CN110691317B - 一种单指向拾音的mems麦克风及其生产方法 - Google Patents

一种单指向拾音的mems麦克风及其生产方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110691317B
CN110691317B CN201911017532.5A CN201911017532A CN110691317B CN 110691317 B CN110691317 B CN 110691317B CN 201911017532 A CN201911017532 A CN 201911017532A CN 110691317 B CN110691317 B CN 110691317B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
plate
cavity
mems
sound
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911017532.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110691317A (zh
Inventor
杨国庆
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chaoyang Jushengtai Xinfeng Technology Co Ltd
Original Assignee
Chaoyang Jushengtai Xinfeng Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chaoyang Jushengtai Xinfeng Technology Co Ltd filed Critical Chaoyang Jushengtai Xinfeng Technology Co Ltd
Priority to CN201911017532.5A priority Critical patent/CN110691317B/zh
Publication of CN110691317A publication Critical patent/CN110691317A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110691317B publication Critical patent/CN110691317B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
    • H04R31/003—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor for diaphragms or their outer suspension
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003—Mems transducers or their use
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2231/00—Details of apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor covered by H04R31/00, not provided for in its subgroups
    • H04R2231/001—Moulding aspects of diaphragm or surround

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

本发明涉及麦克风领域，尤其涉及一种单指向拾音的MEMS麦克风，包含封装基板及MEMS麦克风，所述封装基板上设有进音孔和开关下声孔，所述基板上进音孔位置固定有MEMS麦克风，所述开关下声孔上固定有与前述MEMS麦克风电性相连的MEMS开关，所述封装基板上固定有腔体板，所述腔体板通过腔体板内部隔板分为麦克风腔体和开关腔体，所述MEMS麦克风设置在麦克风腔体内部，所述MEMS开关设置在开关腔体内部，所述腔体板上方固定有封装盖板，所述封装盖板上设有开关上声孔，所述开关上声孔设置在开关腔体上方，所述MEMS麦克风包含固定在近音孔上方的Sensor芯片，所述Sensor芯片通过键合线连接有ASIC芯片。通过本装置实现了MEMS麦克风的单指向拾音。

