CN106604189B - 一种mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MEMS麦克风。该麦克风包括：壳体，壳体包括外壳和下基板，外壳与下基板围合在一起以在它们内部形成腔体，在腔体内设置有MEMS芯片和ASIC芯片，MEMS芯片和ASIC芯片被设置在下基板上，MEMS芯片与ASIC芯片电性连接，ASIC芯片通过滤波电路与外部电路电性连接，滤波电路包括电容层和/或电阻层，电容层和/或电阻层中的至少一种被设置在外壳上。本发明提供的MEMS麦克风的滤波电路的电容层和电阻层中的至少一种被设置在外壳上，滤波电路远离信号源，能更好的消除信号传输过程中的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及微机电技术领域，更具体地，涉及一种MEMS麦克风。
背景技术
MEMS麦克风通常设计为两层结构，包括外壳和下基板。例如，外壳为多层原材料粘接压合后，铣槽而形成的PCB结构外壳，带有与外部电路建立电连接所用的焊盘。声孔和MEMS芯片、ASIC芯片位于下基板上，由金线将MEMS芯片和ASIC芯片以及ASIC芯片和下基板键合在一起建立电性连接。PCB外壳通过锡膏与下基板焊接在一起，将电信号由下基板传导到外壳上的焊盘。
具有上述结构的MEMS麦克风，因为PCB结构的外壳对外界电磁辐射的屏蔽效果低于金属外壳，所以一般设计有滤波电路以增强麦克风的抗干扰能力。滤波电路用于消除输入信号和输出信号的干扰。但是当前该类型麦克风的滤波电路设计到下基板上更靠近信号源，不能更好的消除信号传输过程中的干扰。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种MEMS麦克风的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种MEMS麦克风。该麦克风包括：壳体，所述壳体包括外壳和下基板，所述外壳与所述下基板围合在一起以在它们内部形成腔体，在所述腔体内设置有MEMS芯片和ASIC芯片，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片被设置在所述下基板上，所述MEMS芯片与所述ASIC芯片电性连接，所述ASIC芯片通过滤波电路与外部电路电性连接，所述滤波电路包括电容层和/或电阻层，所述电容层和/或所述电阻层被设置在所述外壳上。
可选地，所述滤波电路为RC滤波电路，所述RC滤波电路包括电容层和电阻层，所述电容层和所述电阻层电性连接。
可选地，所述电容层和所述电阻层均被设置在所述外壳上。
可选地，所述电容层被设置在所述下基板上，所述电阻层被设置在所述外壳上，或者所述电容层被设置在所述外壳上，所述电阻层被设置在所述下基板上。
可选地，所述电容层为埋容层，所述电阻层为埋阻层或者所述电阻层被设置在所述壳体的表层。
可选地，所述滤波电路为π型RC滤波电路。
可选地，所述电阻层为埋阻层，所述电容层为埋容层，所述埋容层和所述埋阻层被设置在所述外壳上，所述埋阻层为2个并且被分别设置在所述埋容层的靠近所述腔体的一侧和远离所述腔体的一侧。
可选地，所述外壳为PCB结构外壳。
可选地，所述电容层和所述电阻层通过金属化通孔电性连接以形成RC滤波电路。
可选地，所述MEMS芯片和所述ASIC芯片之间以及所述ASIC芯片与所述滤波电路之间通过键合引线电性连接。
本发明的发明人发现，在现有技术中，滤波电路通常设置到下基板上，这种方式更靠近信号源，不能更好的消除信号传输过程中的干扰。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。
本发明提供的MEMS麦克风,滤波电路的电容层和/或电阻层中的至少一种被设置在外壳上，这种方式滤波电路远离信号源，能更好的消除信号传输过程中的干扰。
此外，可以降低杂音，提高MEMS麦克风的声音性能。
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是本发明实施例的MEMS麦克风的分解图。
图2是本发明实施例的外壳的结构示意图。
图3是本发明实施例的另一种外壳的剖视图。
图4是本发明实施例的又一种MEMS麦克风的剖视图。
图5是本发明实施例的第四种MEMS麦克风的剖视图。
图6是本发明实施例的MEMS麦克风的原理图。
图中，11：焊盘；12：外壳；13：MEMS芯片；14：ASIC芯片；15：键合引线；16：下基板；17：腔体；18：金属化通孔；19：埋阻层；20：埋容层；21：保护层；22：外部电路。
