CN110113687A - 硅麦克风 - Google Patents

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梅嘉欣
张敏
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Abstract

本发明提供一种硅麦克风，所述硅麦克风的进声孔在所述入口段与所述出口段之间设置了所述弯曲段。当外界气流自所述入口段进入所述气流通道内，所述气流被所述弯曲段阻挡，会改变流通方向，这使得自所述入口段进入所述气流通道的气流不会直接从所述出口段排出，从而避免高强度的气流直接冲击所述传感器，且所述弯曲段也会有效阻挡异物进入所述音腔内，大大提高了所述硅麦克风的可靠性。

Description

硅麦克风
技术领域
本发明涉及声学及封装领域，尤其涉及一种硅麦克风。
背景技术
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)技术是近年来高速发展的一项高新技术，它采用先进的半导体制造工艺，实现传感器、驱动器等器件的批量制造，与对应的传统器件相比，MEMS器件在体积、功耗、重量以及价格方面有十分明显的优势。市场上，MEMS器件的主要应用实例包括压力传感器、加速度计及硅麦克风等。
硅麦克风又称MEMS麦克风，是基于MEMS技术制造的麦克风。由于其在小型化、性能、可靠性、环境耐受性、成本及量产能力上与ECM比都有相当优势，迅速占领手机、PDA、MP3及助听器等消费电子产品市场。
硅麦克风由MEMS传感器，ASIC芯片，音腔和具有RF抑制电路的电路板组成。MEMS传感器是一个由硅振膜和硅背极板构成的微型电容器，能将声压变化转化为电容变化，然后由ASIC芯片降电容变化转化为电信号，实现—”“声—电”转换。
现有的硅麦克风的缺点在于，外界异物容易自进声孔进入所述硅麦克风内部，而硅振膜和硅背极板的间距较小，对微小的异物颗粒非常敏感。这也是目前制约硅麦克风封装和导致硅麦克风失效的主要因素。
目前，通用的避免异物进入硅麦克风内的方法是：
1、缩小进声孔尺寸、增加进声孔数量，以避免异物自进声孔进入硅麦克风内部。该种方法的缺点在于，声孔通道和气流仍然垂直于内腔，对于进声孔的异物无任何阻挡效果。
2、在电路板的进声孔外侧贴防尘网，以避免异物自进声孔进入硅麦克风内部。该种方法的缺点在于，增加了电路板外侧进声孔的厚度，对于底部进音的产品，在客户端影响产品的贴装。
3、在电路板的进声孔内侧贴防尘网，以避免异物自进声孔进入硅麦克风内部。该种方法的缺点在于，因材料公差，其贴装精度难以控制，存在一定比例的贴偏、旋转不良，导致后续贴装MEMS传感器时产生漏气问题。
4、在外壳的进声孔内侧贴防尘网，以避免异物自进声孔进入硅麦克风内部。该种方法的缺点在于，因材料公差，其贴装精度难以控制，存在一定比例的贴偏、旋转不良等缺陷。
其中，目前大多使用自动贴片机贴装防尘网，而防尘网厚度太薄，易导致吸取失败；若防尘网加厚，则进声量受阻；并且防尘网本身产生的碎屑毛丝、溢胶等也会对产品性能造成不同程度的影响。
因此，亟需一种硅麦克风，其能够避免外界异物进入硅麦克风内部。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种硅麦克风，其能够减小外界气流对传感器的冲击，且能够避免外界异物进入硅麦克风内部。
为了解决上述问题，本发明提供了一种硅麦克风，包括一进声孔，所述进声孔设置在一构件上，所述进声孔包括至少一气流通道，所述气流通道贯穿所述构件，所述气流通道包括：一入口段，设置在所述进声孔的一侧，允许气流进入所述气流通道；一出口段，设置在所述进声孔的另一侧，允许气流自所述气流通道流出；一弯曲段，设置在所述入口段与所述出口段之间，自所述入口段进入所述气流通道的气流被所述弯曲段的侧壁阻挡而改变流向。
在一实施例中，所述气流通道呈一水平放置的V形，所述V形的转折处形成所述弯曲段。
在一实施例中，所述气流通道呈一水平放置的S形，所述S形的转折处形成所述弯曲段。
在一实施例中，所述弯曲段具有至少一拐角，所述拐角为圆弧形拐角。
在一实施例中，所述气流通道的直径为20～50微米。
在一实施例中，所述入口段的端面与所述构件的一表面平齐或低于所述构件的该表面，所述出口段的端面与所述构件的另一表面平齐或低于所述构件的该表面。
在一实施例中，所述硅麦克风还包括一电路板及一传感器，所述传感器与所述电路板形成一音腔，所述进声孔设置在所述电路板上，且与所述音腔对应，所述气流通道贯穿所述电路板。
