CN110769357A - 一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的属于封装结构技术领域，具体为一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，包括引线框架塑料壳、PCB板、专用集成电路芯片、MEMS器件、金线、焊料、声学腔、底部铜面、声孔、壳体外圈铜环、端子、焊点、焊盘和背面焊盘，该种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，满足声学信号从MEMS背腔进入声学腔体以提高麦克风信噪比的要求，能满足声音从整个封装的上表面进入(所谓正进声)的要求，实现了整个背进声(MEMS背腔)转整个麦克风正进声(应用PCB载板无需开孔)的要求，解决了封装中电磁屏蔽问题，提高声学性能，保证封装体强度，方便PCB焊点与MEMS输入输出信号准确联结，降低封装成本，提高量产成品率。

Description

一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构
技术领域
本发明涉及封装结构技术领域，具体为一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构。
背景技术
MEMS麦克风由于优异的电学性能与极小的体积越来越得到电声学领域的认可与重视。和传统ECM麦克风相比，MEMS麦克风具有电性功能稳定、一致，封装体积小，便于SMT(表面贴装)等众多优点，MEMS麦克风在声学领域的应用必定会越来越广泛。麦克风的封装同传统意义IC的封装是同一概念。
但MEMS麦克风由于MEMS的特殊性，其封装结构一方面必须满足MEMS机构的保护，另一方面必须满足MEMS的功能性要求，而且其在使用中对必须满足对 RF信号的屏蔽要求，这样MEMS麦克风封装相对传统IC的封装又具有一定的特殊性，同时对于声学领域，封装结构的改变直接影响到器件的整体声学性能，对MEMS麦克风封装结构的研究有着非常深远的意义。
常见的麦克风有两种封装方式，最普遍一种是直接COB的封装方式(图8)， MEMS(微机电系统)与ASIC(专用集成电路芯片)通过贴装固定在PCB板上，通过引线键合实现ASIC与MEMS、ASIC与外部通讯的导通，外部加金属盖实现电磁屏蔽，这种封装方法通过在金属盖上打声学孔或在PCB打声学孔的方法，实现MEMS的进声。按照进声方法的不同形成不同的两类产品：前进声产品与背进声产品，两类产品声学特性各异，用法不同。其中前进声产品由于结构的局限性，信噪比不理想，很难提高；另外一种采取三层PCB板重叠的封装方式(图9)，三层PCB板通过三层叠压形成腔体，第二层PCB板上镀出金属面形成屏蔽腔体，这种封装屏蔽效果差，而且PCB加工难度大、成本高，组装难度大、良率低。同金属罩方法一样按进声位置不同，也分为前进声与背进声两类不同声学特性不同的产品。由于麦克风应用场合不同，有时候需要有声音从MEMS背腔传导到声腔的声学特性，又需要SMT贴片面与声孔在对侧，于是衍生出MEMS或 ASIC在上层板上时，通过中间层的PCB上的金属过孔导通的类似的封装结构，这对量产组装工艺提出严格要求：矩阵排列的单粒器件无法控制焊点对联，以平面方式互联的PCB板联结强度很难保证强度，同时由于PCB走线过长导致器件PSR衰减严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，以解决上述背景技术中提出的现有的由于麦克风应用场合不同，有时候需要有声音从MEMS背腔传导到声腔的声学特性，又需要SMT贴片面与声孔在对侧，于是衍生出MEMS或ASIC在上层板上时，通过中间层的PCB上的金属过孔导通的类似的封装结构，这对量产组装工艺提出严格要求：矩阵排列的单粒器件无法控制焊点对联，以平面方式互联的PCB板联结强度很难保证强度，同时由于PCB走线过长导致器件PSR衰减严重的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，包括引线框架塑料壳、PCB板、专用集成电路芯片、MEMS器件、金线、焊料、声学腔、底部铜面、声孔、壳体外圈铜环、端子、焊点、焊盘和背面焊盘，所述引线框架塑料壳内部贴装所述MEMS器件和所述专用集成电路芯片，所述MEMS器件和所述专用集成电路芯片之间点焊有金线，所述引线框架塑料壳的边缘具有由所述底部铜面形成的所述端子，所述端子的顶部塑封后露出有1a、1b、2a和底部铜面3a、3b等端面，所述专用集成电路芯片通过所述金线与所述端子联通，所述PCB贴装在所述引线框架塑料壳上，将所述PCB 周围密封后形成所述声学腔，所述引线框架塑料壳上的所述端子与所述PCB板上的所述焊点通过所述焊料连接，所述引线框架塑料壳的a与所述PCB板上的所述焊盘通过所述焊料连接。
优选的，所述PCB板正面与背面具有对应连通的所述焊盘，所述焊盘与所述引线框架塑料壳的端面1a、2a对应连接，所述背面焊盘用于应用端连接。
优选的，所述底部铜面是由铜材经过腐蚀成形，用下沉工序做成所述端子和所述底部铜面，所述底部铜面上开设所述声孔，所述底部铜面经过镍钯金电镀处理，满足引线键合焊线要求。
优选的，所述引线框架塑料壳与所述PCB板连接的所述焊点间的空隙需使用绝缘胶或其它方法填充密闭形成所述声学腔。
优选的，所述底部铜面的顶部一体成型连接所述壳体外圈铜环。
