CN110662148B - Mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种MEMS麦克风，包括由两个金属外壳和PCB板形成的封装结构，所述两个金属外壳分别与PCB板的正反两面焊接固定，并形成两个声腔；其中，在每个金属外壳上分别设置有声孔，在其中一个金属外壳与所述PCB板形成的声腔内的PCB板上设置有MEMS芯片，在所述PCB板上与所述MEMS芯片相对应的位置设置有声孔，其中，所述两个金属外壳上的声孔及所述PCB板上的声孔中，至少有一个声孔设置有阻尼结构。利用本发明，可以很好地实现MEMS麦克风的指向性，同时能够解决现有的MEMS麦克风电磁屏蔽能力较弱和抗吹气能力等问题。
Description
技术领域
本发明涉及电声转换技术领域，更为具体地，涉及一种MEMS麦克风。
背景技术
MEMS(Micro electro mechanical Systems，微机电系统)麦克风是一种用微机械加工技术制作出来的电能换声器，其具有体积小、频响特性好、噪声低等特点。随着电子设备的小巧化、薄型化发展，MEMS麦克风被越来越广泛地运用到这些设备上。
现有的MEMS麦克风采用的单层的金属外壳结构，传统的单层外壳在实际应用中存在屏蔽电磁能力比较弱的问题，此外，现有的MEMS麦克风的与外部连接的声孔直接连通，外部气流直接冲击MEMS芯片的振膜，影响产品的抗吹气能力，为解决上述问题，本发明提供了一种新的MEMS麦克风。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种MEMS麦克风，以解决现有的MEMS麦克风电磁屏蔽能力较弱和抗吹气能力等问题。
本发明提供的MEMS麦克风，包括由两个金属外壳和PCB板形成的封装结构，所述两个金属外壳分别与PCB板的正反两面焊接固定，并形成两个声腔；其中，
在每个金属外壳上分别设置有声孔，在其中一个金属外壳与所述PCB板形成的声腔内的PCB板上设置有MEMS芯片，在所述PCB板上与所述MEMS芯片相对应的位置设置有声孔，
其中，所述两个金属外壳上的声孔及所述PCB板上的声孔中，至少有一个声孔设置有阻尼结构。
此外，优选的方案是，所述两个金属外壳包括第一金属外壳和第二金属外壳，其中，
所述第一金属外壳与所述PCB板形成的声腔为第一声腔，所述第二金属外壳与所述PCB板形成的声腔为第二声腔，其中，
所述MEMS芯片设置在与所述第二声腔同侧的PCB板上。
此外，优选的方案是，设置在所述第一金属外壳的声孔为第一声孔，用于所述第一声腔与MEMS麦克风的外部相连通；
设置在所述第二金属外壳的声孔为第二声孔，用于所述第二声腔与MEMS麦克风的外部相连通；
设置在所述PCB板上，并与所述MEMS芯片相对应的声孔为第三声孔，用于所述MEMS芯片与所述第一声腔相连通；
所述阻尼结构设置于所述第一声孔、第二声孔和所述第三声孔中的至少一个上。
此外，优选的方案是，所述阻尼结构包括第一阻尼结构和第二阻尼结构，所述第一阻尼结构设置于所述第一声孔或所述第三声孔，所述第二阻尼结构设置于所述第二声孔。
此外，优选的方案是，所述第一阻尼结构的透气率为210mm/s～310mm/s，所述第二阻尼结构的透气率为80mm/s～180mm/s。
此外，优选的方案是，所述第二声腔的体积大于等于两倍的所述第一声腔的体积。
此外，优选的方案是，所述阻尼结构为阻尼片和/或微孔。
此外，优选的方案是，在所述PCB板未与所述金属外壳封装的位置设置有焊盘，所述焊盘用于终端设备电连接。
此外，优选的方案是，所述第一金属外壳、所述第二金属外壳分别通过焊锡膏与所述PCB板的正反两面相焊接。
此外，优选的方案是，在所述第二声腔的PCB板上设置有ASIC芯片，其中，所述ASIC芯片、所述MEMS芯片均通过胶水固定在所述PCB板上。
从上面的技术方案可知，本发明提供的MEMS麦克风，通过采用两个金属外壳将封装结构内部的芯片两侧屏蔽包裹，提高产品的电磁屏蔽能力；通过改变声音经过不同的声孔到达MEMS芯片振膜的声程差，实现MEMS麦克风良好的指向性增强产品的抗吹气能力。
为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
图1为根据本发明实施例一的MEMS麦克风结构示意图；
图2为根据本发明实施例二的MEMS麦克风结构示意图；