在一实施例中，所述进声孔的宽度大于400微米。
在一实施例中，所述硅麦克风还包括一外壳及一传感器，所述传感器设置在所述外壳内，所述传感器与所述外壳之间形成一音腔，所述进声孔设置在所述外壳上，且与所述音腔对应，所述气流通道贯穿所述外壳。
在一实施例中，所述进声孔的宽度大于800微米。
本发明的优点在于，在现有技术中，自所述入口段进入气流通道的气流会直接自所述出口段排出，所述气流未受到阻挡，气流会直接冲击传感器，且气流携带的异物也会直接进入所述音腔，从而影响所述硅麦克风的可靠性。而本申请硅麦克风的进声孔在所述入口段与所述出口段之间设置了所述弯曲段。当外界气流自所述入口段进入所述气流通道内，所述气流被所述弯曲段阻挡，会改变流通方向，这使得自所述入口段进入所述气流通道的气流不会直接从所述出口段排出，从而避免高强度的气流直接冲击所述传感器，且所述弯曲段也会有效阻挡异物进入所述音腔内，大大提高了所述硅麦克风的可靠性。
附图说明
图1是本发明硅麦克风的第一实施例的结构示意图；
图2是本发明硅麦克风的第一实施例的进声孔处的放大示意图；
图3是本发明硅麦克风的第二实施例的进声孔处的放大示意图；
图4是本发明硅麦克风的第三实施例的结构示意图；
图5是本发明硅麦克风的第三实施例的进声孔处的放大示意图；
图6是本发明硅麦克风的第四实施例的进声孔处的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的硅麦克风的具体实施方式做详细说明。
图1是本发明硅麦克风的第一实施例的结构示意图。请参阅图1，本发明硅麦克风包括一进声孔1、一电路板2、一传感器3、一ASIC芯片4及一外壳5。所述进声孔1设置在一构件上，所述构件为电路板2或者外壳5。所述传感器3设置在所述电路板2上，且所述传感器3与所述电路板2之间形成一第一音腔6。所述ASIC芯片4设置在所述电路板2上。所述ASIC芯片4与所述电路板2及所述传感器3电连接，以进行声-电信号的传输。所述外壳5覆盖所述电路板2，且在所述电路板2与所述外壳5之间形成一容纳腔。所述传感器3及所述ASIC芯片4位于所述容纳腔内，且所述传感器3与所述外壳5之间形成一第二音腔7。其中，电路板2的基材包括但不限于FR4、陶瓷基板，外壳5的基材包含但不限于金属、高分子、FR4材料。所述电路板2、所述传感器3、所述ASIC芯片4及所述外壳5均为本领域常规结构，硅麦克风的声音转换原理也为本领域技术人员熟知的原理，不再赘述。
在本实施例中，所述进声孔1设置在所述电路板2上，且与所述第一音腔6对应。具体的说，外界的气流通过所述进声孔1进入所述第一音腔6，从而被所述传感器3感知。
图2是本发明硅麦克风的第一实施例的进声孔1处的放大示意图。请参阅图1及图2，所述进声孔1包括至少一气流通道10，所述气流通道10贯穿所述电路板2。优选地，所述进声孔1包括多个气流通道10，在附图1及图2中仅示意性绘示8个气流通道10。在实务中，可根据实际情况设置气流通道10的数量。其中，所述气流通道10沿一第一方向延伸。具体的说，在本实施例中，所述气流通道10沿Y方向延伸。
所述气流通道10包括一入口段10A，一出口段10B及一弯曲段10C。
所述入口段10A设置在所述进声孔1的一侧，允许气流进入所述气流通道10。具体的说，所述入口段10A为气流在所述气流通道10内流通的的起始段。即外界的气流自所述入口段10A进入所述气流通道10。
所述出口段10B设置在所述进声孔1的另一侧，允许气流自所述气流通道10流出。具体的说，所述出口段10B为气流在所述气流通道10内流通的终止段。即气流通道10内的气流自所述出口段10B排出至气流通道10之外的空间。
其中，所述入口段10A及所述出口段10B分设在所述进声孔1的两侧，以使得外界气流能够通过所述进声孔1进入所述硅麦克风内部。具体的说，外界声音振动形成的气流自所述入口段10A进入所述气流通道10，自所述出口段10B传输至硅麦克风的音腔内。
所述弯曲段10C设置在所述入口段10A与所述出口段10B之间，自所述入口段10A进入所述气流通道10的气流被所述弯曲段10C的侧壁阻挡而改变流向。具体的说，外界气流自所述入口段10A进入所述气流通道10后，被所述弯曲段10C的侧壁阻挡，所述气流改变流通方向而并非是直接自所述出口段10B流出。
