CN110868682A - 一种mems麦克风 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种MSMS麦克风，包括基板；开口端与基板密封固定围成第一封装结构的第一壳体；位于第一封装结构内的包括有平板电容器结构的MEMS芯片，平板电容器结构与第一壳体之间形成第一腔体；以及位于第一壳体外侧的且开口端与基板密封固定围成第二封装结构的第二壳体；所述第一壳体外壁表面与第二壳体内壁表面之间留有间隔距离，所述第一壳体与第二壳体之间形成第二腔体；所述第一壳体上包括有若干贯穿所述第一壳体内外壁表面的透声孔，所述透声孔将第一腔体与第二腔体连通共同形成呈封闭结构的麦克风后声腔；所述基板上包括有用以将MEMS芯片的一侧与外界连通的声孔。该MEMS麦克风可有效增大产品的后声腔，提高产品的灵敏度及SNR等声学性能。

Description

一种MEMS麦克风

技术领域

本发明涉及电声产品技术领域，更具体地，本发明涉及一种MEMS麦克风。

背景技术

随着电子科技的快速发展，近年来，手机、平板电脑、笔记本电脑、VR设备、以及智能穿戴设备等电子产品日益普及。同时，人们对这些电子产品的性能要求也越来越高。麦克风装置是电子产品中较为常用的声学器件。

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)是一种利用微制造工艺制成的小型化机械和电子机械元件。通常将其与集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)芯片采用相应的技术封装于封装外壳中，形成一种MEMS麦克风封装结构。其中，MEMS麦克风芯片可以通过振膜的振动来感知声学信号，从而将声学信号转换为电信号。MEMS麦克风封装结构能够被装配到诸如手机、平板电脑、笔记本电脑、VR设备、以及智能穿戴设备等不同的电子产品中，具有非常广阔的应用前景。

随着科学技术和人们生活质量的提高，人们对MEMS麦克风的性能有了更高的要求。在现有技术中，MEMS麦克风包括有前声腔和后声腔。本领域技术人员可以理解的是，一般后声腔的体积越大，声学性能则越好。但是，受到MEMS麦克风本身封装结构的小尺寸要求的限制，目前现有技术中的MEMS麦克风结构通常为前声腔较大，后声腔较小，从而导致MEMS麦克风的声学性能较差，难以满足人们对高声学性能的MEMS麦克风的要求。

因此，为了克服现有技术存在的缺陷，需要提供一种新型的MEMS麦克风。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS麦克风，可有效增大产品的后声腔，提高产品的灵敏度及SNR等声学性能。

为解决上述技术问题，本发明一种MSMS麦克风，所述麦克风包括：基板；开口端与基板密封固定围成第一封装结构的第一壳体；位于第一封装结构内的包括有平板电容器结构的MEMS芯片，平板电容器结构与第一壳体之间形成第一腔体；以及位于第一壳体外侧的且开口端与基板密封固定围成第二封装结构的第二壳体；所述第一壳体外壁表面与第二壳体内壁表面之间留有间隔距离，所述第一壳体与第二壳体之间形成第二腔体；所述第一壳体上包括有若干贯穿所述第一壳体内外壁表面的透声孔，所述透声孔将第一腔体与第二腔体连通共同形成呈封闭结构的麦克风后声腔；所述基板上包括有与由MEMS芯片背腔所形成的麦克风前声腔对应的用以将MEMS芯片的一侧与外界连通的声孔。