图3为根据本发明实施例三的MEMS麦克风结构示意图。
其中的附图标记包括：11、第二金属外壳，12、第一金属外壳，2、PCB板，3、MEMS芯片，4、ASIC芯片，5、金属线，6、金属线，7、第三声孔，8、胶水，9、焊锡膏，10、焊盘，13、第二声孔，14、第二阻尼片，15、第一声孔，16、第一阻尼片，17、第一声腔，18、第二声腔，19、第三阻尼片，20、第二微孔，21、第一微孔。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
针对前述提出的现有的MEMS麦克风电磁屏蔽能力较弱和抗吹气能力等问题，本发明提供了一种可新的MEMS麦克风，从而解决目前MEMS麦克风存在的问题。
以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
为了说明本发明提供的MEMS麦克风的结构，图1示出了根据本发明实施例一的MEMS麦克风结构。
如图1所示，本发明提供的MEMS麦克风，包括由两个金属外壳和PCB板2形成的封装结构，两个金属外壳分别与PCB板2的正反两面焊接固定，并形成两个声腔；其中，在每个金属外壳上分别设置有声孔，在其中一个金属外壳与PCB板形成的声腔内的PCB板2上设置有MEMS芯片3，在PCB板2上与MEMS芯片3相对应的位置设置有声孔，两个金属外壳上的声孔及PCB板上的声孔中，至少有一个声孔设置有阻尼结构。
其中，金属外壳包括顶面以及与顶面相连接的四个侧壁，金属外壳的声孔设置在顶面或者侧壁。
在图1所示的实施例中，两个金属外壳分别为第一金属外壳12和第二金属外壳11，其中，第一金属外壳12与PCB板2形成第一声腔17，第二金属外壳11与PCB板2形成第二声腔18，其中，MEMS芯片3设置在第二金属外壳11与PCB板2形成的第二声腔18内。
其中，设置在第一金属外壳12的声孔为第一声孔15，第一声孔15，用于将第一声腔17与MEMS麦克风的外部进行连通；设置在第二金属外壳11的声孔为第二声孔13，第二声孔13，用于将第二声腔18与MEMS麦克风的外部进行连通；设置在所述PCB板2上，并与MEMS芯片3相对应的声孔为第三声孔7，第三声孔7，用于将MEMS芯片3的背腔与第一声腔17进行连通，阻尼结构设置于第一声孔、第二声孔和第三声孔中的至少一个上。
也就是说，在三个声孔中其中一个声孔设置一个阻尼结构；或者在其中两个上设置阻尼结构，即：在第一声孔上设一个阻尼结构，在第二声孔或者第三声孔上设置一个阻尼结构。
其中，阻尼结构包括第一阻尼结构和第二阻尼结构，第一阻尼结构设置于第一声孔或第三声孔，第二阻尼结构设置于第二声孔。并且，阻尼结构为阻尼片和/或微孔。
其中，在图1和图2所示的实施例中，阻尼结构为阻尼片，如图1所示，在第一声孔15上设置有第一阻尼片16，在第二声孔13上设置有第二阻尼片14；如图2所示，第一阻尼片16设置在第一声孔15上，在第三声孔7上设置有第三阻尼片19，其中，图2中的第三阻尼片与图1中的第二阻尼片的作用完全一样。即：在每个声腔第一声腔的声孔上均设置有一个阻尼片。
为了实现声程差，第一阻尼片16的透气率为210mm/s～310mm/s，第二阻尼片14的透气率为80mm/s～180mm/s；第二声腔18的体积大于等于两倍的第一声腔17的体积；优选地，第一阻尼片16的透气率约为260mm/s，第二阻尼片的透气率约为130mm/s，对应地，第二声腔18的体积比第一声腔17的体积大两倍及以上；即：在应用中，根据实际需求，选择合适的阻尼片设置在对应的声孔上，对应地，需保证第二声腔18的体积比第一声腔17的体积大两倍及以上。
在本发明的实施例中，采用上述的两种声腔和三种声孔的结构设计形式，通过改变声音经不同声孔到达MEMS芯片的振膜的声程差，实现了MEMS麦克风良好的指向性；并且在与传统的MEMS麦克风结构相比，改变了气流的通道，传统通道只有一个直接与MEMS芯片相连通的声孔，现在三个声孔的结构，避免外部气流直接冲击MEMS芯片的振膜，增大了MEMS麦克风的抗吹气能力。
在本发明的实施例中，第一金属外壳12、第二金属外壳11分别与PCB板2的两面相固定；即：第一金属外壳12、第二金属外壳11分别通过焊锡膏9与PCB板2的正反两面焊接固定。
在本发明的实施例中，通过采用第一金属外壳12、第二金属外壳11将内部的MEMS芯片3与ASIC芯片4完全包裹住，这种结构设计补齐了传统结构中PCB的电磁屏蔽能力的短板，可提供MEMS麦克风的电磁屏蔽能力。
在本发明的实施例中，在PCB板2未与金属外壳封装的位置设置有焊盘10，焊盘10用于终端设备电连接。如图1所示，在PCB的一端，并且未与金属外壳(第一金属外壳12和第二金属外壳11)焊接的位置，可设置与终端设备电连接的焊盘10，焊盘可放置在PCB板2正反面的任意一侧，在实际应用中，根据需求自行设定，这种设计形式，相比较于传统的只设置在PCB板的底部的形式，增大了产品的装配灵活性；这种结构设计可满足插拔的装配需求，从而增大产品的装配灵活性。
此外，在本发明的实施例中，在第一金属外壳12与PCB板2形成的第二声腔18内的PCB板上2还设置有ASIC芯片4，其中，ASIC芯片4、MEMS芯片3均通过胶水8固定在PCB板2上。MEMS芯片3与ASIC芯片4之间通过金属线5电连接，并且所ASIC芯片4与PCB板2之间通过金属线6电连接。
在图2所示的实施例中，在第一金属外壳12上设置有第一声孔15，在第二金属外壳11上设置有第二声孔13，并在第二声孔13上贴设有第二阻尼片14，在PCB板2上与MEMS芯片3相连通的位置设置有第三声孔7，在第三声孔上设置有第三阻尼片19。
其中，第三阻尼片19的透气率为210mm/s～310mm/s，第二阻尼片14的透气率为80mm/s～180mm/s；同时，第二声腔18的体积大于等于两倍的第一声腔17的体积；优选地，第三阻尼片19的透气率约为260mm/s，第二阻尼片的透气率约为130mm/s，对应地，第二声腔18的体积比第一声腔17的体积大两倍及以上。图2与图1所示的实施例的不同之处在于：图1中，在第一声孔15上设置有第一阻尼片16，在第二声孔13上设置第二阻尼片14，在第三声孔7上没有设置阻尼片；在图2中，在第一声孔15上没有设置阻尼片，在第二声孔13上设置了第二阻尼片14，在第三声孔7上设置了第三阻尼片19。在图2所示的实施例中：在应用中，根据实际需求，选择合适的阻尼片设置在对应的声孔上，对应地，需保证第二声腔18的体积比第一声腔17的体积大两倍及以上。
在图3所示的实施例中，阻尼结构为微孔，在第一声腔的第一金属外壳12上设置有第一微孔21，在第二声腔的第二金属外壳11上设置有第二微孔20，其中，微孔直径为30-60um，通过调整微孔数目实现不同的透气率，在图3所示的实施例中，第一微孔21的透气率为210mm/s～310mm/s，第二微孔20的透气率为80mm/s～180mm/s；第二声腔18的体积大于等于两倍的第一声腔17的体积；优选地，第一微孔21的透气率约为260mm/s，第二微孔20的透气率约为130mm/s，对应地，第二声腔18的体积比第一声腔17的体积大两倍及以上；即：在应用中，根据实际需求，通过调整微孔的数目来实现第一微孔和第二微孔的透气率。
综上所述，在图3所示的实施例中，密集的微孔结构可以作为第一声腔17和第二声腔18的阻尼片，起到了跟阻尼片相同的作用。
在本发明的实施例中，声音通过第一声孔15进入前腔，又通过第三声孔7作用于MEMS芯片3；MEMS芯片3将接收到的声音信号转换成模拟信号，并通过金属线5传递至ASIC芯片4；ASIC芯片4将接收到的模拟信号转换成数字信号，并进行信号放大及校准等处理，将处理后的数字信号通过金属线6传输至PCB板2，由于在PCB板2上设置有焊盘10，焊盘10与终端设备电连接，信号通过焊盘10传输到终端设备上。
通过上述实施方式可以看出，本发明提供的MEMS麦克风，MEMS麦克风，通过采用两个金属外壳将封装结构内部的芯片两侧屏蔽包裹，提高产品的电磁屏蔽能力；通过改变声音经过不同的声孔到达MEMS芯片振膜的声程差，实现MEMS麦克风良好的指向性；同时，焊盘可以设置在PCB正反面的任意一侧，较传统结构，增大了产品的装配灵活性。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的MEMS麦克风。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的MEMS麦克风，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (9)
1.一种MEMS麦克风，其特征在于，包括由两个金属外壳和PCB板形成的封装结构，所述两个金属外壳分别与PCB板的正反两面焊接固定，并形成两个声腔；其中，
在每个金属外壳上分别设置有声孔，在其中一个金属外壳与所述PCB板形成的声腔内的PCB板上设置有MEMS芯片，在所述PCB板上与所述MEMS芯片相对应的位置设置有声孔，
其中，所述两个金属外壳上的声孔及所述PCB板上的声孔中，至少有一个声孔设置有阻尼结构；
其中，所述两个声腔的其中一个声腔的体积大于等于两倍的另一个声腔的体积；
其中，在所述PCB板未与所述金属外壳封装的位置设置有焊盘，所述焊盘用于终端设备电连接。
2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述两个金属外壳包括第一金属外壳和第二金属外壳，其中，
所述第一金属外壳与所述PCB板形成的声腔为第一声腔，所述第二金属外壳与所述PCB板形成的声腔为第二声腔，其中，
所述MEMS芯片设置在与所述第二声腔同侧的PCB板上。
3.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，
设置在所述第一金属外壳的声孔为第一声孔，用于所述第一声腔与MEMS麦克风的外部相连通；
设置在所述第二金属外壳的声孔为第二声孔，用于所述第二声腔与MEMS麦克风的外部相连通；
设置在所述PCB板上，并与所述MEMS芯片相对应的声孔为第三声孔，用于所述MEMS芯片与所述第一声腔相连通；
所述阻尼结构设置于所述第一声孔、第二声孔和所述第三声孔中的至少一个上。
4.如权利要求3所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述阻尼结构包括第一阻尼结构和第二阻尼结构，所述第一阻尼结构设置于所述第一声孔或所述第三声孔，所述第二阻尼结构设置于所述第二声孔。
5.如权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述第一阻尼结构的透气率为210mm/s～310mm/s，所述第二阻尼结构的透气率为80mm/s～180mm/s。
6.如权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述第二声腔的体积大于等于两倍的所述第一声腔的体积。
7.如权利要求1至6任一权利要求所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述阻尼结构为阻尼片和/或微孔。
8.如权利要求3所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述第一金属外壳、所述第二金属外壳分别通过焊锡膏与所述PCB板的正反两面相焊接。
9.如权利要求3所述的MEMS麦克风，其特征在于，
在所述第二声腔的PCB板上设置有ASIC芯片，其中，所述ASIC芯片、所述MEMS芯片均通过胶水固定在所述PCB板上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20200612 Address after: 261031 building 10, Geer phase II Industrial Park, No. 102, Ronghua Road, Ronghua community, Xincheng street, high tech Zone, Weifang City, Shandong Province Applicant after: Weifang goer Microelectronics Co.,Ltd. Address before: 261031 Dongfang Road, Weifang high tech Industrial Development Zone, Shandong, China, No. 268 Applicant before: GOERTEK Inc. |
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| GR01 | Patent grant | ||
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