CN111711912A - 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，其中，包括载体以及设置在所述载体上的防尘网；其中，所述载体的形成有通孔，俯视观察时所述防尘网覆盖所述通孔；并且，所述载体由硅或者二氧化硅材料制成。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防尘网在高温环境下发生屈曲的问题。
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(主要是各材料的交界面处)会产生较强的热应力。
例如，在现有工艺中，微型麦克风防尘装置的网部一般使用厚度数百nm至数μm左右的金属薄膜制成，而载体(carrier)部通常使用的厚度为数十μm左右的高分子材料制成，当整个装置处于高温环境时，受两者的接触面之间产生的应力差的强烈影响，网部会产生褶皱或变形。
此外，在传统工艺中，由于载体部(高分子材料)的热膨胀系数是网部(金属薄膜)热膨胀系数的5倍以上，因此，在某些情况下，例如在后续的安装工序中的热处理过程中，载体部会发生很大的翘曲，受到该翘曲的影响，网部会进一步发生大的变形，导致褶皱增大。
另外，即便将网部所用的材料替换为与载体部相同热膨胀系数的高分子材料，由于高分子材料本身具有较大的内部应力，因此也会导致网部发生变形从而产生褶皱。这种网部的褶皱或变形会使微型麦克风防尘装置的过滤性能劣化，进一步导致最终产品的成品率变差。
基于以上几个技术问题，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载体以及设置在所述载体上的防尘网；其中，所述载体的形成有通孔，俯视观察时所述防尘网覆盖所述通孔；并且，所述载体由硅或者二氧化硅材料制成。
此外，优选的方案是，所述防尘网由硅、硅化合物或者金属材料制成。
此外，优选的方案是，所述载体为中空的长方体或圆柱体结构。
此外，优选的方案是，所述防尘网包括连接部和过滤部，所述过滤部通过所述连接部与所述载体相连；并且，所述过滤部与所述通孔上下位置对应。
此外，优选的方案是，所述过滤部与所述通孔的横截面均为圆形结构；并且，所述过滤部上的网孔为圆形、多边形或异形结构。
此外，优选的方案是，所述过滤部上的网孔为蜂窝拓扑结构；并且，
所述蜂窝拓扑结构内的各正六角形的均由六个正三角形拓扑而成。
此外，优选的方案是，所述过滤部由具有疏水或者拨水性质的材料制成。
此外，优选的方案是，所述进入保护膜覆盖在所述通孔的一端或设置在所述通孔内。
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。
此外，优选的方案是，所述微型麦克风防尘装置通过所述载体设置在所述声孔与所述MEMS芯片之间；并且，所述防尘网设置在所述声孔和所述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，通过选用由硅或者二氧化硅材料制作载体，以及选用热膨胀系数相近的防尘网材料，能够有效降低载体内部以及载体与防尘网交界处的热应力，从而避免防尘网在高温环境下发生屈曲；此外，由于载体和防尘网材料间的热膨胀系数差异小，能够进一步降低载体与防尘网交界处的热应力，从而显著延长整个装置的使用寿命。另外，通过在防尘网上设置过滤部能够有效的避免外界的粉末、颗粒物进入微型麦克风内部影响微型麦克风芯片的性能。
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爆炸图；
图3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4为本发明实施例提供的微型麦克风防尘装置的俯视图；
图5为本发明实施例提供的过滤部的局部放大图；
图6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：载体11、防尘网12、连接部121、过滤部122、基板13、MEMS芯片14、外壳15、声孔16、蜂窝拓扑结构17、通孔18。
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爆炸结构，图3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，结合图1至图3公共所示，本发明提供的微型麦克风防尘装置包括起支撑作用的载体11以及设置在载体11上的防尘网12；，该防尘网12允许空气通过，但阻挡外界粉末、颗粒物等通过，其中，载体11为中空结构，即例如在中央形成有通孔18，俯视观察时防尘网12覆盖通孔18；并且，载体11选用由硅或者二氧化硅材料制成。
硅材料是一种重要的半导体材料，化学性质非常稳定，在热处理过程中一般也不容易与其他物质发生反应，此外，与传统的载体材料(高分子材料)相比，硅材料还拥有着较低的内部应力以及较小的热膨胀系数，因此，选用硅或者二氧化硅材料制作载体11能够有效降低载体11内部以及载体11与防尘网12交界处的热应力，从而避免防尘网12在高温环境下发生屈曲。
当然，也可以将载体11和防尘网12均采用硅或者二氧化硅材料制作，通过将载体11和防尘网12均选用硅或者二氧化硅材料制作，能够进一步降低载体11与防尘网12的交界处的热应力，避免防尘网12在高温环境下发生屈曲，从而显著延长整个装置的使用寿命；此外，防尘网也可采用硅化合物或者金属材料等制成。
此外，防尘网12可以覆盖在通孔18的一端，也可以设置在通孔18内，例如设置在通孔18的深度方向的中央，从而在俯视观察时覆盖通孔18。采用防尘网12覆盖在载体11的通孔18的一端的结构时，在向麦克风的基板组装微型麦克风防尘装置组装的工序中，能够便于分辨正确的组装方向。采用防尘网12设置在通孔18内的结构时，在向麦克风的基板组装微型麦克风防尘装置组装的工序中，无需分辨安装方向，能够提高组装工序的效率，并且，由于防尘网12位于通孔18内，能够避免在组装工序和运输工序中接触到防尘网12而导致防尘网12受损。在以下的说明中，以防尘网12覆盖在通孔18的一端的结构为例进行说明。
