CN111147993A - 防尘结构、麦克风封装结构以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本公开公开了一种防尘结构、麦克风封装结构以及电子设备。该防尘结构包括载体和网格部；所述载体为中空结构，围绕所述中空结构形成有缓冲部，通过在所述缓冲部设置条形的镂空区，以形成弹性结构，围绕所述缓冲部形成有边缘部；所述网格部设置在所述载体的一端，所述网格部包括网格结构、围绕所述网格结构设置的固定部，所述网格结构与所述中空结构相对，所述固定部与所述载体连接。该防尘结构具有应变小的特点。

Description

防尘结构、麦克风封装结构以及电子设备

技术领域

本公开涉及电声转换技术领域，更具体地，本公开涉及一种防尘结构、麦克风封装结构以及电子设备。

背景技术

随着电声技术的快速发展，各种电声产品层出不穷。麦克风作为一种将声音转换为电信号的换能器，是电声产品中非常重要的器件之一。如今，麦克风已经被广泛的应用于手机、平板电脑、笔记本电脑、VR设备、AR设备、智能手表以及智能穿戴等多种不同类型的电子产品中。近年来，对于麦克风封装结构而言，对其结构的设计成为了本领域技术人员研究的重点和热点。

现有的麦克风封装结构通常为：包括具有容纳腔的外壳，在容纳腔内收容固定有芯片组件(例如，MEMS麦克风芯片和ASIC芯片)等元器件；并且，在外壳上还设置有拾音孔。然而，在长期的应用中发现，外界的灰尘、杂质等颗粒物和异物很容易经拾音孔而被引入到麦克风的容纳腔中，而这些外界的颗粒物、异物会对容纳腔中的芯片组件等元器件造成一定的损伤，最终会影响到麦克风的声学性能以及使用寿命。

针对上述的问题，目前所采用的解决方案通常是，在麦克风封装结构的拾音孔上设置相应的隔离组件，用以阻挡外界颗粒物、异物等的进入。现有的隔离组件，如图1所示，包括有支撑部和隔离网布。在使用该隔离组件时，将隔离组件安装在拾音孔上。但现有的隔离组件，由于支撑部101 与隔离网布102在尺寸、材料、结构等方面存在着差异，在二者连接的位置很可能会产生一定的内部应力差，而这将会导致隔离网布102上的网膜 103产生褶皱或者皱纹，不能保证网膜103处于平整状态，而这将会造成产品的品质下降，甚至还会影响到网膜103处的气流流动。

公开内容

本公开的一个目的是提供一种防尘结构、麦克风封装结构以及电子设备的新技术方案。

根据本公开的第一方面，提供了一种防尘结构。该防尘结构包括载体和网格部；所述载体为中空结构，围绕所述中空结构形成有缓冲部，通过在所述缓冲部设置条形的镂空区，以形成弹性结构，围绕所述缓冲部形成有边缘部；所述网格部设置在所述载体的一端，所述网格部包括网格结构、围绕所述网格结构设置的固定部，所述网格结构与所述中空结构相对，所述固定部与所述载体连接。