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。
为了至少解决上述技术问题之一，本发明提供一种MEMS麦克风。该麦克风包括：壳体、MEMS芯片13、ASIC芯片14和滤波电路。壳体包括外壳12和下基板16。外壳12与下基板16围合在一起以在它们内部形成腔体17。在腔体17内设置有MEMS芯片13和ASIC芯片14。MEMS芯片13将接收到的声音信号转换为电信号并发送给ASIC芯片14。ASIC芯片14将电信号进行放大并发送给外部电路22。MEMS芯片13和ASIC芯片14被设置在下基板16上。MEMS芯片13与ASIC芯片14电性连接。ASIC芯片14通过滤波电路与外部电路22电性连接。
滤波电路用于过滤外界电磁干扰，以保持来自电源(POWER)的电信号和由ASIC发送至外部电路22的信号输出端(OUT)的电信号稳定。滤波电路包括电容层和/或电阻层。电容层和/或电阻层被设置在外壳12上。在此，如果滤波电路只包括电容层或者电阻层，则电容层或者电阻层被设置在外壳12上。如果滤波电路包括电容层和电阻层，则二者中的至少之一被设置在外壳12上。例如，电容层和电阻层可以被设置在壳体的表层上，也可以设置在壳体的内部。电容层和电阻层设置在壳体的内部可以有效地保护电容层和电阻层，以防止滤波电路失效。
该MEMS麦克风的滤波电路的电容层和电阻层中的至少一种被设置在外壳12上，这种方式滤波电路远离信号源，能更好的消除信号传输过程中的干扰。
此外，可以降低杂音，提高MEMS麦克风的声音性能。
优选的是，滤波电路为RC滤波电路。RC滤波电路可以是RC串联电路、RC并联电路或者RC串并联电路。进一步优选地，RC滤波电路采用π型RC滤波电路，这种滤波电路的滤波效率高。
图2示出了本发明的一种外壳12的结构图。在该实施例中，外壳12为PCB结构外壳，即在PCB板上开设腔体17以形成外壳12。下基板16扣合在腔体17上。在该结构中，外壳12具备PCB板的功能，位于腔体17内的芯片通过设置在PCB结构外壳上的焊盘与外部电路22电性连接。RC滤波电路为π型RC滤波电路。电容层和电阻层均被设置在外壳12上。电容层设置为埋容层20，埋容层20即将电容层通过粘接、热熔、压合等方式嵌入到外壳12内部，电容层形成外壳12的一部分。电阻层设置为埋阻层19，埋阻层19即将电阻层通过粘接、热熔、压合等方式嵌入到外壳12内部，电阻层形成外壳12的一部分。PCB由多层材料压合在一起，然后通过铣槽获得腔体17。在该实施例中，埋容层20为2层并且分别被设置在埋容层20的靠近腔体17的一侧和远离腔体17的一侧。电容层和电阻层分别构成了π型RC滤波电路的电容和电阻。电容和电阻的大小可以根据实际需要进行设置。
埋容层20和埋阻层19可以通过本领域常用的技术手段实现电性连接，例如通过键合引线15等电性连接。在该结构中，埋容层20和埋阻层19之间通过金属化通孔18电性连接，该连接方式导通效果良好，并且顺应MEMS麦克风的轻薄化、小型化的发展趋势。
当然，外壳12的材质也可以是塑料、橡胶或者硅胶等材质，只要在外壳12上设置有焊盘11，以便芯片与外部电路22实现电性连接即可。
如图1所示，在外壳12上设置有6个焊盘11，其中4个焊盘11与地线(GND)电性连接，另外两个分别与电源(POWER)和信号输出端(OUT)一一对应地电性连接，以实现外部电信号的输入和MEMS麦克风的电信号的输出。图6示出了本实施例的MEMS麦克风的原理图。MEMS芯片13和ASIC芯片14之间通过键合引线15电性连接。ASIC芯片14与π型RC滤波电路电性连接。π型RC滤波电路通过焊盘11与电源和信号输出端电性连接。
为了进一步提高壳体的屏蔽效果，如图2所示，外壳12的内壁上覆设有保护层21，该保护层21为导体，例如铜箔、铝箔等。该保护层21包括设置在腔体17的顶壁、侧壁以及外壳12的与下基板16连接面的导体。例如，通过电镀或者化学镀的方法在外壳12的内壁和连接面上镀上一层铜箔。当然，也可以通过粘接的方式将铝箔或者铜箔贴附到外壳12的内壁上。保护层21可以更有效地屏蔽外部电磁干扰。
π型RC滤波电路的电容层和电阻层还包括其他的设置方式。
图3示出了本发明的用于MEMS麦克风的外壳的另一种实施例，与图2的实施例不同的是，在该实施例中两个埋阻层19中的一个被设置在埋容层20靠近腔体17的一侧，另一个被设置在外壳12的表层上。这种结构同样可以有效地屏蔽外部电磁干扰，并且可以降低外壳12的加工难度。