具体地，所述载体11为中空的长方体、圆柱体或正方体等结构，只要满足对防尘网的支撑作用即可，其中的中空结构即为通孔18，用于外界的声音信号传入微型麦克风内部。
另外，图4示出了本发明实施例提供的微型麦克风防尘装置的俯视结构，由图1至图4可知，防尘网12包括起连接作用的连接部121和用于对外界粉末、颗粒物进行阻挡的过滤部122，过滤部122通过连接部121与载体11相连；并且，过滤部122与通孔18上下位置对应。在实际工作过程中，外界声音信号通过过滤部122进入微型麦克风内部，外界粉末、颗粒物等被过滤部122阻挡在微型麦克风外，从而起到防尘的效果。
具体地，由于微型麦克风上的声孔16的横截面通常情况下设置为圆形结构，为实现微型麦克风防尘装置与声孔16之间的适配，可以将过滤部122与通孔18的横截面均设置为圆形结构；并且，在过滤部122上开设圆形、多边形或异形结构的网孔，从而实现所需的过滤作用。
更为具体地，为图5示出了本发明实施例提供的过滤部122的局部放大结构，由图5可知，过滤部122上的网孔为蜂窝拓扑结构17；并且，蜂窝拓扑结构17内的各正六角形的均由六个正三角形拓扑而成。通过这种设计可以在确保过滤部122的过滤效果的前提下，使过滤部122更加牢固，进而延长微型麦克风防尘装置的使用寿命。
此外，为防止外界的水分通过过滤部122进入微型麦克风内部，损坏微型麦克风芯片14可以选用具有疏水或者拨水性质的材料制作该过滤部122。
此外，图6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6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13、起保护作用的外壳15、MEMS芯片14以及上述微型麦克风防尘装置；其中，基板13与外壳15之间形成封装结构，MEMS芯片14设置在封装结构内的基板13上；并且，在基板13上开设有与MEMS芯片14上下位置对应的声孔16，微型麦克风防尘装置设置在声孔16外或设置在声孔16与MEMS芯片14之间，只要满足微型麦克风防尘装置对声孔16的覆盖功能即可。
具体地，当微型麦克风防尘装置设置在声孔16与MEMS芯片14之间时，可以通过载体11与基板13连接的方式将微型麦克风防尘装置设置在声孔16和MEMS芯片14之间；并且，防尘网12设置在声孔16和MEMS芯片14之间。
通过这种方式可以形成一个由声孔16和通孔18构成的通道，外界的声音信号通过该通道进入微型麦克风内部，而外界的粉末、颗粒物以及水分被过滤部122阻挡在通道内，进而实现对外壳15内部的MEMS芯片14的保护。
从上述实施方式可知，本发明提供的微型麦克风防尘装置至少具备以下优点：
1、通过选用由硅材料制作所述载体，能够有效降低载体内部以及载体与防尘网交界处的热应力，从而避免防尘网在高温环境下发生屈曲；
2、通过将防尘网也选用硅或二氧化硅材料制作，能够进一步降低载体与防尘网交界处的热应力，从而显著延长整个装置的使用寿命；
3、通过在防尘网上设置过滤部能够有效地避免外界的粉末、颗粒物进入微型麦克风内部影响微型麦克风芯片的性能；
4、通过使用疏水或者拨水性质的材料制成过滤部，能够实现过滤部的防水效果，进而保护微型麦克风内部的微型麦克风芯片；
5、将过滤部上的网孔设计为蜂窝拓扑结，能够在确保过滤部的过滤效果的前提下，使过滤部更加牢固，进而延长微型麦克风防尘装置的使用寿命。
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 (10)
1.一种微型麦克风防尘装置，其特征在于，包括载体以及设置在所述载体上的防尘网；其中，
所述载体的形成有通孔，俯视观察时所述防尘网覆盖所述通孔；并且，
所述载体由硅或者二氧化硅材料制成。
2.如权利要求1所述的微型麦克风防尘装置，其特征在于，
所述防尘网由硅、硅化合物或者金属材料制成。
3.如权利要求1所述的微型麦克风防尘装置，其特征在于，
所述载体为中空的长方体或圆柱体结构。
4.如权利要求1所述的微型麦克风防尘装置，其特征在于，
所述防尘网包括连接部和过滤部，所述过滤部通过所述连接部与所述载体相连；并且，
所述过滤部与所述通孔上下位置对应。
5.如权利要求1所述的微型麦克风防尘装置，其特征在于，
所述过滤部与所述通孔的横截面均为圆形结构；并且，
所述过滤部上的网孔为圆形、多边形或异形结构。
6.如权利要求5所述的微型麦克风防尘装置，其特征在于，
所述过滤部上的网孔为蜂窝拓扑结构；并且，
所述蜂窝拓扑结构内的各正六角形的均由六个正三角形拓扑而成。
7.如权利要求1所述的微型麦克风防尘装置，其特征在于，
所述过滤部由具有疏水或者拨水性质的材料制成。
8.如权利要求1所述的微型麦克风防尘装置，其特征在于，
所述进入保护膜覆盖在所述通孔的一端或设置在所述通孔内。
9.一种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8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。
10.如权利要求9所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述微型麦克风防尘装置通过所述载体设置在所述声孔与所述MEMS芯片之间；并且，所述防尘网设置在所述声孔和所述MEMS芯片之间。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112492481A (zh) * | 2020-12-02 | 2021-03-12 | 潍坊歌尔微电子有限公司 | 微型麦克风防尘装置及mems麦克风 |
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