此外，优选的方案为，所述第一壳体包括顶壁部和侧壁部，所述透声孔形成于所述第一壳体的顶壁部和\或侧壁部上。

此外，优选的方案为，若干透声孔呈阵列排布。

此外，优选的方案为，所述透声孔的孔径不大于所述第一壳体的厚度的一半。

此外，优选的方案为，相邻两透声孔之间的间距大于该相邻两透声孔中任一透声孔的两倍孔径。

此外，优选的方案为，若干透声孔中的各透声孔的孔径相等。

此外，优选的方案为，所述透声孔的孔径小于0.05mm。

此外，优选的方案为，所述透声孔的径向截面呈圆形、矩形或者三角形。

此外，优选的方案为，所述麦克风还包括有与所述基板结合固定的防水透气膜，所述防水透气膜覆盖所述声孔。

本发明的有益效果如下：

1、本发明提供的MEMS麦克风通过在第一壳体上设置有透声孔，可将第一腔体和第二腔体连通，可有效增大产品的后声腔，提高产品的灵敏度及SNR等声学性能；另外，MEMS麦克风利用第一壳体和外侧的第二壳体形成双壳体结构，进一步提升MEMS麦克风的电磁屏蔽能力。

2、本发明提供的MEMS麦克风设置有覆盖声孔的防水透气膜，可在允许外界气体进入的同时，阻挡外界水分进入到麦克风内部，从而在保证麦克风声学性能的同时提高麦克风的防水性能。

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的说明。

图1示出本发明的一种实施方式中的MEMS麦克风结构的剖视图。

图2示出本发明的一种实施方式中的透声孔和壳体结构的俯视图。

具体实施方式

在下述的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或者多个实施方式的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施方式。

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

在现有技术中，MEMS麦克风包括有前声腔和后声腔。本领域技术人员可以理解的是，一般后声腔的体积越大，声学性能则越好。但是，受到MEMS麦克风本身封装结构的小尺寸要求的限制，目前现有技术中的MEMS麦克风结构通常为前声腔较大，后声腔较小，从而导致MEMS麦克风的声学性能较差，难以满足人们对高声学性能的MEMS麦克风的要求。

为解决上述技术问题，本发明提供一种MEMS麦克风，如图1-2所示，所述麦克风包括：基板10；开口端与基板10密封固定围成第一封装结构的第一壳体20；位于第一封装结构内的包括有平板电容器结构的MEMS芯片40，还包括有位于第一封装结构内的ASIC芯片50。所述MEMS芯片40与所述ASIC芯片50之间通过金线通信连接；所述ASIC芯片40与所述基板10之间通过金线通信连接。MEMS芯片将声信号转换为电信号，然后通过金线传递给ASIC芯片，ASIC芯片对电信号进行处理，然后再通过金线和基板将结果输出至外部的电子设备。所述平板电容器结构与第一壳体20之间形成第一腔体；以及位于第一壳体20外侧的且开口端与基板10密封固定围成第二封装结构的第二壳体30；所述第一壳体20外壁表面与第二壳体30内壁表面之间留有间隔距离，所述第一壳体20与第二壳体30之间形成第二腔体，即所述第一壳体20外壁表面与所述第二壳体30内壁表面之间无任何表面接触。所述第一壳体20和第二壳体30的开口端与基板可以采用焊锡膏，通过焊接的方式焊接在基板10上。所述第一壳体20上包括有若干贯穿所述第一壳体20内外壁表面的透声孔60，所述透声孔60将第一腔体与第二腔体连通共同形成呈封闭结构的麦克风后声腔；所述基板10上包括有与由MEMS芯片40背腔所形成的麦克风前声腔对应的用以将MEMS芯片40的一侧与外界连通的声孔70。所述声孔70将所述MEMS芯片40的背腔与外界连通。

本发明提供的MEMS麦克风通过在第一壳体上设置有透声孔，可将第一腔体和第二腔体连通，有效扩大MEMS麦克风的后声腔，使得MEMS芯片所受到的声阻抗减小，从而提高MEMS麦克风的灵敏度及SNR等声学性能；另外，MEMS麦克风利用第一壳体和外侧的第二壳体形成双壳体结构，进一步提升MEMS麦克风的电磁屏蔽能力。进一步地，第一壳体、第二壳体中的至少一个采用金属材质，以保证MEMS麦克风的电磁屏蔽效果。例如在本发明一个实施方式中，第一壳体采用塑料材质，第二壳体采用金属材质；或者是，第一壳体采用金属材质，第二壳体采用塑料材质。在本发明另一个实施方式中，第一壳体与第二壳体均采用金属材质，可以提高MEMS麦克风的抗电磁干扰能力。另外，在所述第一壳体和第二壳体之间形成的第二腔体，该第二腔体内的介质可以为空气，由此可隔断第一壳体和第二壳体之间的热传导，保证了MEMS麦克风的隔热效果，使得该MEMS麦克风可以应用在温度较高的环境中使用或者装配。