Description

一种单指向拾音的MEMS麦克风及其生产方法
【技术领域】
本发明涉及麦克风领域，尤其涉及一种单指向拾音的MEMS麦克风及其生产方法。
【背景技术】
MEMS是微机电系统，英文全称是Micro-Electro mechanical System，是指尺寸在几毫米乃至更小的传感器装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。简单来说，MEMS就是将传统传感器的机械部件微型化后，通过三维堆叠技术，例如三维硅穿孔TSV等技术把器件固定在硅晶元(wafer)上，最后根据不同的应用场合采用特殊定制的封装形式，最终切割组装而成的硅基传感器。受益于普通传感器无法企及的IC硅片加工批量化生产带来的成本优势，MEMS同时又具备普通传感器无法具备的微型化和高集成度；
根据麦克风拾音方式的不同，可以分为全指向，双指向，单指向；全指向麦克风对于四面八方的声音具有相同的感度，对不同方向声音辨识程度一致；双指向麦克风只对正前方和正后方的声音比较敏感，对其他区域的声音的感度会降低；单指向麦克风只对正前方声音敏感，对去他区域的声音感度会降低；单指向和双指向麦克风统称为指向性麦克风，和全指向麦克风相比，指向性麦克风可以剔除大量环境噪音，选择性拾取固定区域的声音信号，可以通过单只产品实现指向性拾音功能，对于需要区域拾音的终端产品具有重要的价值。但是现有麦克风无法做到完全单指向拾音，在使用时还说有杂音产生。
【发明内容】
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供了一种单指向拾音的MEMS麦克风及其生产方法，能够有效避免麦克风单指向拾音时拾取的杂音。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
本发明公开了一种单指向拾音的MEMS麦克风，包含封装基板及MEMS麦克风，所述封装基板上设有进音孔和开关下声孔，所述基板上进音孔位置固定有MEMS麦克风，所述开关下声孔上固定有与前述MEMS麦克风电性相连的MEMS开关，所述封装基板上固定有腔体板，所述腔体板通过腔体板内部隔板分为麦克风腔体和开关腔体，所述MEMS麦克风设置在麦克风腔体内部，所述MEMS开关设置在开关腔体内部，所述腔体板上方固定有封装盖板，所述封装盖板上设有开关上声孔，所述开关上声孔设置在开关腔体上方，所述MEMS麦克风包含固定在进音孔上方的Sensor芯片，所述Sensor芯片通过键合线连接有ASIC芯片，所述MEMS开关包含固定在开关下声孔位置的基材，所述基材上方设有导电板，所述导电板一侧通过电极与前述基材相连，所述导电板另一侧固定有上极板，所述基材上与前述上极板对应位置设有下极板；外界声音通过开关下声孔和开关上声孔进入到开关腔体内，导电板上下端面上受到声音压力形成压力差，由于声音在传递过程中会逐渐衰减，当声音从开关上声孔对应面传递过来，声音从开关上声孔到达导电板上端面的距离小于声音从开关下声孔到达导电板下端面的距离，导电板上端面上受到的压力大于导电板下端面受到的压力，导电板发生弯折，当压力差达到一定的阈值时，上极板与下极板接触，电路导通，ASIC芯片将Sensor芯片接收声音信号传递出，当声音从开关下声孔正对面传来时，上极板远离下极板运动，电路不导通；
一种单指向拾音的MEMS麦克风的生产方法，包含以下步骤
a.将ASIC芯片使用粘合剂贴装在封装基板端面，并通过烘烤固化；
b.将Sensor芯片通过粘合剂贴装在封装基板上进音孔位置的正上方，Sensor芯片底部通过粘合剂完全密封；
c.将MEMS开关通过粘合剂贴装在封装基板上开关下声孔位置的正上方；
d.通过引线键合的方式，使用键合线完成Sensor芯片，ASIC芯片、MEMS开关以及封装基板之间的电气连接；
e.使用粘合剂将封装基板与腔体板粘合到一起，粘合层完全密封；
f.使用粘合剂将腔体板和封装盖板粘合到一起，粘合层完全密封。
优选的，所述导电板上均匀设置有板极声孔。
优选的，所述封装基板上MEMS开关组装位置设有开关引脚，所述开关引脚通过封装基板上铜箔与ASIC芯片电性相连。
优选的，所述键合线为金，铝，铜等金属材质制成。
本发明与现有的技术相比有如下优点：
外界声音通过开关下声孔和开关上声孔进入到开关腔体内，导电板上下端面上受到声音压力形成压力差，由于声音在传递过程中会逐渐衰减，当声音从开关上声孔对应面传递过来，声音从开关上声孔到达导电板上端面的距离小于声音从开关下声孔到达导电板下端面的距离，导电板上端面上受到的压力大于导电板下端面受到的压力，导电板发生弯折，当压力差达到一定的阈值时，上极板与下极板接触，电路导通，ASIC芯片将Sensor芯片接收声音信号传递出，实现了本装置的单指向拾音功能。
【附图说明】
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的剖视图；
图3为本发明的MEMS开关结构图；
图4为本发明的MEMS开关主视图；
图5为声音在导电板上方时的MEMS开关示意图；
图6为声音在导电板下方时的MEMS开关示意图；
图7为声音在导电板上方时本发明的示意图；
图8为声音在导电板下方时本发明的示意图；
图9为本发明的声音阈值示意图；
图10为本发明的声音阈值图；
图11为本发明的电路图；
图12为本发明的Sensor芯片结构图；
图中：1、封装基板；11、进音孔；12、开关下声孔；13、开关引脚；2、MEMS开关；21、导电板；22、电极；23、上极板；24、下极板；25、基材；26、极板声孔；27、通孔；3、ASIC芯片；4、Sensor芯片；401、背极；402、硅基；403、振膜；5、腔体板；51、麦克风腔体；52、开关腔体；6、封装盖板；61、开关上声孔；
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明：
如图1至图12所示，本发明公开了一种单指向拾音的MEMS麦克风，包含封装基板1及MEMS麦克风，封装基板1上设有进音孔11和开关下声孔12，基板上进音孔11位置固定有MEMS麦克风，开关下声孔12上固定有与MEMS麦克风电性相连的MEMS开关2，封装基板1上固定有腔体板5，腔体板5通过腔体板5内部隔板分为麦克风腔体51和开关腔体52，MEMS麦克风设置在麦克风腔体51内部，MEMS开关2设置在开关腔体52内部，腔体板5上方固定有封装盖板6，封装盖板6上设有开关上声孔61，开关上声孔61设置在开关腔体52上方，MEMS麦克风包含固定在进音孔上方的Sensor芯片4，Sensor芯片4通过键合线连接有ASIC芯片3，MEMS开关2包含固定在开关下声孔12位置的基材25，基材25上与开关下声孔12对应位置设有通孔27，基材25上方设有导电板21，导电板21一侧通过电极22与基材25相连，导电板21另一侧固定有上极板23，基材25上与上极板23对应位置设有下极板24；外界声音通过开关下声孔12和开关上声孔61进入到开关腔体52内，导电板21上下端面上受到声音压力形成压力差，由于声音在传递过程中会逐渐衰减，当声音从开关上声孔61对应面传递过来，声音从开关上声孔61到达导电板21上端面的距离小于声音从开关下声孔12到达导电板21下端面的距离，导电板21上端面上受到的压力大于导电板21下端面受到的压力，导电板21发生弯折，当压力差达到一定的阈值时，上极板23与下极板24接触，电路导通，ASIC芯片3将Sensor芯片4接收声音信号传递出，当声音从开关下声孔12正对面传来时，上极板23远离下极板24运动，电路不导通；
