CN114339560B - 微型麦克风和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微型麦克风和电子设备，该微型麦克风包括基板、MEMS芯片、信号处理芯片及封装结构，所述基板设有声孔；所述MEMS芯片设于所述基板，并与所述基板电连接，所述MEMS芯片对应所述声孔设置，且所述MEMS芯片与所述基板围合形成连通所述声孔的前腔；所述信号处理芯片设于所述基板，并与所述基板电连接，所述信号处理芯片与所述基板围合形成声腔，所述MEMS芯片位于所述声腔内；所述封装结构与所述基板连接，并罩盖所述信号处理芯片。本发明技术方案减小了微型麦克风的尺寸。

Description

微型麦克风和电子设备

技术领域

本发明涉及声电产品技术领域，特别涉及一种微型麦克风及应用该麦克风的电子设备。

背景技术

随着社会的进步与电子技术的发展，电子产品在人们的日常生活中占有越来越重要的地位，例如手机、平板电脑等，几乎已经成为人们需要随身携带的必需品，而在手机等电子产品中，为了实现通话等功能，需要设置麦克风实现对声音信号的采集。为了适应电子产品的性能要求和小型化的发展趋势，通常会用到MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)麦克风。MEMS麦克风是由外壳和线路板组成的封装结构，在封装结构内部的线路板表面上设有MEMS声电芯片和ASIC芯片，外界声音作用到MEMS声电芯片上，并由ASIC芯片进行信号处理，以实现进声效果。

相关技术中，MEMS声电芯片与ASIC芯片并排设置，过于占用线路板的横向面积，从而导致麦克风的横向尺寸过大。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种微型麦克风，旨在减小麦克风的尺寸。

为实现上述目的，本发明提出的微型麦克风包括：

基板，所述基板设有声孔；

MEMS芯片，所述MEMS芯片设于所述基板，并与所述基板电连接，所述MEMS芯片对应所述声孔设置，且所述MEMS芯片与所述基板围合形成连通所述声孔的前腔；

信号处理芯片，所述信号处理芯片设于所述基板，并与所述基板电连接，所述信号处理芯片与所述基板围合形成声腔，所述MEMS芯片位于所述声腔内；及

封装结构，所述封装结构与所述基板连接，并罩盖所述信号处理芯片。

可选地，所述基板面向所述MEMS芯片的一侧设有凹槽，所述声孔贯穿所述凹槽的底壁，所述MEMS芯片与所述凹槽的底壁连接。

可选地，所述封装结构为包封胶，所述包封胶包覆在所述信号处理芯片的外表面。

可选地，所述封装结构还包括屏蔽涂层，所述屏蔽涂层涂覆于所述包封胶的外表面。

可选地，所述信号处理芯片通过连接线与所述基板电连接，所述连接线设于所述包封胶内。

可选地，所述封装结构为金属罩，所述金属罩设于所述基板，并与所述基板围合形成安装腔，所述信号处理芯片位于所述安装腔内。

可选地，所述信号处理芯片面向所述基板的一侧开设有避让槽，所述信号处理芯片与所述基板连接，以使所述基板封盖所述避让槽的槽口，并围合形成所述声腔；

且/或，所述信号处理芯片包括安装架和芯片本体，所述安装架与所述基板连接，所述安装架设有避让槽，所述避让槽的槽壁与所述基板围合形成所述声腔，所述芯片本体设于所述安装架，并与所述基板电连接。

可选地，所述信号处理芯片与所述基板胶粘固定；

且/或，所述MEMS芯片与所述基板胶粘固定。

可选地，所述基板面向所述MEMS芯片的一侧设有第一焊盘，所述MEMS芯片通过连接线与所述第一焊盘连接；

且/或，所述基板面向所述信号处理芯片的一侧设有第二焊盘，所述信号处理芯片通过连接线与所述第二焊盘连接；

且/或，所述基板背向所述MEMS芯片的一侧设有第三焊盘，所述第三焊盘用于连接外部设备。

本发明还提出一种电子设备，所述电子设备包括主体和如上所述的微型麦克风，所述微型麦克风设于所述主体。

本发明技术方案通过在基板上开设声孔，将MEMS芯片设于基板上，并对应声孔设置，且MEMS芯片与基板围合形成前腔，外界声音穿过声孔进入前腔内，以作用在MEMS芯片上。同时，将信号处理芯片设于基板，并罩盖MEMS芯片，信号处理芯片与基板围合形成声腔，即信号处理芯片与MEMS芯片之间形成声学背腔，以使得MEMS芯片实现声音信号的采集。信号处理芯片通过基板与MEMS芯片电连接，以对声音信号进行处理。此外，封装结构罩盖信号处理芯片，以进行防护。如此，通过设置信号处理芯片罩盖MEMS芯片，避免了信号处理芯片与MEMS并排，以减小微型麦克风的横向尺寸。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明微型麦克风一实施例的剖视图；