优选的，所述端子分有四个区块，四个所述区块的面积和间距相同。
优选的，所述MEMS器件贴装在所述底部铜面上，正对所述底部铜面上的所述声孔。
优选的，所述底部铜面与所述壳体外圈铜环连接后与地线电性连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，通过配件的组合运用，满足了声学信号从MEMS背腔进入声学腔体以提高麦克风信噪比的要求，而且能满足声音从整个封装的上表面进入(所谓正进声)的要求，实现了整个背进声(MEMS背腔)转整个麦克风正进声(应用 PCB载板无需开孔)的要求，同时解决了封装中电磁屏蔽的问题，提高产品的声学性能，保证封装体强度，更方便PCB焊点与MEMS输入输出信号的准确联结，可实现规模自动化量产，也降低封装成本，提高量产成品率。
附图说明
图1为本发明采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构结构剖面示意图；
图2为本发明采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构装片示意图；
图3为本发明引线框架塑料壳结构示意图；
图4为本发明引线框架塑料壳侧面结构示意图；
图5为本发明PCB及焊点第一示意图；
图6为本发明PCB及焊点第二示意图；
图7为本发明引线框架示意图；
图8为普通的COB的封装方式示意图；
图9为三层PCB板重叠的封装方式示意图。
图中：101引线框架塑料壳、102PCB板、103专用集成电路芯片、104MEMS 器件、105金线、106焊料、107声学腔、200底部铜面、210声孔、220壳体外圈铜环、230端子、240焊点、250焊盘、260背部焊盘。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，通过配件的组合运用，解决贴装面与进声孔在对侧，声音从MEMS底部传导进封装体腔的问题，同时解决了封装中电磁屏蔽问题，通过金线键合实现ASIC与MEMS讯号的通讯，电信号的输入与输出通过端子与PCB通过焊料回流联通，实现产品的功能，请参阅图1-9，包括引线框架塑料壳101、PCB板102、专用集成电路芯片103、MEMS 器件104、金线105、焊料106、声学腔107、底部铜面200、声孔210、壳体外圈铜环220、端子230、焊点240、焊盘250和背面焊盘260；
请再次参阅图1，引线框架塑料壳101的内部具有专用集成电路芯片103，具体的，引线框架塑料壳101内部贴装MEMS器件104和专用集成电路芯片103， MEMS器件104和专用集成电路芯片103之间点焊有金线105，引线框架塑料壳 101采用传统的贴片与金线105键合工艺在声学腔107内贴装MEMS器件104和专用集成电路芯片103，通过金线105相连，实现专用集成电路芯片103与MEMS 器件104信号的联通，专用集成电路芯片103信号通过金线105与端子1联通；引线框架塑料壳101贴装在PCB板102的焊料106上，通过回流焊接；PCB板102上的焊点与引线框架塑料壳101上的端子230一一相对应实现信号的联通，引线框架塑料壳101是采用图5所示的引线框架经过模塑成形塑封成引线框架塑料壳101，引线框架塑料壳101露出引线框架的壳体外圏铜环220的顶面2a、壳体底部铜面200的3a、3b和端子230的平面1a、1b，壳体底部铜面200的 3a用于贴装MEMS器件104和专用集成电路芯片103，同时壳体底部铜面200与壳体外圈铜环220连接与地线(GND)连接，壳体外圏铜环200的顶面2a和端子230的平面1a通过焊料106与PCB板102连接，PCB板102设计有一圈焊盘 250和焊点240，使用焊料106与引线框架塑料壳101经过回流焊接连通，其中 PCB板102上的焊点240起信号联通作用，电信号可以通过塑料壳端子上的第三端子面1a联结到PCB板102正面焊点240，再通过PCB板102内部布线将电信号连接到PCB板102背部对应的焊盘7，在SMT时一次性采取丝网印刷的方式印刷焊料106使PCB板102背部焊盘7与主板焊接连通，实现电信号的联通与主板的通讯；
请再次参阅图1-7，底部铜面200的边缘具有引线框架塑料壳101，具体的，引线框架塑料壳101的边缘具有由底部铜面200形成的端子230，端子230的顶部塑封后露出1a、1b、2a和底部铜面3a、3b等端面，专用集成电路芯片103 通过金线105与端子230联通，PCB102贴装在引线框架塑料壳101上，将PCB102 周围密封后形成声学腔107，引线框架塑料壳101上的端子230与PCB板102上的焊点240通过焊料106连接，引线框架塑料壳101的2a与PCB板102上的焊盘250通过焊料106连接，底部铜面200的顶部一体成型连接壳体外圈铜环220， MEMS器件104贴装在底部铜面200上，正对底部铜面200上的声孔210，底部铜面200与壳体外圈铜环220连接后与地线电性连接；
请再次参阅图7，引线框架是由铜材经过腐蚀成形，然后使用下沉工序做成，成型后包括：底部铜面200、外圈铜环220和端子230，底部铜面200与壳体外圈铜环220是连通的，底部铜面200有声孔210，成形后整个引线框架经过镍钯金电镀处理，满足引线键合焊线要求；