一种单指向拾音的MEMS麦克风的生产方法，包含以下步骤
a.将ASIC芯片3使用粘合剂贴装在封装基板1端面，并通过烘烤固化；
b.将Sensor芯片4通过粘合剂贴装在封装基板1上进音孔11位置的正上方，Sensor芯片4底部通过粘合剂完全密封；
c.将MEMS开关2通过粘合剂贴装在封装基板1上开关下声孔12位置的正上方；
d.通过引线键合的方式，使用键合线完成Sensor芯片4，ASIC芯片3、MEMS开关2以及封装基板1之间的电气连接；
e.使用粘合剂将封装基板1与腔体板5粘合到一起，粘合层完全密封；
f.使用粘合剂将腔体板5和封装盖板6粘合到一起，粘合层完全密封。
其中，导电板21上均匀设置有板极声孔26。
其中，封装基板1上MEMS开关2组装位置设有开关引脚13，所述开关引脚13通过封装基板1上铜箔与ASIC芯片3电性相连。
其中，键合线为金，铝，铜等金属材质制成。
如图11所示：Sensor芯片4的BIAS电极22和ASIC芯片3的BIAS电压相连，ASIC芯片3通过Charge bump为Sensor芯片4工作提供稳定电荷源；ASIC芯片3的Vout和Sensor芯片4的Vout相连，Sensor芯片4将输出信号传递给ASIC芯片3的Vout接口，ASIC芯片3进行后续的放大，滤波等处理；
ASIC芯片3工作需要外部电源供电，因此ASIC芯片3的VDD端需要外接电源，电源电压为1.6V-3.6V之间，ASIC芯片3的GND端接地,ASIC芯片3的OUT端连接MEMS开关2，当MEMS开关2上上极板23与下极板24接触时，电路导通，ASIC芯片3实现了将Sensor芯片4输出信号引出的作用。
如图12所示为Sensor芯片4的结构，Sensor芯片4由振膜403，背极401以及硅基402组成，振膜403和背极401通过半导体加工工艺(刻蚀，抛光，蒸镀等)固定在硅基402腔体内部；其工作原理可等效为平行板电容器；振膜403和背极401组成电容器的上下两基板，在电压作用下，电荷发生定向移动，在上下基板间会形成稳定的电压差，当外界声压作用在振膜403上时，振膜403和背极401间的距离发生变化，由公式C＝εS/4πkd，可知，在距离发生变化时，电容器的电容量会随之发生变化(C：电容量,ε：介电常数,S：振膜403和背极401之间的正对面积d：两板间距离，k：静电力恒量)；由U＝Q/C可知，在电容量发生变化的情况下，输出电压值会发生变化(Q为电容器的电荷量，Q为定值保持不变；U为振膜403形变后两极板之间的电压)，若记形变前的电压为U1，形变后的电压为U2，那么在声压作用下Sensor芯片4输出信号为△U＝U1-U2；Sensor芯片4在外部声压的作用下，完成了声能-机械能-电能的转化。
其中，粘合剂为硅胶材料制成。
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来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些变化、修改、替换和变型，也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种单指向拾音的MEMS麦克风，其特征在于：包含封装基板及MEMS麦克风，所述封装基板上设有进音孔和开关下声孔，所述基板上进音孔位置固定有MEMS麦克风，所述开关下声孔上固定有与前述MEMS麦克风电性相连的MEMS开关，所述封装基板上固定有腔体板，所述腔体板通过腔体板内部隔板分为麦克风腔体和开关腔体，所述MEMS麦克风设置在麦克风腔体内部，所述MEMS开关设置在开关腔体内部，所述腔体板上方固定有封装盖板，所述封装盖板上设有开关上声孔，所述开关上声孔设置在开关腔体上方，所述MEMS麦克风包含固定在进音孔上方的Sensor芯片，所述Sensor芯片通过键合线连接有ASIC芯片，所述MEMS开关包含固定在开关下声孔位置的基材，所述基材上方设有导电板，所述导电板一侧通过电极与前述基材相连，所述导电板另一侧固定有上极板，所述基材上与前述上极板对应位置设有下极板。
2.根据权利要求1所述的单指向拾音的MEMS麦克风，其特征在于：所述导电板上均匀设置有板极声孔。
3.根据权利要求1所述的单指向拾音的MEMS麦克风，其特征在于：所述封装基板上MEMS开关组装位置设有开关引脚，所述开关引脚通过封装基板上铜箔与ASIC芯片电性相连。
4.一种单指向拾音的MEMS麦克风的生产方法，其特征在于：包含以下步骤：
a.将ASIC芯片使用粘合剂贴装在封装基板端面，并通过烘烤固化；
b.将Sensor芯片通过粘合剂贴装在封装基板上进音孔位置的正上方，Sensor芯片底部通过粘合剂完全密封；
c.将MEMS开关通过粘合剂贴装在封装基板上开关下声孔位置的正上方；
d.通过引线键合的方式，使用键合线完成Sensor芯片，ASIC芯片、MEMS开关以及封装基板之间的电气连接；
e.使用粘合剂将封装基板与腔体板粘合到一起，粘合层完全密封；
f.使用粘合剂将腔体板和封装盖板粘合到一起，粘合层完全密封。
CN201911017532.5A 2019-10-24 2019-10-24 一种单指向拾音的mems麦克风及其生产方法 Active CN110691317B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911017532.5A CN110691317B (zh) 2019-10-24 2019-10-24 一种单指向拾音的mems麦克风及其生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911017532.5A CN110691317B (zh) 2019-10-24 2019-10-24 一种单指向拾音的mems麦克风及其生产方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110691317A CN110691317A (zh) 2020-01-14
CN110691317B true CN110691317B (zh) 2020-10-27