图2为本发明微型麦克风另一实施例的剖视图；

图3为本发明微型麦克风又一实施例的剖视图；

图4为本发明微型麦克风再一实施例的剖视图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	微型麦克风	31	声腔
1	基板	4	包封胶
				11	声孔	5	金属罩
12	凹槽	6	安装腔
				2	MEMS芯片	7	连接线
21	前腔	8	屏蔽涂层
				3	信号处理芯片

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种微型麦克风100。

如图1所示，在本发明实施例中，该微型麦克风100包括基板1、MEMS芯片2、信号处理芯片3及封装结构，基板1设有声孔11；MEMS芯片2设于基板1，并与基板1电连接，MEMS芯片2对应声孔11设置，且MEMS芯片2与基板1围合形成连通声孔11的前腔21；信号处理芯片3设于基板1，并与基板1电连接，信号处理芯片3与基板1围合形成声腔31，MEMS芯片2位于声腔31内；封装结构与基板1连接，并罩盖信号处理芯片3。

本实施例中，麦克风是一种将声压信号最终转换为电信号的压力传感器，使用微机电工艺技术制造的小型麦克风称为MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)麦克风或微麦克风。可以理解的，基板1为PCB板，该PCB板上印制有线路，实现对应的电气功能，可以根据实际需要进行选择设计。同时，封装结构与基板1围合形成的结构的形状可以是方体、圆柱体或者球体等，在此不做限定。

本实施例中，信号处理芯片3为ASIC芯片，可以理解的，MEMS芯片2主要由背板和振膜组成，背板和振膜构成了平行板电容器的两个极板。背板是机械刚性的，带有允许空气通过的穿孔设计。振膜是柔性的，并在声波压力的冲击下发生位移。为了实现MEMS芯片2的收声功能，基板1上开设有声孔11，方便声音信号的流入，MEMS芯片2对应声孔11设置，用于感知和检测从声孔11流入的声音信号，可将声音信号转换为电信号传输至ASIC芯片。ASIC芯片用于为MEMS芯片2提供电压，并对MEMS芯片2输出的信号进行处理放大，从而使得微型麦克风100为应用该微型麦克风100的电子设备提供收声功能。

可以理解的，信号处理芯片3与基板1围合形成声腔31，而MEMS芯片2位于声腔31内，声音可穿过声孔11进入前腔21，而声音穿过振膜后的腔体则为后腔。也就是说，信号处理芯片3与MEMS芯片2之间的区域则为后腔，也即声学背腔，后腔的大小容易影响到微型麦克风100收声的声学效果。可以理解的，声孔11的直径应小于前腔21的直径，以避免影响MEMS芯片2的收声效果。此外，信号处理芯片3和MEMS芯片2均与基板1电连接，则两者可通过基板1上印刷的电路进行电连接。

本发明技术方案通过在基板1上开设声孔11，将MEMS芯片2设于基板1上，并对应声孔11设置，且MEMS芯片2与基板1围合形成前腔21，外界声音穿过声孔11进入前腔21内，以作用在MEMS芯片2上。同时，将信号处理芯片3设于基板1，并罩盖MEMS芯片2，信号处理芯片3与基板1围合形成声腔31，即信号处理芯片3与MEMS芯片2之间形成声学背腔，以使得MEMS芯片2实现声音信号的采集。信号处理芯片3通过基板1与MEMS芯片2电连接，以对声音信号进行处理。此外，封装结构罩盖信号处理芯片3，以进行防护。如此，通过设置信号处理芯片3罩盖MEMS芯片2，避免了信号处理芯片3与MEMS并排，以减小微型麦克风100的横向尺寸。