在一种优选的实施方式中，所述第一壳体20包括顶壁部21和侧壁部22，所述透声孔60形成于所述第一壳体20的顶壁部21和\或侧壁部22上。也就是说，所述透声孔60可只形成在所述第一壳体20的顶壁部21上，或者只形成在所述第一壳体的侧壁部上，或者是所述第一壳体的顶壁部和侧壁部上均形成有透声孔。

在一个具体的实施方式中，如图2所示，若干透声孔60呈阵列排布以实现更好的连通效果，进一步扩大MEMS芯片的后声腔，提高MEMS麦克风的灵敏度及SNR等声学性能。另外，所述透声孔的孔径不大于所述第一壳体的厚度的一半。

在另一个实施方式中，相邻两透声孔之间的间距大于该相邻两透声孔中任一透声孔的两倍孔径。具体地，当相邻两透声孔的孔径不一时，相邻两透声孔之间的间距大于该较大的透声孔的两倍孔径；同样，当相邻两透声孔的孔径均一的情况，相邻两透声孔之间的间距大于任一透声孔的两倍孔径。

在另一种优选的实施方式中，若干透声孔中的各透声孔的孔径相等。进一步地，所述透声孔的孔径小于0.05mm。另外，所述透声孔的径向截面呈圆形、矩形或者三角形。

在一种进一步优选的实施方式中，为允许外界气体透过的同时，可阻止外界水分进入麦克风内部，所述麦克风还包括有与所述基板结合固定的防水透气膜，所述防水透气膜覆盖所述声孔。通过在所述麦克风上设置防水透气膜，从而在保证麦克风声学性能的同时，提高麦克风的防水性能。进一步地，所述防水透气膜可设置在所述基板内侧的声孔边缘，可理解的是，所述防水透气膜也可以设置在所述基板外侧的声孔边缘，本发明对此不做进一步限制。更为优选地，所述防水透气膜为EPTFE膜，或者选用其他具有防水透气的膜片。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种MSMS麦克风，其特征在于，所述麦克风包括：

基板；

开口端与基板密封固定围成第一封装结构的第一壳体；

位于第一封装结构内的包括有平板电容器结构的MEMS芯片，平板电容器结构与第一壳体之间形成第一腔体；以及

位于第一壳体外侧的且开口端与基板密封固定围成第二封装结构的第二壳体；所述第一壳体外壁表面与第二壳体内壁表面之间留有间隔距离，所述第一壳体与第二壳体之间形成第二腔体；

所述第一壳体上包括有若干贯穿所述第一壳体内外壁表面的透声孔，所述透声孔将第一腔体与第二腔体连通共同形成呈封闭结构的麦克风后声腔；

所述基板上包括有与由MEMS芯片背腔所形成的麦克风前声腔对应的用以将MEMS芯片的一侧与外界连通的声孔。

2.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述第一壳体包括顶壁部和侧壁部，所述透声孔形成于所述第一壳体的顶壁部和\或侧壁部上。

3.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，若干透声孔呈阵列排布。

4.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述透声孔的孔径不大于所述第一壳体的厚度的一半。

5.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，相邻两透声孔之间的间距大于该相邻两透声孔中任一透声孔的两倍孔径。

6.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，若干透声孔中的各透声孔的孔径相等。

7.根据权利要求6所述的麦克风，其特征在于，所述透声孔的孔径小于0.05mm。

8.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述透声孔的径向截面呈圆形、矩形或者三角形。

9.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述麦克风还包括有与所述基板结合固定的防水透气膜，所述防水透气膜覆盖所述声孔。

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