在具体的使用时，首先把引线框架塑料壳101贴装在PCB板102上形成声学腔107；引线框架塑料壳101采用传统的贴片与金线105键合的工艺在声学腔 107内贴装MEMS器件101和专用集成电路芯片103，通过金线105相连，实现专用集成电路芯片103与MEMS器件104信号的联通，专用集成电路芯片103信号通过金线105与端子230联通，引线框架塑料壳101贴装在PCB板102的焊料106上，通过回流焊接；PCB板102上的焊点240与引线框架塑料壳101上端子230一一相对应实现信号的联通，PCB板102上的焊点240起信号联通作用，电信号可以通过塑料壳端子230上的第三端子面1a联结到PCB板102正面焊点 240，再通过PCB板102内部布线将电信号连接到PCB板102背部对应的焊盘250，在SMT时一次性采取丝网印刷的方式印刷焊料106使PCB板102背部焊盘260 焊接连通，实现电信号的联通与主板的通讯，满足了声学信号从MEMS器件104 背腔进入声学腔体107以提高麦克风信噪比的要求，而且能满足声音从整个封装的上表面进入，实现了对正进声麦克风产品高信噪比的要求，同时可降低封装成本。
请再次参阅图2，为了便于组合，具体的，PCB板102正面与背面具有对应连通的焊盘250，焊盘250与引线框架塑料壳101的端面1a、2a对应连接，背面焊盘260用于应用端连接，端子230分有四个区块，四个区块的面积和间距相同。
请再次参阅图2，为了便于成型，具体的，底部铜面200是由铜材经过腐蚀成形，用下沉工序做成端子230和底部铜面200，底部铜面200上开设声孔210，底部铜面200经过镍钯金电镀处理，满足引线键合焊线要求。
请再次参阅图2，为了保证密封性，具体的，引线框架塑料壳101与PCB板 102连接的焊点240间的空隙需使用绝缘胶或其它方法填充密闭形成声学腔 107。
虽然在上文中已经参考实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述仅仅是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，其特征在于：包括引线框架塑料壳(101)、PCB板(102)、专用集成电路芯片(103)、MEMS器件(104)、金线(105)、焊料(106)、声学腔(107)、底部铜面(200)、声孔(210)、壳体外圈铜环(220)、端子(230)、焊点(240)、焊盘(250)和背面焊盘(260)，所述引线框架塑料壳(101)内部贴装所述MEMS器件(104)和所述专用集成电路芯片(103)，所述MEMS器件(104)和所述专用集成电路芯片(103)之间点焊有金线(105)，所述引线框架塑料壳(101)的边缘具有由所述底部铜面(200)形成的所述端子(230)，所述端子(230)的顶部塑封后露出有1a、1b、2a和底部铜面3a、3b等端面，所述专用集成电路芯片(103)通过所述金线(105)与所述端子(230)联通，所述PCB(102)贴装在所述引线框架塑料壳(101)上，将所述PCB(102)周围密封后形成所述声学腔(107)，所述引线框架塑料壳(101)上的所述端子(230)与所述PCB板(102)上的所述焊点(240)通过所述焊料(106)连接，所述引线框架塑料壳(101)的2a与所述PCB板(102)上的所述焊盘(250)通过所述焊料(106)连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，其特征在于：所述PCB板(102)正面与背面具有对应连通的所述焊盘(250)，所述焊盘(250)与所述引线框架塑料壳(101)的端面1a、2a对应连接，所述背面焊盘(260)用于应用端连接。
3.根据权利要求1所述的一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，其特征在于：所述底部铜面(200)是由铜材经过腐蚀成形，用下沉工序做成所述端子(230)和所述底部铜面(200)，所述底部铜面(200)上开设所述声孔(210)，所述底部铜面(200)经过镍钯金电镀处理，满足引线键合焊线要求。
4.根据权利要求1所述的一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，其特征在于：所述引线框架塑料壳(101)与所述PCB板(102)连接的所述焊点(240)间的空隙需使用绝缘胶或其它方法填充密闭形成所述声学腔(107)。
5.根据权利要求1所述的一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，其特征在于：所述底部铜面(200)的顶部一体成型连接所述壳体外圈铜环(220)。
6.根据权利要求1所述的一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，其特征在于：所述端子(230)分有四个区块，四个所述区块的面积和间距相同。
7.根据权利要求1所述的一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，其特征在于：所述MEMS器件(104)贴装在所述底部铜面(200)上，正对所述底部铜面(200)上的所述声孔(210)。
8.根据权利要求1所述的一种采用引线框架塑料壳的麦克风封装结构，其特征在于：所述底部铜面(200)与所述壳体外圈铜环(220)连接后与地线电性连接。
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