图4示出了本发明的MEMS麦克风的又一种实施例，在该实施例中，电容层被设置在外壳12上，电阻层被设置在下基板16上。例如，在外壳12上设置埋容层20，在下基板16上设置埋阻层19。电阻层也可以被设置下基板16的表层。在外壳12与下基板16安装在一起后，通过金属化通孔18构成RC滤波电路。当然，也可以是多个埋阻层19中的一个与埋容层20一起被设置在下基板16上，其他埋阻层19被设置在外壳12上，只要方便加工并且便于实现电性连接即可。
图5示出了本发明的MEMS麦克风的第四种实施例，在该实施例中，电容层被设置在外壳12上，电阻层被设置在下基板16上。例如，外壳12设置有埋容层20，下基板16设置有埋阻层19。在外壳12与下基板16安装在一起后，通过金属化通孔18构成RC滤波电路。当然，也可以是多个埋阻层19中的一个与埋容层20一起被设置在外壳12上，其他埋阻层19被设置在下基板16上。只要方便加工并且便于实现电性连接即可。电阻层也可以被设置在外壳12或者下基板16的表层。
其他类型的滤波电路本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只要在外壳12上设置电容层和/或电阻层即可，在此不做限定。
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 (8)
1.一种MEMS麦克风，其特征在于，包括：壳体，所述壳体包括外壳(12)和下基板(16)，所述外壳(12)与所述下基板(16)围合在一起以在它们内部形成腔体(17)，在所述腔体(17)内设置有MEMS芯片(13)和ASIC芯片(14)，所述MEMS芯片(13)和所述ASIC芯片(14)被设置在所述下基板(16)上，所述MEMS芯片(13)与所述ASIC芯片(14)电性连接，所述ASIC芯片(14)通过滤波电路与外部电路(22)电性连接，所述滤波电路包括电容层和电阻层，所述电容层和所述电阻层均被设置在所述外壳(12)上；所述外壳(12)的内壁上覆设有保护层(21)，所述保护层(21)包括设置在腔体(17)的顶壁、侧壁以及外壳(12)的与下基板(16)连接面的导体。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述滤波电路为RC滤波电路，所述RC滤波电路包括电容层和电阻层，所述电容层和所述电阻层电性连接。
3.根据权利要求1-2中的任意一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述电容层为埋容层(20)，所述电阻层为埋阻层(19)或者所述电阻层被设置在所述壳体的表层。
4.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述滤波电路为π型RC滤波电路。
5.根据权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述电阻层为埋阻层(19)，所述电容层为埋容层(20)，所述埋容层(20)和所述埋阻层(19)被设置在所述外壳(12)上，所述埋阻层(19)为2个并且被分别设置在所述埋容层(20)的靠近所述腔体(17)的一侧和远离所述腔体(17)的一侧。
6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述外壳为PCB结构外壳。
7.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述电容层和所述电阻层通过金属化通孔(18)电性连接以形成RC滤波电路。
8.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS芯片(13)和所述ASIC芯片(14)之间以及所述ASIC芯片(14)与所述滤波电路之间通过键合引线(15)电性连接。
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Effective date of registration: 20200608 Address after: 266104 room 103, 396 Songling Road, Laoshan District, Qingdao, Shandong Province Patentee after: Goer Microelectronics Co.,Ltd. Address before: 261031 Dongfang Road, Weifang high tech Development Zone, Shandong, China, No. 268 Patentee before: GOERTEK Inc. |
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