可选地，所述镂空区包括同心设置的多个弧形沟槽。

可选地，所述弧形沟槽的弧度为10°-180°，宽度为1μm-100μm。

可选地，所述载体为长方体结构，在相邻的侧壁的拐角处形成圆角。

可选地，所述载体的横截面为正方形，所述正方形的边长为800μ m-1500μm。

可选地，在所述载体的径向设置有多层所述弧形沟槽，每层设置有多个所述弧形沟槽。

可选地，在每层中相邻的所述弧形沟槽之间形成连接部，相邻的两层的连接部错开设置，或者多层的连接部连接在一起，以形成辐射状。

可选地，在相邻的两层中，其中一层的连接部与相邻的至少一层的弧形沟槽相对。

可选地，其中一层的连接部与另一层的弧形沟槽的中点相对。

可选地，相邻的两层所述弧形沟槽之间的距离为1μm-100μm。

根据本公开的第二方面，提供了一种麦克风封装结构。该封装结构包括具有容纳腔的外壳，在所述外壳上设置有拾音孔；

还包括上述的防尘结构，所述防尘结构设置在所述拾音孔上。

可选地，所述防尘结构位于所述外壳的外部。

可选地，所述外壳包括基板和封装盖，所述基板和所述封装盖围合成所述容纳腔；

所述防尘结构收容在所述容纳腔内。

可选地，拾音孔位于所述封装盖上，所述防尘结构与所述封装盖固定连接。

可选地，拾音孔位于所述封装盖上，所述防尘结构固定连接在所述基板上对应于所述拾音孔的位置。

可选地，拾音孔位于所述基板上，在所述基板上对应于拾音孔的位置固定设置有所述防尘结构。

可选地，拾音孔位于所述基板上，在所述基板上对应于拾音孔的位置固定设置有所述防尘结构，所述MEMS芯片设置在所述防尘结构上。

根据本公开的第三方面，提供了一种电子设备该电子设备包括上述的麦克风封装结构。

在本公开实施例中，镂空区为沿高度方向贯通的通孔或者非贯通孔。镂空区围绕所述中空结构的至少局部设置。弹性结构能够发生弹性形变，以在所述中空结构的径向能够吸收载体的平面变形，从而防止网格部发生褶皱、皱纹等形变。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开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公开的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开的原理。

图1是现有的隔离组件的剖视图。

图2是根据本公开实施例的一种载体的结构示意图。

图3是根据本公开实施例的另一种载体的结构示意图。

图4是根据本公开实施例的第三种载体的结构示意图。

图5是根据本公开实施例的防尘结构的剖视图。

图6是根据本公开实施例的麦克风封装结构的示意图。

图7是根据本公开实施例的另一种麦克风封装结构的示意图。

图8是根据本公开实施例的第三种麦克风封装结构的示意图。

图9是根据本公开实施例的第四种麦克风封装结构的示意图。

图10是根据本公开实施例的第五种麦克风封装结构的示意图。

附图标记说明：

1：载体；102a：弧形沟槽；104：中空结构；110：边缘部；111；环形壁部；112：连接部；2：网格部；21：网格结构；22：固定部；3：外壳； 31：封装盖；32：基板；4：拾音孔；5：MEMS麦克风芯片；6：信号放大器。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开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公开的范围。

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，决不作为对本公开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，提供了一种防尘结构。该防尘结构可应用在例如麦克风封装结构上。该防尘结构能有效阻隔外界的颗粒物、异物经麦克风封装结构上的拾音孔进入到麦克风封装结构的内部，从而能有效地保护麦克风内部的各元器件，以避免影响到MEMS麦克风芯片的声学性能和使用寿命。

如图2-5所示，该防尘结构包括有载体以及网格部。

其中，所述载体1为中空结构104，并在所述中空结构104内部形成气流通道，用以供振动气流通过。围绕所述中空结构104形成有缓冲部。缓冲部用于缓冲载体1的变形。通过在所述缓冲部设置镂空区，以形成弹性结构。例如，通过蚀刻的方式，在载体1上做去料处理，以形成条形的镂空区。围绕所述缓冲部形成有边缘部110。边缘部110用于与网格部2 连接。条形可以是但不限于直线形、弧形、波浪线形、折线形等。

镂空区为沿高度方向贯通的通孔或者非贯通孔。镂空区围绕所述中空结构104的至少局部设置。弹性结构能够发生弹性形变，以在所述中空结构104的径向能够吸收载体1的平面变形，从而防止网格部2发生褶皱、皱纹等形变。弹性结构能够达到载体1与网格部2的最小化热膨胀失配，避免网格部2产生褶皱或者皱纹。

此外，镂空区能减小载体1的应力集中，在防尘结构制造过程、使用过程中，能防止防尘结构的变形。

此外，由于网格部2上的网格结构21处于平整的状态，这样也有利于振动气流的顺利通过，这使得MEMS麦克风芯片的拾音效果良好。

此外，通过设置镂空区，相同体积的载体1的质量减少了，这使得载体1的应力减小。

载体1的材质可以是但不限于无机非金属材料或者金属材料。例如，无机非金属材料包括硅、氧化硅、氮化硅等。金属材料包括不锈钢、铜合金、铝合金、金、银等。

当然，载体1的材质不限于上述实施例，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。

载体1的横截面呈长方形、圆形、椭圆形、六边形等。例如，在该例子中，载体1的横截面呈正方形，其边长为800μm-1500μm。正方形的边长相等，变形小。

中空结构104的横截面呈圆形、椭圆形、三角形、长方形、六边形、跑道形等。例如，中空结构104的横截面呈圆形，其直径为500μm-1200 μm。

所述网格部2设置在所述载体1的一端并覆盖所述中空结构104。所述网格部2包括网格结构21、围绕所述网格结构21设置的应力缓冲区域以及围绕所述应力缓冲区域设置的边缘部110。所述网格结构21与所述中空结构104相对。网格结构21形成有筛网。筛网具有设定的目数，从而能够将外部的灰尘、颗粒等过滤掉。本领域技术人员可以根据实际需要设置筛网的目数。

所述边缘部110与所述载体1连接。例如，通过粘结剂或者键合的方式将所述固定部22与载体1的边缘部110连接。

在一个例子中，如图2-4所示，所述镂空区包括同心设置的多个弧形沟槽102a。相邻的弧形沟槽102a之间形成连接部112。例如，中空结构 104的横截面呈圆形。多个弧形沟槽102a围绕中空结构104设置。弧形沟槽102a相对于中空结构104的中心同心设置。弧形沟槽102a能够有效地吸收边缘部110的变形。

例如，如图4所示，弧形沟槽102a为四个，并且分别覆盖正方形的载体1的四个角部，并且相对于对角连线呈对称结构，或者覆盖四条边，相对于所在边的中垂线呈对称结构。这种设置方式使得弹性结构的吸收变形能力更均衡。

在一个例子中，如图4所示，所述弧形沟槽102a的弧度为10°-180°，宽度t为1μm-100μm。宽度t是指弧形沟槽102a沿径向的尺寸。在该尺寸范围内，弹性结构的吸收变形能力强，并且载体1的结构强度高。

当然，弧形沟槽102a的尺寸不限于上述实施例，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，所述载体1为长方体结构，在相邻的侧壁的拐角处形成圆角。圆角能够消除在拐角处的应力集中，减小载体1的变形。例如，通过蚀刻的方式在拐角处形成圆角r。圆角r的直径为10μm-100μm。在该尺寸范围内，载体1的应力集中更小。

在一个例子中，如图3-4所示，在所述载体1的径向设置有多层所述弧形沟槽102a。例如，多层弧形沟槽102a沿径向排列。每层设置有多个所述弧形沟槽102a。多层的弧形沟槽102a能够更有效地吸收载体1的变形，减小应力集中。

此外，多层之间以及每层的连接部112一起形成骨架结构，这种结构具有更大的弹性回复力，使得载体1的回复变形能力更强。

例如，弧形沟槽102a的层数小于5层。这使得载体1的结构强度以及抗变形能力更强。图3和图4中所述弧形沟槽102a为2层，从而使得载体1的结构变得简单。

在一个例子中，如图3-4所示，相邻的两层的连接部112错开设置。也就是说，在两个连接部112没有位于同一条直径方向上。通过这种方式，连接部112与各层至今的部分能够形成网格连接。这样，只要载体1的局部发生形变，那么这种形变会经由网格连接扩散到其他部分，形变会分散在网格连接的各个部位。这使得弹性结构相对于中空结构104的各个方向的吸收变形的能力更均衡。

还可以是，多层的连接部112连接在一起，以形成辐射状。在该例子中，多层的位置相对应的弧形沟槽102a分布在相同的扇形结构内。辐射状的连接结构使得弹性结构的强度更大。

在一个例子中，如图4所示，在相邻的两层中，其中一层的连接部112 与相邻的至少一层的弧形沟槽102a相对。连接部112能够传递变形，弧形沟槽102a能够吸收变形。二者相对设置，使得连接部112传递的变形能被与该连接部112相邻的弧形沟槽102a迅速吸收。

在一个例子中，如图4所示，其中一层的连接部112与另一层的弧形沟槽102a的中点相对。这样，在发生变形时同一个弧形沟槽102a的两侧变形更均衡，避免了连接结构的局部发生应力集中。弹性结构对变形的吸收效果更好。

当然，连接部112与弧形沟槽102a的相对位置不限于上述实施例，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4所示，相邻的两层所述沟槽之间的距离s为1 μm-100μm。该尺寸范围，弹性结构兼顾良好的吸收变形能力以及高的结构强度。

当然，该尺寸不限于上述实施例，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2-4所示，所述缓冲部的内侧形成封闭的环形壁部111。环形壁部111能够对弹性结构形成屏障，提高了弹性结构的耐用性。

在一个例子中，如图5所示，所述网格部2包括有网格结构、围绕所述网格结构设置的应力缓冲区域23以及围绕所述应力缓冲区域23设置的固定部22。其中，所述过滤网21与所述应力缓冲区域23为悬空设置。其中，所述固定部22可用于将所述网格部2与所述载体1连接起来，例如固定部 22与边缘部连接，以使所述网格部2能够稳定的覆盖在所述载体1上。应力缓冲区域23为预留出来未设置网孔，也未与边缘部连接的区域。应力缓冲区域23能够进一步减弱载体的变形对网格结构的影响。

在一个例子中，如图5所示，所述应力缓冲区域23为具有预定宽度α的环状结构。需要说明的是，所述应力缓冲区域23例如可以为具有预定宽度α的圆环状结构，也可以为具有预定宽度α的方环结构，或者是具有预定宽度α的其它环状结构，本领域技术人员可以根据具体情况灵活的进行调整，本公开对此不作限制。

根据本公开的另一个实施例，还提供了一种麦克风封装结构。所述麦克风封装结构可应用于例如手机、笔记本电脑、平板电脑、游戏机、对讲机、VR设备以及智能穿戴设备等多种类型的电子产品中。

该麦克风封装结构，能够有效避免内部的芯片组件等元器件受到外部灰尘、杂质等颗粒物、异物的影响而遭到破坏的现象，可以延长MEMS麦克风芯片的使用寿命，而且还能使MEMS麦克风芯片保持优良的声学性能。

以下就本公开实施例提供的麦克风封装结构的具体结构进行进一步地说明。

如图6-图10所示，本公开实施例提供的麦克风封装结构，其包括具有容纳腔的外壳3，在所述外壳3上设置有拾音孔4。本公开提供的麦克风封装结构还包括如上所述的防尘结构，所述防尘结构被固定安装在所述拾音孔2上。防尘结构能有效保护麦克风封装结构内部的元器件。

在一个例子中，所述拾音孔的形状例如可以为圆形、方形、三角形、椭圆形等。所述拾音孔可以根据需要设置为一个或者多个。所述拾音孔的具体设置位置也可以根据麦克风封装结构的具体情况灵活进行调整，本公开对此不作限制。

在一个例子中，如图6所示，所述防尘结构可以位于所述外壳3的外部。即，从外部对拾音孔4进行防护。在本例子中，将防尘结构安装在麦克风封装结构的外部，不占用麦克风封装结构内部的空间。在安装防尘结构时，可以根据拾音孔4的位置，合理安装防尘结构的位置，以使防尘结构能对准拾音孔4，从而能避免外界的颗粒物、异物经拾音孔4而引入到麦克风封装结构内部。

当然，本公开中并不限于将防尘结构设置在外壳3的外部，也可以将防尘结构设置在外壳3的容纳腔中。本领域技术人员可以根据具体需要灵活调整防尘结构的设置位置。

在一个例子中，麦克风封装结构，其外壳3的结构为：包括基板32 和封装盖31，并由所述基板32和所述封装盖31一起围合成所述容纳腔。所述防尘结构收容在外壳3的容纳腔内。

在一个例子中，如图7所示，拾音孔位于所述封装盖31上，所述防尘结构与所述封装盖固定连接。防尘结构的位置对应于拾音孔4，能避免外界的颗粒物、异物经拾音孔4而引入到麦克风封装结构内部。

在一个例子中，如图8所示，拾音孔位于所述封装盖31上，所述防尘结构固定连接在所述基板32上对应于所述拾音孔4的位置。此时，防尘结构能对麦克风封装结构内的芯片进行有效的保护。

在本发明中，拾音孔4并不限于开设在外壳3的封装盖31上，也可以开设在基板32上。例如，如图9所示，拾音孔4位于所述基板32上，在所述基板32上对应于拾音孔4的位置固定设置有所述防尘结构。又例如，如图10所示，拾音孔4位于所述基板32上，在所述基板32上对应于拾音孔4的位置固定设置有所述防尘结构，且所述MEMS芯片5设置在所述防尘结构上。需要说明的是，当将拾音孔4开设在基板32上时，本领域技术人员可以根据具体情况调整防尘结构的安装位置，只要能阻止外界的颗粒物、异物进入或者能对内部芯片进行保护即可，对此不作限制。

其中，所述封装盖31整体呈皿状结构，其具有敞开端。所述封装盖 31的材质例如可以为金属材料、塑料材料或者PCB板等。所述封装盖31 的形状例如可以为圆柱状、长方体状等。本领域技术人员可以根据实际需要灵活调整，对此不作限制。

其中，所述基板32可以采用本领域熟知的电路板，例如可以采用PCB 板等，对此不作限制。所述封装盖31与所述基板32之间例如可以通过粘结剂粘接或者锡膏焊接结合固定在一起，本领域技术人员可以根据需要灵活选择，对此不作限制。

本发明提供的麦克风封装结构，在外壳3的容纳腔中固定收容有麦克风器件。具体地，如图6-图10所示，所述麦克风器件例如可以包括有MEMS 芯片5和信号放大器6。

其中，所述MEMS芯片5包括有衬底和感应膜。衬底也为中空结构。感应膜例如为压电元件、电容元件、压阻元件等。感应膜设置在衬底的一端，并覆盖衬底的中空结构。该中空结构形成背腔。在收容腔内固定MEMS 芯片5时，MEMS芯片5可以贴装在基板32上。当然，MEMS芯片5也可以贴装在封装盖31上，例如可以采用专门的胶黏剂将MEMS芯片5粘接在封装盖31上。MEMS芯片5也可以采用倒装的方式通过基板32中的电路布图导通，这属于本领域技术人员的公知常识，本发明在此不再具体说明。

其中，所述信号放大器6可以贴装在封装盖31，当然也可以贴装在基板32上。信号放大器6例如可以采用ASIC芯片。ASIC芯片与MEMS芯片5 连接。MEMS芯片5输出的电信号可以传输到ASIC芯片中，并被ASIC芯片处理、输出。MEMS芯片5与ASIC芯片6之间可以通过金属导线(焊线) 进行电性连接，以实现二者之间的相互导通。

此外，MEMS芯片5和/或信号放大器6也可以埋入到基板32内，或者半埋入基板32内。例如，在基板32内设置导体，并在基板32上设置焊盘。导体例如为设置在基板32内的金属化通孔。焊盘与MEMS芯片5、信号放大器6通过导体电连接。将MEMS芯片5和信号放大器6埋设到基板32内的设计，有助于实现麦克风的小型化。

需要说明的是，当将MEMS芯片5和信号放大器6埋入基板32内时，需要在MEMS芯片5和信号放大器6正对的上方和下方至少各设置一层金属层。将金属层接地作为屏蔽。MEMS芯片5和信号放大器6周围区域布置有多个金属导体，用于与上述金属层一起构成屏蔽结构。将MEMS芯片5和信号放大器6埋入基板32内的设计，使得不必在信号放大器6表面包覆保护胶，这样可以简化工艺，同时提升了产品的光噪声抵抗能力。

本公开实施例还提供了一种电子设备。所述电子设备包括如前所述的麦克风封装结构。

其中，所述电子设备可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、VR设备、智能穿戴设备等，本公开对此不作限制。

虽然已经通过例子对本公开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，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开的范围由所附权利要求来限定。

Claims (18)

1.一种防尘结构，其特征在于：包括载体和网格部；

所述载体为中空结构，围绕所述中空结构形成有缓冲部，通过在所述缓冲部设置条形的镂空区，以形成弹性结构，围绕所述缓冲部形成有边缘部；

所述网格部设置在所述载体的一端，所述网格部包括网格结构、围绕所述网格结构设置的固定部，所述网格结构与所述中空结构相对，所述固定部与所述载体连接。

2.根据权利要求1所述的防尘结构，其特征在于：所述镂空区包括同心设置的多个弧形沟槽。

3.根据权利要求2所述的防尘结构，其特征在于：所述弧形沟槽的弧度为10°-180°，宽度为1μm-100μm。

4.根据权利要求2所述的防尘结构，其特征在于：所述载体为长方体结构，在相邻的侧壁的拐角处形成圆角。

5.根据权利要求4所述的防尘结构，其特征在于：所述载体的横截面为正方形，所述正方形的边长为800μm-1500μm。

6.根据权利要求2所述的防尘结构，其特征在于：在所述载体的径向设置有多层所述弧形沟槽，每层设置有多个所述弧形沟槽。

7.根据权利要求6所述的防尘结构，其特征在于：在每层中相邻的所述弧形沟槽之间形成连接部，相邻的两层的连接部错开设置，或者多层的连接部连接在一起，以形成辐射状。

8.根据权利要求6所述的防尘结构，其特征在于：在相邻的两层中，其中一层的连接部与相邻的至少一层的弧形沟槽相对。

9.根据权利要求8所述的防尘结构，其特征在于：其中一层的连接部与另一层的弧形沟槽的中点相对。

10.根据权利要求6所述的防尘结构，其特征在于：相邻的两层所述弧形沟槽之间的距离为1μm-100μm。

11.一种麦克风封装结构，其特征在于：包括具有容纳腔的外壳，在所述外壳上设置有拾音孔；

还包括如权利要求1-10中任意一项所述的防尘结构，所述防尘结构设置在所述拾音孔上。

12.根据权利要求11所述的麦克风封装结构，其特征在于：所述防尘结构位于所述外壳的外部。

13.根据权利要求11所述的麦克风封装结构，其特征在于：所述外壳包括基板和封装盖，所述基板和所述封装盖围合成所述容纳腔；

所述防尘结构收容在所述容纳腔内。

14.根据权利要求11所述的麦克风封装结构，其特征在于：拾音孔位于所述封装盖上，所述防尘结构与所述封装盖固定连接。

15.根据权利要求11所述的麦克风封装结构，其特征在于：拾音孔位于所述封装盖上，所述防尘结构固定连接在所述基板上对应于所述拾音孔的位置。

16.根据权利要求11所述的麦克风封装结构，其特征在于：拾音孔位于所述基板上，在所述基板上对应于拾音孔的位置固定设置有所述防尘结构。

17.根据权利要求11所述的麦克风封装结构，其特征在于：拾音孔位于所述基板上，在所述基板上对应于拾音孔的位置固定设置有所述防尘结构，所述MEMS芯片设置在所述防尘结构上。

18.一种电子设备，其特征在于：包括如权利要求11-17中任意一项所述的麦克风封装结构。

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