如图2所示，在一实施例中，基板1面向MEMS芯片2的一侧设有凹槽12，声孔11贯穿凹槽12的底壁，MEMS芯片2与凹槽12的底壁连接。

本实施例中，凹槽12可以是圆形槽或者方形槽，其形状与MEMS芯片2的形状相适配，以便于MEMS芯片2的安装。可以理解的，凹槽12的大小大于MEMS芯片2的大小，以使得凹槽12足以容纳MEMS芯片2的安装，同时，凹槽12的大小应小于信号处理芯片3的大小。也就是说，MEMS芯片2安装于基板1的安装高度要低于信号处理芯片3安装于基板1的安装高度。如此，MEMS芯片2安装于凹槽12的底壁，扩大了信号处理芯片3与MEMS芯片2之间的空间，即扩大了后腔，从而提高微型麦克风100的声学性能。

如图3所示，在一实施例中，封装结构为包封胶4，包封胶4包覆在信号处理芯片3的外表面。

本实施例中，包封胶4为芯片包封胶4，也被称作芯片保护胶水。将包封胶4包覆在信号处理芯片3的外表面，可以防止信号处理芯片3敏感的触点被触碰破坏以及保护芯片本身受刮擦、灰尘和湿气的影响。可以理解的，可以注入胶水完全覆盖并包裹于信号处理芯片3的外表面，再对胶水进行固化，以对信号处理芯片3进行防护。同时，包封胶4还可与基板1的边缘固化连接，以提高连接稳定性。

在一实施例中，封装结构还包括屏蔽涂层8，屏蔽涂层8涂覆于包封胶4的外表面。

本实施例中，屏蔽涂层8具体为电磁波屏蔽涂料，电磁波屏蔽涂料是一种在化学溶剂中掺入导电颗粒，并能喷涂于ABS等工程塑料、玻璃钢、木材、水泥墙面等非金属材料上，对电磁波进行屏蔽的功能性涂料。屏蔽涂层8具有导电性，可以理解的，屏蔽涂层8与基板1的接地端连接，当外界的电磁波发射至屏蔽涂层8时，由基板1的接地端引走，从而有效避免外部电磁波对微型麦克风100内部的芯片造成干扰。屏蔽涂层8可通过喷涂的方式涂覆在包封胶4的外表面，也可以通过擦拭的方式涂覆在包封胶4的外表面。

在一实施例中，信号处理芯片3通过连接线7与基板1电连接，连接线7设于包封胶4内。本实施例中，连接线7的一端连接信号处理芯片3的外表面，另一端连接基板1，可以理解的，在注入包封胶4时，连接线7浸于包封胶4内，在包封胶4固化时，连接线7由包封胶4固定，以提高连接稳定性。连接线7可以是金线或者铜线，其两端可通过焊接的方式分别固定于信号处理芯片3或者基板1。

如图4所示，在一实施例中，封装结构为金属罩5，金属罩5设于基板1，并与基板1围合形成安装腔6，信号处理芯片3位于安装腔6内。

金属罩5的纵切面呈U型设置，金属罩5可以为一体成型的金属外壳或是涂覆有金属材质的非金属外壳，金属罩5以开口方向的一端和基板1围成封闭的安装腔6。可以理解地，金属罩5和所述基板1可通过导电胶或锡膏连接，可以实现金属罩5与基板1的电连接，从而形成一个导通的屏蔽空腔，MEMS芯片2和信号处理芯片3设于该安装腔6内，可以防止外界电磁波干扰，增强对两者的保护作用，保证MEMS芯片2的转换性能。当然，金属罩5与基板1之间还可以通过其他导电的材料连通。

在一实施例中，信号处理芯片3面向基板1的一侧开设有避让槽，信号处理芯片3与基板1连接，以使基板1封盖避让槽的槽口，并围合形成声腔31。

于其他实施例中，信号处理芯片3包括安装架和芯片本体，安装架与基板1连接，安装架设有避让槽，避让槽的槽壁与基板1围合形成声腔31，芯片本体设于安装架，并与基板1电连接。本实施例中，可设置安装架的纵向剖面呈倒U型，并罩盖MEMS芯片2，同时，芯片本体安装于安装架上，并与基板1电连接。具体地，可设置芯片本体安装于安装架远离基板1的一端，且安装架内设有导电柱与基板1导通，芯片本体通过该导电柱与基板1电连接。当然，芯片本体还可通过金线或者铜线等与基板1电连接。

如图2所示，在一实施例中，信号处理芯片3与基板1胶粘固定；本实施例中，信号处理芯片3的端面通过胶水固定在基板1的表面，以与基板1稳固连接。

可选地，MEMS芯片2与基板1胶粘固定。本实施例中，MEMS芯片2的端面也可通过胶水固定在基板1的表面，以与基板1稳固连接。可选地，MEMS芯片2可胶粘固定在凹槽12的底壁。

