CN108124228A - 麦克风芯片及麦克风 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种麦克风芯片及麦克风，包括：印刷电路板；形成在印刷电路板上的粘结层；形成在粘结层上的支撑部件；形成在支撑部件上的芯片衬底，支撑部件围绕芯片衬底第一表面的边缘设置，用于支撑芯片衬底，支撑部件的横截面围成一个闭合图形；芯片衬底上设置有通孔，通孔纵向贯穿芯片衬底的第一表面和芯片衬底的第二表面；依次设置在芯片衬底第二表面上的振膜和背板。本发明实施例提供的一种麦克风芯片及麦克风，通过在芯片衬底和印刷电路板之间设置支撑部件，可以减少封装过程中麦克风芯片中产生的应力对麦克风灵敏度的影响，从而提高麦克风的信噪比。
Description
技术领域
本发明实施例涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种麦克风芯片及麦克风。
背景技术
随着无线通讯的发展，全球移动电话用户越来越多。人们对通话质量的要求越来越高。目前应用较多的是微电机系统麦克风(micro electro mechanical systemmicrophone，MEMS)。
MEMS硅麦克风采用电容式的原理，由一个振膜和麦克风中的背板之间形成电容结构。当振膜感受到外部的音频声压信号后，振膜与背板之间的距离改变，改变电容容量以及电压，再通过后续CMOS放大器将电容变化转化为电压信号的变化并进行输出。
由于MEMS麦克风的热膨胀系数和印刷电路板板不同，在高温烘烤时，两者会产生不同的形变。烘烤过后，两者的形变有复原的趋势。但由于麦克风芯片中的芯片衬底和印刷电路板中间的粘结层的凝固，芯片衬底和印刷电路板的形变无法完全复原，于是该形变趋势被转换成了应力。此应力会传导到MEMS麦克风的振膜上，降低MEMS麦克风的灵敏度和信噪比。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种麦克风芯片及麦克风，通过在芯片衬底和印刷电路板之间设置支撑部件，可以减少封装过程中麦克风芯片中产生的应力对麦克风灵敏度的影响，从而提高MEMS麦克风的信噪比。
第一方面，本发明实施例提供了一种麦克风芯片，包括：
印刷电路板；
形成在所述印刷电路板上的粘结层；
形成在所述粘结层上的支撑部件；
形成在所述支撑部件上的芯片衬底，所述支撑部件围绕所述芯片衬底第一表面的边缘设置，用于支撑所述芯片衬底，所述支撑部件的横截面围成一个闭合图形；
所述芯片衬底上设置有通孔，所述通孔纵向贯穿所述芯片衬底的第一表面和所述芯片衬底的第二表面；
依次设置在所述芯片衬底第二表面上的振膜和背板。
可选的，还包括形成在所述芯片衬底第二表面上的第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述芯片衬底第二表面和所述振膜之间，且围绕所述振膜的边缘间隔设置，用于支撑所述振膜；
形成在所述振膜上的第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述振膜和所述背板之间，且围绕所述背板的边缘间隔设置，用于支撑所述背板。
可选的，所述闭合图形为矩形或者圆形。
可选的，所述芯片衬底和所述支撑部件为一体结构。
可选的，所述通孔的横截面积小于所述振膜的横截面积，且所述振膜覆盖所述通孔。
可选的，所述通孔为圆形通孔。
可选的，所述支撑部件的厚度小于所述芯片衬底上，所述通孔的边缘到所述芯片衬底边缘的最短距离。
第二方面，本发明实施例提供了一种麦克风，包括：
麦克风芯片、信号处理芯片、基座和金属保护壳；
所述麦克风芯片和所述信号处理芯片固定在所述基座上，所述麦克风芯片和所述信号处理芯片之间电连接；
所述麦克风芯片包括如第一方面任一一项所述的麦克风芯片。