在现有技术中，自所述入口段进入气流通道的气流会直接自所述出口段排出，所述气流未受到阻挡，气流会直接冲击传感器，且气流携带的异物也会直接进入所述音腔，从而影响所述硅麦克风的可靠性。而本申请硅麦克风的进声孔1在所述入口段10A与所述出口段10B之间设置了所述弯曲段10C。当外界气流自所述入口段10A进入所述气流通道10内，所述气流被所述弯曲段10C阻挡，会改变流通方向，这使得自所述入口段10A进入所述气流通道10的气流不会直接从所述出口段10B排出，从而避免高强度的气流直接冲击所述传感器，且所述弯曲段10C也会有效阻挡异物进入所述音腔内，大大提高了所述硅麦克风的可靠性。
其中，所述弯曲段10C具有至少一拐角，以形成所述弯曲形状。优选地，所述拐角为圆弧形拐角，在对异物有效阻挡的前提下能够保证气流的通畅，提高硅麦克风的性能。
在本实施例中，所述气流通道10呈一水平放置的V形。其中，所述V形的转折处D为所述拐角，进而形成所述弯曲段10C。例如，一柱形的气流通道朝向X方向弯曲形成V形通道，所述气流通道10的入口段10A为所述V形的一端，所述出口段10B为所述V形的另一端，所述V形的转折处D形成所述弯曲段10C。在本发明其他实施例中，所述气流通道10也可以为多个水平放置的V形在Y方向叠加。
优选地，在本实施例中，所述气流通道10的直径为20～50微米，其能够阻挡微小异物进入所述硅麦克风内，其能够保证气流通畅，从而在保证硅麦克风性能的情况下，提供硅麦克风的可靠性。当然，在本发明其他实施例中，所述气流通道10的直径的尺寸可也根据实际需求进行设置，本发明对此不进行限定。
在图2中采用箭头示意性地绘示了气流流通方向。在本实施例中，外界声音振动形成的气流自所述入口段10A进入所述气流通道10，所述气流被所述弯曲段10C阻挡，进而改变流通方向自所述出口段10A排出至所述第一音腔6。其中，自所述入口段10A进入所述气流通道10的气流不会直接从所述出口段10B排出，从而避免高强度的气流直接冲击所述传感器，且所述弯曲段10C也会有效阻挡异物进入所述音腔内，大大提高了所述硅麦克风的可靠性。
优选地，在本实施例中，所述进声孔1的宽度大于400微米，例如500微米、600微米、700微米等，则相较于现有技术中宽度较小的进声孔而言，本申请硅麦克风的进声孔1宽度变大，有利于提高进声孔1的开口率，能够补偿因气流通道变窄和弯曲所产生的声阻，保证产品性能不受影响。当然，在本发明其他实施例中，所述进声孔1的宽度可也根据实际需求进行设置，本发明对此不进行限定。
优选地，可直接在所述电路板2上加工形成所述进声孔1，则所述进声孔1的入口段10A的端面不会突出于所述电路板2的表面，进而不会影响后续硅麦克风的贴装；所述进声孔1的出口段10B的端面也不会突出于所述电路板2的表面，从而使得所述进声孔1不会影响第一音腔6的体积，进而能够保证硅麦克风的频响宽度。
图3是本发明硅麦克风的第二实施例的进声孔处的放大示意图。请参阅图3，该第二实施例与第一实施例的区别在于，所述气流通道10的形状不同。在本实施例中，所述气流通道10呈一水平放置的S形，所述S形的转折处D为所述拐角，进而形成所述弯曲段10C。具体的说，所述入口段10A为所述S形的一端，所述出口段10B为所述S形的另一端，所述S形的两个转折处D形成所述弯曲段10C。在本发明其他实施例中，所述气流通道也可以为多个水平放置的S形在X方向的叠加，或者，也可以在水平放置的S形的基础上多增加若干个转折处。
在图3中采用箭头示意性地绘示了气流流通方向。在本实施例中，外界声音振动形成的气流自所述入口段10A进入所述气流通道10，所述气流被所述弯曲段10C阻挡，进而改变流通方向自所述出口段10A排出至所述第一音腔6。其中，自所述入口段10A进入所述气流通道10的气流被所述弯曲段10C改变两次流通方向，则自所述入口段10A进入所述气流通道10的气流不会直接从所述出口段10B排出，且S形的气流通道10能够减缓气流强度，从而避免高强度的气流直接冲击所述传感器，且所述弯曲段10C也会有效阻挡异物进入所述音腔内，大大提高了所述硅麦克风的可靠性。
图4是本发明硅麦克风的第三实施例的结构示意图，图5是本发明硅麦克风的第三实施例的进声孔处的放大示意图。请参阅图4及图5，该第三实施例与第一实施例的区别在于，进声孔1的设置位置不同。具体的说，在本实施例中，所述进声孔1设置在外壳5上，且与所述第二音腔7对应，所述气流通道10贯穿所述外壳5。具体的说，外界的气流通过所述进声孔1进入所述第二音腔7，从而被所述传感器3感知。
在本实施例中，所述进声孔1的结构与第一实施例的进声孔的结构相同，其气流流向也与第一实施例相同。具体的说，请参阅图5，气流流向采用箭头标示，外界声音振动形成的气流自所述入口段10A进入所述气流通道10，所述气流被所述弯曲段10C阻挡，进而改变流通方向自所述出口段10A排出至所述第二音腔7。其中，自所述入口段10A进入所述气流通道10的气流不会直接从所述出口段10B排出，从而避免高强度的气流直接冲击所述传感器，且所述弯曲段10C也会有效阻挡异物进入所述音腔内，大大提高了所述硅麦克风的可靠性。