在一实施例中，基板1面向MEMS芯片2的一侧设有第一焊盘，MEMS芯片2通过连接线7与第一焊盘连接。本实施例中，为了便于MEMS芯片2与基板1连接，在基板1上设置第一焊盘，具体地，第一焊盘可以有2个或者3个，以供选择或者备用。

可选地，基板1面向信号处理芯片3的一侧设有第二焊盘，信号处理芯片3通过连接线7与第二焊盘连接；本实施例中，为了便于信号处理芯片3与基板1连接，在基板1上还设置有第二焊盘，具体地，第二焊盘可以有2个或者3个，以供选择或者备用。

可选地，基板1背向MEMS芯片2的一侧设有第三焊盘，第三焊盘用于连接外部设备。本实施例中，第三焊盘可以方便通过SMT等工艺焊接到具体产品的主板电路上，具体的第三焊盘可以有3个或4个，以提高结构连接和数据传输的稳定性。

本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括主体和微型麦克风100，该微型麦克风100的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，微型麦克风100设于主体。

其中，电子设备可以是穿戴电子设备，例如智能手表或手环，也可以是移动终端，例如，手机或笔记本电脑等，或是其他需要具备声电转换功能的设备，在此不作限定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种微型麦克风，其特征在于，所述微型麦克风包括：

基板，所述基板设有声孔，所述基板为PCB板；

MEMS芯片，所述MEMS芯片设于所述基板，并与所述基板电连接，所述MEMS芯片对应所述声孔设置，且所述MEMS芯片与所述基板围合形成连通所述声孔的前腔，所述基板面向所述MEMS芯片的一侧设有凹槽，所述声孔贯穿所述凹槽的底壁，所述MEMS芯片与所述凹槽的底壁连接；

信号处理芯片，所述信号处理芯片设于所述基板，并与所述基板电连接，所述信号处理芯片与所述基板围合形成声腔，所述MEMS芯片位于所述声腔内，所述信号处理芯片与所述MEMS芯片之间的区域则后腔，所述MEMS芯片安装于所述基板的安装高度要低于所述信号处理芯片安装于所述基板的安装高度；及

封装结构，所述封装结构与所述基板连接，并罩盖所述信号处理芯片。

2.如权利要求1所述的微型麦克风，其特征在于，所述封装结构为包封胶，所述包封胶包覆在所述信号处理芯片的外表面。

3.如权利要求2所述的微型麦克风，其特征在于，所述封装结构还包括屏蔽涂层，所述屏蔽涂层涂覆于所述包封胶的外表面。

4.如权利要求2所述的微型麦克风，其特征在于，所述信号处理芯片通过连接线与所述基板电连接，所述连接线设于所述包封胶内。

5.如权利要求1所述的微型麦克风，其特征在于，所述封装结构为金属罩，所述金属罩设于所述基板，并与所述基板围合形成安装腔，所述信号处理芯片位于所述安装腔内。

6.如权利要求1至5中任一项所述的微型麦克风，其特征在于，所述信号处理芯片面向所述基板的一侧开设有避让槽，所述信号处理芯片与所述基板连接，以使所述基板封盖所述避让槽的槽口，并围合形成所述声腔；

且/或，所述信号处理芯片包括安装架和芯片本体，所述安装架与所述基板连接，所述安装架设有避让槽，所述避让槽的槽壁与所述基板围合形成所述声腔，所述芯片本体设于所述安装架，并与所述基板电连接。

7.如权利要求1至5中任一项所述的微型麦克风，其特征在于，所述信号处理芯片与所述基板通过胶粘固定；

且/或，所述MEMS芯片与所述基板通过胶粘固定。

8.如权利要求1至5中任一项所述的微型麦克风，其特征在于，所述基板面向所述MEMS芯片的一侧设有第一焊盘，所述MEMS芯片通过连接线与所述第一焊盘连接；

且/或，所述基板面向所述信号处理芯片的一侧设有第二焊盘，所述信号处理芯片通过连接线与所述第二焊盘连接；

且/或，所述基板背向所述MEMS芯片的一侧设有第三焊盘，所述第三焊盘用于连接外部设备。

9.一种电子设备，其特征在于，包括主体和如权利要求1至8中任一项所述的微型麦克风，所述微型麦克风设于所述主体。