本发明实施例提供的麦克风芯片在印刷电路板上的粘结层和芯片衬底之间，设置了支撑部件，释放封装过程中衬底与印刷电路板之间产生的应力，减少应力对麦克风芯片灵敏度和信噪比的影响。其中，支撑部件的横截面围成一个闭合图形，在麦克风芯片装片到印刷电路板上后，支撑部件、通孔以及振膜三者形成一密闭空间，即背腔。对于背进音麦克风，声音由背腔进入，该密闭背腔可保证声音的全部能量传递到振膜，而不扩散至外部空间。该背腔比无支撑部件的传统麦克风芯片更大。对于前进音麦克风，更大的背腔可以实现更高的信噪比。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种麦克风芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例一提供的一种麦克风芯片的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例提供的一种麦克风芯片的结构示意图，参见图1，该麦克风芯片包括：印刷电路板10。形成在印刷电路板10上的粘结层20。形成在粘结层20上的支撑部件30。形成在支撑部件30上的芯片衬底40，支撑部件30围绕芯片衬底40第一表面的边缘设置，用于支撑芯片衬底40，支撑部件30的横截面围成一个闭合图形。可选的，所述闭合图形为矩形或者圆形。图2示例性的示出了矩形的闭合图形。参见图2，芯片衬底40上设置有通孔41，通孔41纵向贯穿芯片衬底的第一表面411和芯片衬底40的第二表面412，可选的，通孔为圆形通孔。依次设置在芯片衬底40第二表面412上的振膜50和背板60。
需要说明的是，图1是图2在AA’方向的剖面图。且图2中，未示出芯片衬底40上面的振膜50和背板60。
粘结层20，示例性的可以为热熔胶，用热熔胶枪熔化挤压出来，凝固后有一定的机械强度和绝缘性能。芯片衬底40示例性的可以为硅、锗或者砷化镓等半导体材料。芯片衬底40的通孔，示例性的可以通过图案化刻蚀工艺制作完成。芯片衬底40第二表面412上的振膜50和背板60可作为电容结构的第一极板和第二极板，其中，振膜50用于根据声音信号的波动，而上下振动，从而改变两个极板之间的距离，以使电容结构的电容值发生变化。
现有技术中，MEMS麦克风在封装过程中，需要经过点胶、装片以及烘烤等一系列工序。其中点胶，即制备粘结层的过程，把液态胶水预先涂抹在印刷电路板(Printed circuitboard circuit boards)上。装片，即把MEMS麦克风芯片中的芯片衬底贴合在涂有胶水的印刷电路板上。烘烤，即通过高温，将液态胶水凝固，从而起到固定MEMS麦克风芯片的作用。由于MEMS麦克风芯片中的芯片衬底的热膨胀系数和印刷电路板的热膨胀系数不同，在高温烘烤时，两者会产生不同的形变。烘烤过后，两者的形变有复原的趋势。但由于胶水的凝固，形变无法完全复原。于是该形变趋势被转换成了应力。此应力会传导到MEMS麦克风芯片的振膜上，降低MEMS麦克风的灵敏度和信噪比。本发明实施例提供的麦克风芯片在印刷电路板上的粘结层和芯片衬底之间，设置了支撑部件，释放封装过程中衬底与印刷电路板之间产生的应力，减少应力对MEMS麦克风芯片灵敏度和信噪比的影响。其中，支撑部件的横截面围成一个闭合图形，在MEMS麦克风芯片装片到印刷电路板上后，支撑部件、通孔以及振膜三者形成一密闭空间，即背腔。对于背进音MEMS麦克风，声音由背腔进入，该密闭背腔可保证声音的全部能量传递到振膜，而不扩散至外部空间。该背腔比无支撑部件的传统MEMS麦克风芯片更大。对于前进音MEMS麦克风，更大的背腔可以实现更高的信噪比。需要说明的是，背进音麦克风在印刷电路板上有个通孔，声音可以经此通孔由背腔进入。
可选的，参见图1，该麦克风芯片还包括：形成在芯片衬底40第二表面412上的第一绝缘层70，第一绝缘层70位于芯片衬底40第二表面412和振膜50之间，且围绕振膜50的边缘间隔设置，用于支撑振膜50；形成在振膜50上的第二绝缘层80，第二绝缘层80位于振膜50和背板60之间，且围绕背板60的边缘间隔设置，用于支撑背板60。
需要说明的是，第一绝缘层70的设置一方面是用于支撑振膜50，另一方面用于电绝缘振膜50和芯片衬底40，第二绝缘层80的设置一方面用于支撑背板60，另一方面用于电绝缘振膜50和背板60。
可选的，芯片衬底和支撑部件为一体结构。芯片存底和支撑部件为同一材料制作，通过对芯片衬底第一表面的图案化刻蚀。
可选的，通孔的横截面积小于振膜的横截面积，且振膜覆盖通孔。
可选的，支撑部件30的厚度小于芯片衬底上，通孔41的边缘到芯片衬底40边缘的最短距离。在封装过程中，由于支撑部件30具有一定高度，胶水只接触支撑部件。支撑部件较薄，高温烘烤导致的应力可以被支撑部件释放，从而减少应力对MEMS麦克风灵敏度和信噪比的影响。
实施例二
在上述实施例的基础上，本发明实施例提供了一种麦克风，该麦克风包括：
麦克风芯片、信号处理芯片、基座和金属保护壳；麦克风芯片和信号处理芯片固定在基座上，麦克风芯片和信号处理芯片之间电连接；麦克风芯片包括上述实施例中的麦克风芯片。
本发明实施例提供的麦克风，包含的麦克风芯片在印刷电路板上的粘结层和芯片衬底之间，设置了支撑部件，释放封装过程中衬底与印刷电路板之间产生的应力，减少应力对MEMS麦克风芯片灵敏度和信噪比的影响。其中，支撑部件的横截面围成一个闭合图形，在MEMS麦克风芯片装片到印刷电路板上后，支撑部件、通孔以及振膜三者形成一密闭空间，即背腔。对于背进音MEMS麦克风，声音由背腔进入，该密闭背腔可保证声音的全部能量传递到振膜，而不扩散至外部空间。该背腔比无支撑部件的传统MEMS麦克风芯片更大。对于前进音MEMS麦克风，更大的背腔可以实现更高的信噪比。
需要说明的是，背进音麦克风在印刷电路板上有个通孔，声音可以经此通孔由背腔进入。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (8)
1.一种麦克风芯片，其特征在于，包括：
印刷电路板；
形成在所述印刷电路板上的粘结层；
形成在所述粘结层上的支撑部件；
形成在所述支撑部件上的芯片衬底，所述支撑部件围绕所述芯片衬底第一表面的边缘设置，用于支撑所述芯片衬底，所述支撑部件的横截面围成一个闭合图形；
所述芯片衬底上设置有通孔，所述通孔纵向贯穿所述芯片衬底的第一表面和所述芯片衬底的第二表面；
依次设置在所述芯片衬底第二表面上的振膜和背板。
2.根据权利要求1所述的麦克风芯片，其特征在于，
还包括形成在所述芯片衬底第二表面上的第一绝缘层，所述第一绝缘层位于所述芯片衬底第二表面和所述振膜之间，且围绕所述振膜的边缘间隔设置，用于支撑所述振膜；
形成在所述振膜上的第二绝缘层，所述第二绝缘层位于所述振膜和所述背板之间，且围绕所述背板的边缘间隔设置，用于支撑所述背板。
3.根据权利要求1所述的麦克风芯片，其特征在于，
所述闭合图形为矩形或者圆形。
4.根据权利要求1所述的麦克风芯片，其特征在于，
所述芯片衬底和所述支撑部件为一体结构。
5.根据权利要求4所述的麦克风芯片，其特征在于，
所述通孔的横截面积小于所述振膜的横截面积，且所述振膜覆盖所述通孔。
6.根据权利要求4所述的麦克风芯片，其特征在于，
所述通孔为圆形通孔。
7.根据权利要求4所述的麦克风芯片，其特征在于，
所述支撑部件的厚度小于所述芯片衬底上，所述通孔的边缘到所述芯片衬底边缘的最短距离。
8.一种麦克风，其特征在于，包括：
麦克风芯片、信号处理芯片、基座和金属保护壳；
所述麦克风芯片和所述信号处理芯片固定在所述基座上，所述麦克风芯片和所述信号处理芯片之间电连接；
所述麦克风芯片包括如上述权利要求1-7中任一一项所述的麦克风芯片。
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