CN111050259A - 麦克风封装结构以及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种麦克风封装结构以及电子设备。该封装结构包括：壳体，在所述壳体的内部形成腔体，所述壳体的至少局部包括沿厚度方向设置的第一层和第二层，在所述第一层和所述第二层之间形成容纳腔；MEMS声学芯片，所述MEMS声学芯片被设置在所述腔体内；和ASIC芯片，所述ASIC芯片被设置在所述容纳腔内，所述ASIC芯片与所述MEMS芯片连接。ASIC芯片不占用腔体的空间，这使得腔体对于拾音效果的调节作用更加显著，麦克风封装结构的声电转换效果更好。
Description
技术领域
本发明涉及声电转换技术领域，更具体地，涉及一种麦克风封装结构以及电子设备。
背景技术
麦克风封装结构通常包括壳体、MEMS声学芯片和ASIC芯片。ASIC芯片为专用集成电路芯片。ASIC芯片通常用于MEMS声学芯片的电信号的放大，并且ASIC芯片能够向MEMS芯片提供偏置电压，以使其工作。
MEMS声学芯片和ASIC芯片通常设置在由壳体围成的腔体内。在壳体上设置有拾音孔。MEMS声学芯片的振膜与拾音孔相对。麦克风封装结构的腔体起到调节拾音效果的作用。腔体的容积越大，则拾音效果越好；腔体的容积越小，则拾音效果越差。ASIC芯片设置在腔体内，会使得腔体的容积减小。
因此，需要提供一种新的技术方案，以解决上述至少一个技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种麦克风封装结构的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种麦克风封装结构。该封装结构包括：壳体，在所述壳体的内部形成腔体，所述壳体的至少局部包括沿厚度方向设置的第一层和第二层，在所述第一层和所述第二层之间形成容纳腔；MEMS声学芯片，所述MEMS声学芯片被设置在所述腔体内；和ASIC芯片，所述ASIC芯片被设置在所述容纳腔内，所述ASIC芯片与所述MEMS芯片连接。
可选地，还包括屏蔽层，所述屏蔽层被设置在所述壳体上，所述屏蔽层被配置为用于对所述ASIC芯片形成屏蔽。
可选地，所述屏蔽层被设置在所述第一层的表面或者内部；和/或所述屏蔽层被设置在所述第二层的表面或者内部。
可选地，所述第一层靠近所述腔体，在所述第一层内设置有金属化通孔，所述MEMS声学芯片通过所述金属化通孔与所述ASIC芯片连接。
可选地，所述MEMS声学芯片通过第一金线与所述金属化通孔连接；或者所述MEMS声学芯片倒装在所述壳体内，并过所述壳体的导体层与所述金属化通孔连接。
可选地，所述ASIC芯片通过第二金线或者焊盘与所述金属化通孔连接。
可选地，所述ASIC芯片通过粘结剂被固定在所述容纳腔内。
可选地，所述壳体包括基板组件和罩体，所述罩体和所述基板组件围成所述腔体，所述基板组件包括第一基板和第二基板，所述第一层包括所述第一基板，所述第一基板与所述罩体连接，所述第二层包括所述第二基板。
可选地，在组装时，首先，所述ASIC芯片通过第一粘结剂被固定在所述第一基板上，并与所述MEMS声学芯片形成连接；
然后，将第二粘结剂设置在所述第二基板上；
最后，将所述第二基板贴合在所述第一基板上，并且所述第二粘结剂与所述ASIC芯片形成连接。
可选地，所述第一基板和所述第二基板中的至少一个为PCB，所述PCB的导体层的至少局部与所述ASIC芯片相对。
可选地，所述第一层和所述第二层通过粘结、卡接或者焊接的方式连接在一起。
可选地，还包括滤波器，所述滤波器被设置在所述腔体内，或者被埋入所述壳体的壁部，所述滤波器与所述ASIC芯片连接。
可选地，所述滤波器通过壳体的导体层与外部设备连接，所述滤波器通过金属化通孔与所述ASIC芯片连接。
根据本公开的另一方面，提供了一种电子设备。该电子设备包括设备外壳和上述的麦克风封装结构，所述麦克风封装结构被设置在所述设备外壳内。
根据本公开的一个实施例，ASIC芯片不占用腔体的空间，这使得腔体对于拾音效果的调节作用更加显著，麦克风封装结构的声电转换效果更好。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本公开的一个实施例的麦克风封装结构的剖视图。
图2是根据本公开的一个实施例的第二种麦克风封装结构的剖视图。
图3是根据本公开的一个实施例的第三种麦克风封装结构的剖视图。
图4是根据本公开的一个实施例的第四种麦克风封装结构的剖视图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
根据本公开的一个实施例，提供了一种麦克风封装结构。如图1所示，该封装结构包括：壳体、MEMS声学芯片14和ASIC芯片15。
在所述壳体的内部形成腔体111。壳体的材质为塑料、陶瓷或者PCB等。壳体的整体呈长方体、圆柱体或者椭圆柱体等结构。所述壳体的至少局部包括沿厚度方向设置的第一层和第二层。例如，壳体的一个侧面包括第一层和第二层；或者壳体的整体包括第一层和第二层。
厚度方向如图1中d所示。在所述第一层和所述第二层之间形成容纳腔。例如，所述第一层和所述第二层通过粘结、卡接或者焊接的方式连接在一起。上述连接方式的设置容易，第一层和第二层的连接牢固。
所述MEMS声学芯片14被设置在所述腔体111内。MEMS声学芯片14用于将声音信号转换为电信号。如图1所示，例如，MEMS声学芯片14包括衬底145、背板144和振膜142。衬底145为中空结构，其内部形成背腔143。例如，衬底145的横截面呈圆环形。衬底由绝缘材料制作而成，例如二氧化硅、氮化硅等。背板144和振膜142固定在衬底145上，并且悬置在背腔143内。背板144和衬底145分别作为平行板电容器的两个电极板。背板144为导体或者半导体。振膜142为导体或者半导体。
例如，通过胶132将所述MEMS声学芯片14固定在所述壳体的内壁上。在所述内壁上设置有连通所述腔体111与外部空间的拾音孔134。外部声音经由拾音孔134进入腔体111内，并带动振膜142振动。振膜142的振动引起电容的变化，从而形成电信号。
所述ASIC芯片15被设置在所述容纳腔内，例如，通过胶132将ASIC芯片15固定在容纳腔内。所述ASIC芯片15与所述MEMS声学芯片14连接。ASIC芯片15用于向MEMS声学芯片14提供偏置电压，并且ASIC芯片15能够放大MEMS声学芯片14的电信号，并将放大的电信号进行输出。
在本公开实施例中，所述壳体的至少局部包括沿厚度方向设置的第一层和第二层。在所述第一层和所述第二层之间形成容纳腔。所述ASIC芯片15被设置在所述容纳腔内。通过这种方式，ASIC芯片15不占用腔体111的空间，这使得腔体111对于拾音效果的调节作用更加显著，麦克风封装结构的声电转换效果更好。
此外，在一个例子中，在进行组装时，首先将ASIC芯片15放置到容纳腔内，然后将第一层和第二层连接在一起。分体组装式的两层(即第一层和第二层)结构使得ASIC芯片15的安装更容易。
此外，ASIC芯片15埋设在壳体内。这样，壳体对于ASIC芯片15的电磁屏蔽作用更显著，这使得ASIC芯片15的抗干扰能力更强。
在一个例子中，如图1-图4所示，所述壳体包括基板组件和罩体11。罩体11的整体呈长方体、圆柱体、椭圆柱体等。罩体11的一端是敞开的。基板组件包括贴合在一起的多个基板。基板组件固定在罩体11的敞开端。例如，通过粘结、卡接等方式进行连接。所述罩体11和所述基板组件围成所述腔体111。
在其他示例中，壳体包括底板、线路板框架和基板。线路板框架为中空结构。基板和底板分别固定中空结构的两个开口端。底板、线路板框架或基板包括第一层和第二层。ASIC芯片15埋设在第一层和第二层之间。
在一个例子中，如图1所示，该封装结构还包括屏蔽层。例如，屏蔽层为金属层。金属层的材质可以是但不限于金、银、铜、镍、锌等。所述屏蔽层被设置在所述壳体上。所述屏蔽层被配置为用于对所述ASIC芯片15形成屏蔽。例如，屏蔽层通过接地焊盘122与外部设备的地线连接。
例如，金属层贴合在壳体的靠近腔体111一侧的表面或者与腔体111相背的表面上；还可以是，金属层埋设在所述壳体内。金属层位于所述ASIC芯片15的靠近腔体111一侧和/或远离腔体111一侧。
金属层为单独设置的一层；或者壳体为PCB(印刷线路板)，金属层为PCB内的导体层123。
例如，金属层形成法拉第笼。法拉第笼为由金属层形成的封闭的结构，或者具有镂空图案的网格结构。这两种结构均能起到电磁屏蔽的效果。
当然，屏蔽层不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
在一个例子中，如图1-图4所示，所述第一基板12和所述第二基板13中的至少一个为PCB，所述PCB的导体层123的至少局部与所述ASIC芯片15相对。在该例子中，PCB的导体层123能对ASIC芯片15起到电磁屏蔽的效果，从而不需要另外设置屏蔽层。
在一个例子中，所述屏蔽层被设置在所述第一层的表面或者内部；和/或
所述屏蔽层被设置在所述第二层的表面或者内部。
例如，第一层和第二层的表面是指各层沿厚度方向的上、下表面；内部是指各层的位于两个表面之间的部位。上述设置方式均能形成良好的电磁屏蔽效果。
在一个例子中，如图1所示，所述第一层靠近所述腔体111。例如，所述罩体11的开口端与所述第一层连接。在所述第一层内设置有金属化通孔121。所述MEMS声学芯片14通过所述金属化通孔121与所述ASIC芯片15连接。例如，MEMS声学芯片14与金属化通孔121连接。金属化通孔121通过焊盘122与ASIC芯片15连接。
金属化通孔121可以是在内壁形成有金属层，通过金属层实现两个表面的元器件的导通，或者在通孔内填充有金属线，通过金属线实现两个表面的元器件的导通。
在一个例子中，如图1所示，所述MEMS声学芯片14通过第一金线141与所述金属化通孔121连接。例如，MEMS声学芯片14采用正装的方式。MEMS声学芯片14的衬底145与基板组件连接。振膜142和背板144远离壳体，例如基板组件。背腔143与拾音孔134相连通。外部的声音依次经过拾音孔134、背腔143到达振膜142。第一金线141的一端与金属化通孔121的一端焊接连接。第一金线141的另一端与MEMS声学芯片14连接。
还可以是，如图2所示，所述MEMS声学芯片14倒装在所述壳体内，并过所述壳体的导体层123与所述金属化通孔121连接。在该例子中，MEMS声学芯片14的振膜142一侧通过胶132粘结在基板组件上。振膜142和背板144靠近壳体，例如基板组件。振膜142与拾音孔134相对，背腔143位于振膜142的与拾音孔134相背的一侧。在声学芯片的振膜142一侧，例如衬底145的顶部设置有电连接部。该电连接部通过焊盘122焊接在基板组件上，通过基板组件的导体层123与金属化通孔121连接。
相比于正装的方式，倒装的方式使得振膜142以内的腔体111的容积更大，这使得腔体111对拾音效果的调节作用更有效。
在一个例子中，如图4所示，所述ASIC芯片15通过第二金线133与所述金属化通孔121连接。例如，第二金线133位于所述ASIC芯片15的垂直于厚度方向的一侧。第二金线133的一端与ASIC芯片15的输出端焊接，另一端与金属化通孔121焊接。
第二金线133能适应不同的安装位置，降低了对ASIC芯片15的组装精度的要求，使得ASIC芯片15与金属化通孔121的连接变得容易。
在一个例子中，所述ASIC芯片15通过粘结剂被固定在所述容纳腔内。例如，粘结剂为本领域常用的胶132。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。
在一个例子中，如图1所示，所述基板组件包括第一基板12和第二基板13。所述第一层包括所述第一基板12。所述第一基板12与所述罩体11连接。所述第二层包括所述第二基板13。
在该例子中，基板组件包括连接在一起的第一基板12和第二基板13。在第一基板12和第二基板13中的至少一个上设置有凹槽131。在进行组装时，首先，将ASIC芯片15固定在凹槽131内，例如，通过胶132进行固定。ASIC芯片15通过焊盘122或者第二金线133与第一基板12上的金属化通孔121连接。然后，将第一基板12和第二基板13组装到一起。所述凹槽131被封闭，以形成容纳腔。
在一个例子中，如图4所示，在组装时，首先，所述ASIC芯片15通过第一粘结剂被固定在所述第一基板12上，并与所述MEMS声学芯片14形成连接。例如，第一粘结剂为胶132。首先在ASIC芯片15和/或第一基板12上涂覆第一粘结剂，然后将ASIC芯片15粘结在第一基板12上。ASIC芯片15通过焊盘122或者第二金属线与第一基板12上的金属化通孔121连接。MEMS声学芯片15固定在第一基板12的靠近腔体111的表面上。MEMS声学芯片14与ASIC芯片15连接。这样，声学芯片14与ASIC芯片15与第一基板12形成组件。这使得声学芯片14与ASIC芯片15在基板组件上的位置更精确。
然后，将第二粘结剂设置在所述第二基板13上。例如，第二粘结剂为胶132。
最后，将所述第二基板13贴合在所述第一基板12上，并且所述第二粘结剂与所述ASIC芯片15形成连接。这样，ASIC芯片15的上、下两端均通过胶132与基板组件形成固定连接。
在一个例子中，如图3所示，封装结构还包括滤波器16。所述滤波器16被设置在所述腔体111内。例如，滤波器1包括电容式滤波器、电阻式滤波器、电感式滤波器、压敏电阻式滤波器中的至少一种。上述滤波器16均能起到滤波的效果。
例如，滤波器16被设置在腔体111内。滤波器16与ASIC芯片15的输出端连接，通过这种方式，该滤波器16能有效的滤除通过输出端进入ASIC芯片15的射频干扰对MEMS声学芯片14的干扰。滤波器16与ASIC芯片15的电源端连接，通过这种方式，该滤波器16能有效地滤除电源拨动对MEMS声学芯片14的干扰。
还可以是，滤波器16被埋入所述壳体的壁部。所述滤波器16与所述ASIC芯片15连接。在该例子中，滤波器16不会占据腔体111内的空间，这使得腔体111的容积更大。腔体111对于拾音效果的调节效果更显著。
在一个例子中，如图2所示，所述滤波器16通过壳体的导体层123与外部设备连接，所述滤波器16通过金属化通孔121与所述ASIC芯片15连接。例如，滤波器16通过焊盘122与导通层连接，并通过导体层123与金属化通孔121连接，通过金属化通孔121和焊盘122与ASIC芯片15连接。相比于通过金属线进行连接，这种设置方式不会形成天线效应。即金属线本身能作为天线从而会产生二次辐射，通过焊盘122以及导体层123与ASIC连接的方式不会产生二次辐射。
根据本公开的另一个实施例，提供了一种电子设备。该电子设备包括设备外壳和上述的麦克风封装结构，所述麦克风封装结构被设置在所述设备外壳内。
该电子设备具有拾音效果好的特点。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (14)
1.一种麦克风封装结构，其特征在于，包括：
壳体，在所述壳体的内部形成腔体，所述壳体的至少局部包括沿厚度方向设置的第一层和第二层，在所述第一层和所述第二层之间形成容纳腔；
MEMS声学芯片，所述MEMS声学芯片被设置在所述腔体内；和
ASIC芯片，所述ASIC芯片被设置在所述容纳腔内，所述ASIC芯片与所述MEMS芯片连接。
2.根据权利要求1所述的麦克风封装结构，其特征在于，还包括屏蔽层，所述屏蔽层被设置在所述壳体上，所述屏蔽层被配置为用于对所述ASIC芯片形成屏蔽。
3.根据权利要求2所述的麦克风封装结构，其特征在于，所述屏蔽层被设置在所述第一层的表面或者内部；和/或
所述屏蔽层被设置在所述第二层的表面或者内部。
4.根据权利要求1所述的麦克风封装结构，其特征在于，所述第一层靠近所述腔体，在所述第一层内设置有金属化通孔，所述MEMS声学芯片通过所述金属化通孔与所述ASIC芯片连接。
5.根据权利要求4所述的麦克风封装结构，其特征在于，所述MEMS声学芯片通过第一金线与所述金属化通孔连接；或者
所述MEMS声学芯片倒装在所述壳体内，并过所述壳体的导体层与所述金属化通孔连接。
6.根据权利要求4所述的麦克风封装结构，其特征在于，所述ASIC芯片通过第二金线或者焊盘与所述金属化通孔连接。
7.根据权利要求1所述的麦克风封装结构，其特征在于，所述ASIC芯片通过粘结剂被固定在所述容纳腔内。
8.根据权利要求1所述的麦克风封装结构，其特征在于，所述壳体包括基板组件和罩体，所述罩体和所述基板组件围成所述腔体，所述基板组件包括第一基板和第二基板，所述第一层包括所述第一基板，所述第一基板与所述罩体连接，所述第二层包括所述第二基板。
9.根据权利要求8所述的麦克风封装结构，其特征在于，在组装时，
首先，所述ASIC芯片通过第一粘结剂被固定在所述第一基板上，并与所述MEMS声学芯片形成连接；
然后，将第二粘结剂设置在所述第二基板上；
最后，将所述第二基板贴合在所述第一基板上，并且所述第二粘结剂与所述ASIC芯片形成连接。
10.根据权利要求8所述的麦克风封装结构，其特征在于，所述第一基板和所述第二基板中的至少一个为PCB，所述PCB的导体层的至少局部与所述ASIC芯片相对。
11.根据权利要求1所述的麦克风封装结构，其特征在于，所述第一层和所述第二层通过粘结、卡接或者焊接的方式连接在一起。
12.根据权利要求1所述的麦克风封装结构，其特征在于，还包括滤波器，所述滤波器被设置在所述腔体内，或者被埋入所述壳体的壁部，所述滤波器与所述ASIC芯片连接。
13.根据权利要求12所述的麦克风封装结构，其特征在于，所述滤波器通过壳体的导体层与外部设备连接，所述滤波器通过金属化通孔与所述ASIC芯片连接。
14.一种电子设备，其特征在于，包括设备外壳和如权利要求1-13中的任意一项所述的麦克风封装结构，所述麦克风封装结构被设置在所述设备外壳内。
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