其中，在该实施例中，所述进声孔1的宽度大于800微米，例如1000微米、1200微米等，则相较于现有技术中宽度较小的进声孔而言，本申请硅麦克风的进声孔1宽度变大，有利于提高进声孔1的开口率，能够补偿因气流通道变窄和弯曲所产生的声阻，保证产品性能不受影响。当然，在本发明其他实施例中，所述进声孔1的宽度可也根据实际需求进行设置，本发明对此不进行限定。
图6是本发明硅麦克风的第四实施例的进声孔处的放大示意图。请参阅图6，该第四实施例与第三实施例的区别在于，所述气流通道10的形状不同。在本实施例中，所述气流通道10呈一水平放置的S形，所述S形的转折处D为所述拐角，进而形成所述弯曲段10C。具体的说，所述入口段10A为所述S形的一端，所述出口段10B为所述S形的另一端，所述S形的两个转折处D形成所述弯曲段10C。在本发明其他实施例中，所述气流通道也可以为多个水平放置的S形在X方向的叠加，或者，也可以在水平放置的S形的基础上多增加若干个转折处。
在本实施例中，所述进声孔1的结构与第二实施例的进声孔的结构相同，其气流流向也与第二实施例相同。具体的说，请参阅图6，气流流向采用箭头标示，在本实施例中，外界声音振动形成的气流自所述入口段10A进入所述气流通道10，所述气流被所述弯曲段10C阻挡，进而改变流通方向自所述出口段10A排出至所述第二音腔7。其中，自所述入口段10A进入所述气流通道10的气流被所述弯曲段10C改变两次流通方向，则自所述入口段10A进入所述气流通道10的气流不会直接从所述出口段10B排出，且S形的气流通道10能够减缓气流强度，从而避免高强度的气流直接冲击所述传感器，且所述弯曲段10C也会有效阻挡异物进入所述音腔内，大大提高了所述硅麦克风的可靠性。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硅麦克风，包括一进声孔，所述进声孔设置在一构件上，其特征在于，所述进声孔包括至少一气流通道，所述气流通道贯穿所述构件，所述气流通道包括：
一入口段，设置在所述进声孔的一侧，允许气流进入所述气流通道；
一出口段，设置在所述进声孔的另一侧，允许气流自所述气流通道流出；
一弯曲段，设置在所述入口段与所述出口段之间，自所述入口段进入所述气流通道的气流被所述弯曲段的侧壁阻挡而改变流向。
2.根据权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，所述气流通道呈一水平放置的V形，所述V形的转折处形成所述弯曲段。
3.根据权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，所述气流通道呈一水平放置的S形，所述S形的转折处形成所述弯曲段。
4.根据权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，所述弯曲段具有至少一拐角，所述拐角为圆弧形拐角。
5.根据权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，所述气流通道的直径为20～50微米。
6.根据权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，所述入口段的端面与所述构件的一表面平齐或低于所述构件的该表面，所述出口段的端面与所述构件的另一表面平齐或低于所述构件的该表面。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的硅麦克风，其特征在于，所述硅麦克风还包括一电路板及一传感器，所述传感器与所述电路板形成一音腔，所述进声孔设置在所述电路板上，且与所述音腔对应，所述气流通道贯穿所述电路板。
8.根据权利要求7所述的硅麦克风，其特征在于，所述进声孔的宽度大于400微米。
9.根据权利要求1～6任意一项所述的硅麦克风，其特征在于，所述硅麦克风还包括一外壳及一传感器，所述传感器设置在所述外壳内，所述传感器与所述外壳之间形成一音腔，所述进声孔设置在所述外壳上，且与所述音腔对应，所述气流通道贯穿所述外壳。
10.根据权利要求9所述的硅麦克风，其特征在于，所述进声孔的宽度大于800微米。
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