CN111711903B - 微型麦克风防尘装置及mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微型麦克风防尘装置及MEMS麦克风,包括支撑载体以及设置在所述支撑载体一侧的过滤膜;所述过滤膜包括固定部以及设置在所述固定部的内部的过滤网;所述过滤网包括中心部、螺旋式环绕所述中心部设置的分区部以及连接所述中心部和所述分区部的第一连接部;其中,所述第一连接部的刚度值小于所述中心部以及所述分区部的刚度值。利用上述发明能够有效的解决现有的微型麦克风防尘装置上的网部在高温环境下发生不规则屈曲的问题。
Description
技术领域
本发明涉及微型麦克风防尘技术领域,更为具体地,涉及一种微型麦克风防尘装置及MEMS麦克风。
背景技术
为防止微型麦克风内部的芯片受到外界粉末、颗粒物、水分的影响,从而降低微型麦克风的使用寿命,通常情况下,都需要在微型麦克风内部与外界的连通处(如声孔)设计微型麦克风防尘装置,通过微型麦克风防尘装置将微型麦克风芯片与外界环境分隔开,起到保护微型麦克风芯片的作用。
然而,传统的微型麦克风防尘装置通常包括网部和载体部,两部分由不同的材料构成的,由于两部分所用的材料的厚度、机械性能以及热膨胀系数均不同,因此,在微型麦克风防尘装置的安装过程中,尤其是热处理过程中,微型麦克风防尘装置的内部(尤其网部内部)会产生较强的热应力,这样的热应力会使其发生屈曲并导致不可控的形变,进而导致薄膜结构上的网孔产生不规则的褶皱,从而降低使用效果与使用寿命。
基于上述技术问题,亟需一种能够有效防止微型麦克风防尘装置中的网部在高温环境下发生不规则屈曲的方法。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的是提供一种微型麦克风防尘装置,以解决现有的微型麦克风防尘装置上的网部在高温环境下发生不规则屈曲的问题。
本发明实施例中提供的微型麦克风防尘装置包括支撑载体以及设置在所述支撑载体一侧的过滤膜;所述过滤膜包括固定部以及设置在所述固定部的内部的过滤网;所述过滤网包括中心部、螺旋式环绕所述中心部设置的分区部以及连接所述中心部和所述分区部的第一连接部;其中,所述第一连接部的刚度值小于所述中心部以及所述分区部的刚度值。
此外,优选的方案是,所述分区部围绕所述中心部设置有至少四个;并且,相邻两个所述分区部之间连接有第二连接部,所述第二连接部的刚度值小于所述中心部以及所述分区部的刚度值。
此外,优选的方案是,在所述分区部远离所述中心部的一侧设置有与所述固定部相连的边缘部,所述边缘部的刚度值小于所述中心部以及所述分区部的刚度值。
此外,优选的方案是,在所述分区部的内部设置有自所述中心部向所述边缘部延伸的调节部,所述调节部的刚度值小于所述中心部以及所述分区部的刚度值;并且,
所述调节部和所述第二连接部配合使得所述分区部在所述过滤网的垂直方向上呈规则凹凸分布。
此外,优选的方案是,在所述过滤网上设置有规则分布的穿孔,通过改变所述穿孔在所述第一连接部、第二连接部、所述边缘部、所述中心部、所述调节部以及所述分区部处的形状及密度以调节所述第一连接部、第二连接部、所述边缘部、所述中心部、所述分区部即所述调节部的刚度值;其中,
所述穿孔的宽度范围为0.1μm~10μm。
此外,优选的方案是,所述中心部为规则多边形结构,所述分区部为三角形或多边形或扇形结构;并且,
所述分区部沿所述中心部的边线方向螺旋式环绕所述中心部以形成规则多边形结构或圆形结构的过滤网。
此外,优选的方案是,所述中心部为正八边形结构,所述分区部为三角形或多边形结构;并且,所述分区部沿所述中心部的边线方向螺旋式环绕所述中心部以形成正八边形结构的过滤网。
此外,优选的方案是,所述中心部为圆形结构,所述分区部为三角形或多边形或扇形结构;并且,所述分区部沿所述中心部的切线方向螺旋式环绕所述中心部以形成规则多边形结构或圆形结构的过滤网。
此外,优选的方案是,所述分区部的边线的延长线不穿过所述中心部的几何中心。