Family

ID=69114013

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911017532.5A Active CN110691317B (zh) 2019-10-24 2019-10-24 一种单指向拾音的mems麦克风及其生产方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110691317B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114339561B (zh) * 2021-12-30 2024-05-03 刘宝玉 一种高稳定性硅麦克风

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102342014A (zh) * 2009-04-17 2012-02-01 阿尔卑斯电气株式会社 促动器元件及输入装置
CN108347683A (zh) * 2017-01-23 2018-07-31 英飞凌科技股份有限公司 微机电式麦克风

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5434798B2 (ja) * 2009-12-25 2014-03-05 船井電機株式会社 マイクロホンユニット、及び、それを備えた音声入力装置
JP4947191B2 (ja) * 2010-06-01 2012-06-06 オムロン株式会社 マイクロフォン
JP6580356B2 (ja) * 2015-03-25 2019-09-25 株式会社プリモ 単一指向性ｍｅｍｓマイクロホン
CN208315475U (zh) * 2018-06-15 2019-01-01 中北大学 一种基于无释放孔上电极结构的射频mems开关

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102342014A (zh) * 2009-04-17 2012-02-01 阿尔卑斯电气株式会社 促动器元件及输入装置
CN108347683A (zh) * 2017-01-23 2018-07-31 英飞凌科技股份有限公司 微机电式麦克风

Also Published As

Publication number Publication date
CN110691317A (zh) 2020-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8184845B2 (en) Electrical module comprising a MEMS microphone
JP5763682B2 (ja) Ｍｅｍｓ及びａｓｉｃを備える小型化した電気的デバイス及びその製造方法
CN106301283A (zh) 声表面波滤波器的封装结构及制作方法
KR101008399B1 (ko) 내벽을 금속성 혹은 전도성 물질로 감싼 세라믹 패키지를이용한 콘덴서 마이크로폰
CN209897223U (zh) Mems麦克风
CN210579221U (zh) 硅麦克风
CN110475193A (zh) 一种单指向mems麦克风及其生产方法
CN104394496B (zh) 一种小尺寸高灵敏度高信噪比的mems硅麦克风
CN110691317B (zh) 一种单指向拾音的mems麦克风及其生产方法
CN210781345U (zh) 一种单指向拾音的mems麦克风
CN210781347U (zh) 一种信噪比高的mems麦克风
JP2005340961A (ja) 音波受信装置
CN212292788U (zh) 一种微机电系统麦克风晶圆级封装结构
WO2014001010A1 (en) Microphone arrangement comprising a stack of mems -microphone and interface - chip
CN110650418A (zh) 一种光敏智能mems麦克风
CN210781340U (zh) 一种基于湿敏电阻的mems麦克风保护电路
CN210781346U (zh) 一种新型的单指向mems麦克风
CN212435928U (zh) 一种微机电系统麦克风
CN210781343U (zh) 一种基于力敏电阻的mems麦克风保护电路
CN210781338U (zh) 一种基于热敏电阻的mems麦克风保护电路
CN210351531U (zh) 一种单指向mems麦克风
CN110650419A (zh) 一种新型的单指向mems麦克风及其生产方法
CN111314830B (zh) 一种信噪比高的mems麦克风及其生产方法
CN110933578A (zh) 一种抗强气流及高声压的mems麦克风及其生产方法
US20160157024A1 (en) Flip-chip mems microphone

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant