形的顶面。该顶面包括具有基板宽度的第一边和具有基板长度的第二边。基板长度大于基板宽度。MEMS裸片具有底面，其形状大致为矩形。底面包括具有裸片长度的第三边和具有裸片宽度的第四边。裸片长度大于裸片宽度。MEMS裸片的底面与基板的顶面相接触。MEMS裸片布置在基板上以使得裸片的第三边平行于基板的第一边，从而使得至少一个集成电路能够安装在基板的顶面中未被MEMS裸片占用的区域内。

在一些方面，基板宽度为大约2mm，而基板长度为大约4mm。在其他方面，MEMS裸片包括第一声学电动机结构和第二声学电动机结构。在其他方面，第一声学电动机结构和第二声学电动机结构中的每一个都包括隔膜和背板。

在一些示例中，麦克风组件设置在蜂窝电话或个人计算机中。在其他方面，该至少一个集成电路是单个集成电路。在另外其他方面，该至少一个集成电路是多个物理上分开的集成电路。

现在参考图1-5，描述MEMS麦克风100的一个示例，其基于MEMS裸片(和可能其他组件)的结构而具有减小的尺寸。MEMS麦克风100包括基板或基底(base)102、环氧树脂(epoxy)附接环104、MEMS裸片106、环氧树脂裸片附接部108、集成电路110、连线112和113、封装114和盖体或罩体116。

基板或基底102在一个示例中可以是印刷电路板。基板102提供位于基板102上的不同元件之间的内部连接，还提供这些元件和外部垫140、142、144、146和148之间的通路。外部垫140、142、144、146和148可电连接至用户电子设备或电路。这些用户电子设备或电路可以是与个人计算机或蜂窝电话(作为两个示例)相关联的设备或电路。

环氧树脂附接环104将MEMS裸片106附接到基板102。MEMS裸片106可包括任意数量的声学电动机。每个电动机包括隔膜和背板。声能量振动隔膜以(利用背板)产生代表声能量的变化电压。在一个示例中，两个电动机可用于具有不同频率范围的声能量。虽然在此描述了两个电动机裸片，但是将会意识到可使用任意数量的电动机。在此处示出的示例中，MEMS裸片106包括第一电动机115和第二电动机117。

声音通过使麦克风100成为底部端口设备的端口120进入麦克风100。虽然在本文中描述的设备是底部端口设备，但是将会意识到在本文中描述的原理也可应用到顶部端口设备(例如，其中端口延伸穿过盖体116)。

环氧树脂裸片附接部108将集成电路110附接到基底102。集成电路110可对经由连线112从MEMS设备接收的信号执行任何处理功能。

在一个示例中，封装114被用来包住集成电路110以保护集成电路110免受环境影响。盖体或罩体116连接到基板102并封闭MEMS裸片106和集成电路110。盖体116使得MEMS裸片106声学地密封。

在图1-5的系统的操作的一个示例中，声能量通过声端口120进入并振动MEMS裸片106中的电动机中的隔膜。该行为产生了隔膜和设置在各个电动机中的隔膜附近的背板之间的电势(电压)的相应变化。该电压表示已经接收的声能量。然后将该电压通过连线112传送至集成电路110。

可通过集成电路110执行对信号的进一步处理。例如，可在集成电路110处对电压信号执行放大或滤波功能。集成电路通过连线113连接至基板102中的垫122。垫122连接至基板102内的内部迹线，这些内部迹线连接至集成电路110的底部上的垫140、142、144、146和148。

垫140、142、144、146和148用于多种不同目的。垫140从集成电路110接收数据。垫142向集成电路110提供电力。垫144向集成电路110提供时钟信号。垫146是选择管脚，其用于选择集成电路110。垫148是接地管脚，其用于将集成电路110接地。还可使用其他功能示例，并且将会意识到此处描述的管脚的数量和功能仅是示例性的，其他示例是可能的。

如所述的，MEMS裸片106包括两个隔膜/背板(电动机)结构(第一电动机115和第二电动机117)，并且可具有长尺寸130和短尺寸132。MEMS裸片106被布置为使得MEMS裸片的长尺寸130与基板102的长尺寸134平行或近似平行(不垂直)。基板102具有更短的尺寸136。选择集成电路110以安装在这种类型的封装内。这样做时，可以减小基板的短尺寸132(在一个示例中从大约3mm减小到大约2mm)，从而减小了MEMS麦克风100的尺寸。因为减小了MEMS麦克风100的尺寸，所以针对设置有MEMS麦克风100的设备(例如蜂窝电话或个人计算机)可以获得更小的尺寸。

将会意识到麦克风组件100可具有多种不同尺寸。例如，使用在本文中描述的方法，长尺寸134可以是大约4mm并且短尺寸136可以是大约2mm，尽管其他尺寸是可能的。相对窄小的尺寸使得MEMS麦克风100可以用于许多应用中。同时，使用鲁棒的双电动机MEMS裸片。从而，小的MEMS设备可用于需要其的应用，而没有舍弃组成麦克风的MEMS组件的性能。

还将会意识到基板102上的元件的布置的其他变型是可能的。例如，可以相对于基板102的长尺寸134按照预选择的角度来倾斜、布置或设置MEMS裸片106，以减小麦克风100的任意整体尺寸。

在本文中描述了本发明的优选实施方式，其包括发明人已知的用于实现本发明的最佳模式。应当理解，示出的实施方式仅仅是示意性的，并不应当视为对本发明的范围的限制。

Claims

1.一种麦克风组件，其包括：

2.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述基板宽度为大约2mm并且基板长度为大约4mm。

3.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述MEMS裸片包括第一声学电动机结构和第二声学电动机结构。

4.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述第一声电动结构和所述第二声学电动机结构中的每一个都包括隔膜和背板。

5.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述麦克风组件设置在蜂窝电话或个人计算机中。

6.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中所述至少一个集成电路是单个集成电路。

7.根据权利要求1所述的麦克风组件，其中，所述至少一个集成电路是多个物理上分开的集成电路。