另一方面,本发明还提供一种MEMS麦克风,包括基板、外壳、MEMS芯片以及如上述所述的微型麦克风防尘装置;其中,所述基板与所述外壳之间形成封装结构,所述MEMS芯片设置在所述封装结构内的基板上;并且,在所述基板上开设有与所述MEMS芯片上下位置对应的声孔,所述微型麦克风防尘装置设置在所述声孔外或设置在所述声孔与所述MEMS芯片之间。
从上面的技术方案可知,本发明提供的微型麦克风防尘装置,通过对过滤网内部进行分区,并对分区内部和分区之间的不同区域设置不同的刚度值,能够有效地吸收来自外部的应力,防止过滤网发生不规则的变形;此外,通过在分区部的内部引入调节部,能够使所述分区部在所述过滤网的垂直方向上呈规则凹凸分布,进一步控制外部的应力,防止过滤网形变;另外,通过在分区部的外围设置边缘部,能够有效防止外部的应力传入过滤网内部。
为了实现上述以及相关目的,本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而,这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外,本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
通过参考以下结合附图的说明,并且随着对本发明的更全面理解,本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中:
图1为本发明实施例提供的微型麦克风防尘装置的主视爆炸图;
图2为本发明实施例提供的微型麦克风防尘装置的主视剖面图;
图3为本发明实施例提供的过滤网的俯视图;
图4为本发明实施例提供的过滤网的俯视放大图;
图5为本发明实施例提供的连接部的穿孔的局部放大图;
图6为本发明实施例提供的分区部的穿孔的局部放大图;
图7为本发明实施例提供的微型麦克风的主视剖面图;
其中的附图标记包括:支撑载体11、过滤膜12、固定部13、过滤网14、中心部141、分区部142、第一连接部143、第二连接部144、边缘部145、调节部146、基板15、MEMS芯片16、外壳17、通孔18、声孔19。
在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
为详细描述本发明的微型麦克风防尘装置的结构,以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
图1示出了本发明实施例提供的微型麦克风防尘装置的主视爆炸结构;图2示出了本发明实施例提供的微型麦克风防尘装置的主视剖面结构;图3示出了本发明实施例提供的过滤网的俯视结构;图4示出了本发明实施例提供的过滤网的俯视放大结构;结合图1至图4共同所示,本发明提供的微型麦克风防尘装置包括起支撑作用的支撑载体11以及设置在支撑载体11一侧的过滤膜12;该过滤膜12允许空气通过,但阻挡外界粉末、颗粒物等通过,其中,支撑载体11为中空结构,即例如在中央形成有通孔18。
具体地,所述过滤膜12包括与支撑载体11相连的固定部13以及设置在所述固定部13的内部的过滤网14,其中,所述过滤网14进一步包括中心部141、螺旋式环绕所述中心部141设置的分区部142以及连接所述中心部141和所述分区部142的第一连接部143;其中,所述第一连接部143的刚度值小于所述中心部141以及所述分区部142的刚度值。
需要说明的是,通过在中心部141和分区部142之间引入刚度值较低的第一连接部143,能够使过滤网14通过该区域有效地吸收外部应力,防止过滤膜12发生不规则形变;另外,通过使分区部142螺旋式环绕中心部141分布,能够使过滤网14在受到外部应力时通过旋转变形的方式有效吸收外部应力。
具体地,为进一步提高过滤网14吸收应力的效果,所述分区部142围绕所述中心部141设置有至少四个;并且,相邻两个所述分区部142之间连接有第二连接部144,所述第二连接部144的刚度值小于所述中心部141以及所述分区部142的刚度值。显然,通过设置低刚度值的第二连接部144能够在过滤网14内形成一个螺旋式的低刚度区域,过滤网14可以通过该低刚度区域有效地吸收应力。
当然,还可以在所述分区部142远离所述中心部141的一侧设置有与所述固定部13相连的边缘部145,并且,所述边缘部145的刚度值小于所述中心部141以及所述分区部142的刚度值。通过该边缘部145可以有效地吸收来自外界(主要是固定部13)的应力,防止外界应力传入过滤网14内部以使其产生不规则变形。
此处,需要说明的是,低刚度的边界(如第一连接部143、第二连接部144以及边缘部145)在受压缩外力时相对容易变形,因此,能够使过滤网14整体的变形控制在区域边界而不会产生不规则皱褶。
进一步地,还可以在所述分区部142内部设置自所述中心部141向所述边缘部145延伸的调节部146,所述调节部146的刚度值小于所述中心部141以及所述分区部142的刚度值;并且,所述调节部146和所述第二连接部144配合使得所述分区部142在所述过滤网14的垂直方向上呈规则凹凸分布。通过设置调节部146配合第二连接部144能够使过滤网14在受到较强应力时,沿圆周方向产生上下规则的凹凸变形进而控制由于外力产出不规则变形。此外,中心的区域(主要指中心部141)能够在调节部146配合第二连接部144形成Z轴方向的呈规则凹凸分布的折线时,产生以结构中心(中心部141的中心)为原点的旋转位移(轴位移),从而进一步吸收外部应力。
另外,图5示出了本发明实施例提供的连接部的穿孔的局部放大结构,图6示出了本发明实施例提供的分区部142的穿孔的局部放大结构;结合图1至图6可知,过滤网14的开孔根据不同区域(如分区部142和中心部141)设定不同形状,在区域内有相似的开孔形状,在区域之间的边界(各连接部、边缘部145以及调节部146)具有使结构刚度(stiffness)降低的开孔。
具体地,在所述过滤网14上设置有规则分布的穿孔,在设计时,可以通过改变所述穿孔在所述第一连接部143、第二连接部144、所述边缘部145、所述中心部141、所述调节部146以及所述分区部142处的形状及密度以调节所述第一连接部143、第二连接部144、所述边缘部145、所述中心部141、所述分区部142即所述调节部146的刚度值;其中,所述穿孔的宽度范围为0.1μm~10μm。
需要说的是,通过改变穿孔的长宽比,能够控制过滤网14的局部刚度,当穿孔的长宽比较大时,即可形成像第一连接部143、所述第二连接部144、所述边缘部145处这类的低刚度区域;另外,通过使相邻两穿孔之间相互交错分布以使穿孔整体呈现Z字形布置也可以降低过滤网14的局部刚度,从而形成所需的低刚度区域。此外,在实际设计时,可以使调节部146的不具有穿孔或具有穿孔但其长宽比较小,以使调节部146的刚度值大于所述第二连接部144的刚度值,从而进一步控制过滤网14的不规则变形,并使变形集中在低刚度区域。
更为具体地,所述中心部141为规则多边形结构,所述分区部142为三角形或多边形或扇形结构;并且,所述分区部142沿所述中心部141的边线方向螺旋式环绕所述中心部141以形成规则多边形结构或圆形结构的过滤网14。例如,所述中心部141为正八边形结构,所述分区部142为三角形或多边形结构;并且,所述分区部142沿所述中心部141的边线方向螺旋式环绕所述中心部141以形成正八边形结构的过滤网14。此时,该过滤网14内部即会形成一个螺旋放射状的八边形低刚度区域,通过该八边形低刚度区域能够吸收外部应力并且控制过滤网14沿着八边形的边进行规则变形。
此处需要说明的是,过滤网14整体为一个内部分割式的多边形或圆形结构的网,分割的区域外形包含了三角形、八边形、十六边形或任意大于四边的多边形,区域的边界由中心多边形的边缘向外延伸,各区域共同组合成一个多边形整体。
当然,也可以将所述中心部141设置为圆形结构,所述分区部142为三角形或多边形或扇形结构;并且,所述分区部142沿所述中心部141的切线方向螺旋式环绕所述中心部141以形成规则多边形结构或圆形结构的过滤网14。需要说明的是,不同形状的中心部141和不同形状的过滤网14使得外部应力下的旋转角度不同,在实际设计时,优化旋转角度可以基于不同的应用和不同的外部应力条件而设定;比如,圆形结构的过滤网14可以使过滤网14的边缘处的应力集中至最小化。
此外,需要说明的是,第一连接部143从中心部141的边角点(或切点)延伸至过滤网14的边角点,第一连接部143的边线(即分区部142的边线,两者共边线)的延长线一般不穿过所述中心部141的几何中心,因此,过滤网14能够通过产生规则的旋转变形,有效吸收外部应力。
此外,图7示出了本发明实施例提供的MEMS麦克风的主视剖面结构,由图7可知,本发明还提供一种MEMS麦克风,包括用于承载芯片的基板15、起保护作用的外壳17、MEMS芯片16以及上述微型麦克风防尘装置;其中,基板15与外壳17之间形成封装结构,MEMS芯片16设置在封装结构内的基板15上;并且,在基板15上开设有与MEMS芯片16上下位置对应的声孔19,微型麦克风防尘装置设置在声孔19外或设置在声孔19与MEMS芯片16之间,只要满足微型麦克风防尘装置对声孔19的覆盖功能即可。
如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出微型麦克风防尘装置及MEMS麦克风。但是,本领域技术人员应当理解,对于上述本发明所提出的微型麦克风防尘装置及MEMS麦克风,还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此,本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (7)
1.一种微型麦克风防尘装置,包括支撑载体以及设置在所述支撑载体一侧的过滤膜;其特征在于,
所述过滤膜包括固定部以及设置在所述固定部的内部的过滤网;
所述过滤网包括中心部、螺旋式环绕所述中心部设置的分区部以及连接所述中心部和所述分区部的第一连接部;其中,
所述分区部围绕所述中心部设置有至少四个,相邻两个所述分区部之间连接有第二连接部,在所述分区部远离所述中心部的一侧设置有与所述固定部相连的边缘部,在所述分区部的内部设置有自所述中心部向所述边缘部延伸的调节部;所述第一连接部、所述第二连接部、所述调节部以及所述边缘部的刚度值均小于所述中心部以及所述分区部的刚度值;并且,
所述调节部和所述第二连接部配合使得所述分区部在所述过滤网的垂直方向上呈规则凹凸分布。
2.如权利要求1所述的微型麦克风防尘装置,其特征在于,
在所述过滤网上设置有规则分布的穿孔,通过改变所述穿孔在所述第一连接部、所述第二连接部、所述边缘部、所述中心部、所述调节部以及所述分区部处的形状及密度以调节所述第一连接部、第二连接部、所述边缘部、所述中心部、所述分区部及所述调节部的刚度值;其中,
所述穿孔的宽度范围为0.1μm~10μm。
3.如权利要求2所述的微型麦克风防尘装置,其特征在于,
所述中心部为规则多边形结构,所述分区部为三角形或扇形结构;并且,
所述分区部沿所述中心部的边线方向螺旋式环绕所述中心部以形成规则多边形结构或圆形结构的过滤网。
4.如权利要求3所述的微型麦克风防尘装置,其特征在于,
所述中心部为正八边形结构,所述分区部为三角形结构;并且,
所述分区部沿所述中心部的边线方向螺旋式环绕所述中心部以形成正八边形结构的过滤网。
5.如权利要求2所述的微型麦克风防尘装置,其特征在于,
所述中心部为圆形结构,所述分区部为三角形或扇形结构;并且,
所述分区部沿所述中心部的切线方向螺旋式环绕所述中心部以形成规则多边形结构或圆形结构的过滤网。
6.如权利要求2所述的微型麦克风防尘装置,其特征在于,
所述分区部的边线的延长线不穿过所述中心部的几何中心。
7.一种MEMS麦克风,其特征在于,包括基板、外壳、MEMS芯片以及如权利要求1至6中任意一项所述的微型麦克风防尘装置;其中,
所述基板与所述外壳之间形成封装结构,所述MEMS芯片设置在所述封装结构内的基板上;并且,
在所述基板上开设有与所述MEMS芯片上下位置对应的声孔,所述微型麦克风防尘装置设置在所述声孔外或设置在所述声孔与所述MEMS芯片之间。
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