CN115412820A - Mems麦克风及电子装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种MEMS麦克风及电子装置，其中的MEMS麦克风包括基板以及与基板形成封装结构的外壳；在基板上设置有层叠设置的芯片组；其中，芯片组包括固定在基板上的MEMS芯片以及叠设在MEMS芯片上的ASIC芯片；ASIC芯片分别与基板及MEMS芯片连接导通。利用上述发明能够有效利用麦克风内部空间来增大MEMS芯片的尺寸，提高麦克风声学性能。
Description
技术领域
本发明涉及声学产品技术领域，更为具体地，涉及一种MEMS麦克风及电子装置。
背景技术
随着社会的进步和技术的发展，近年来，手机、笔记本电脑等电子产品体积不断减小，人们对这些便携电子产品的性能要求也越来越高，从而也要求与之配套的电子零件的体积不断减小、性能和一致性不断提高。MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System，简称MEMS)工艺集成的MEMS麦克风开始被批量应用到手机、笔记本电脑等电子产品中，其封装体积比传统的驻极体麦克风小，因此受到大部分麦克风生产商的青睐。
但是，目前的MEMS麦克风内部的芯片通常是并排排列，即将芯片均固定在电路板上，为了满足越来越小的尺寸需求，麦克风内部空间的也随之减小，使得芯片的尺寸也越来越小；但是，MEMS芯片作为麦克风的核心振动部件，尺寸的减小会直接影响产品的性能。
因此，如何能够在缩小产品尺寸体积的同时，扩大芯片的尺寸，提高产品的性能，是目前亟需解决的技术难题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种MEMS麦克风及电子装置，以解决现有麦克风存在的整体尺寸与芯片尺寸之间的矛盾，导致产品性能受到影响等问题。
本发明提供的MEMS麦克风，包括基板以及与基板形成封装结构的外壳；在基板上设置有层叠设置的芯片组；其中，芯片组包括固定在基板上的MEMS芯片以及叠设在MEMS芯片上的ASIC芯片；ASIC芯片分别与基板及MEMS芯片连接导通。
此外，可选的技术方案是，MEMS芯片包括与基于硅衬底形成的侧壁、在侧壁上键合硅材质形成的盖，以及通过沉积或刻蚀形成在侧壁上并与盖相平行的振膜和极板；其中，极板位于振膜与盖之间。
此外，可选的技术方案是，在基板上设置有出声孔，MEMS芯片架设在出声孔上方；振膜与侧壁和基板形成前腔，前声腔通过出声孔与外界导通；振膜与侧壁和盖形成后腔。
此外，可选的技术方案是，在侧壁上设置至少一处侧壁孔，侧壁孔与后腔导通。
此外，可选的技术方案是，在盖上设置有镀金焊盘；镀金焊盘自盖的上端面延伸至侧壁内部，并分别与极板和振膜导通。
此外，可选的技术方案是，在ASIC芯片上设置有与基板连接的第一焊盘、与极板导通的第二焊盘，以及与振膜导通的第三焊盘。
此外，可选的技术方案是，极板为网状结构。
此外，可选的技术方案是，MEMS芯片通过胶水与基板粘贴固定。
此外，可选的技术方案是，ASIC芯片与盖通过胶水粘贴固定。
根据本发明的另一方面，提供一种电子装置，包括上述MEMS麦克风。
利用上述MEMS麦克风及电子装置，位于基板上的芯片采用层叠方式进行设置，形成芯片组结构，芯片组包括固定在基板上的MEMS芯片以及叠设在MEMS芯片上的ASIC芯片，能够充分利用麦克风内部的空间，增大MEMS芯片的尺寸，提高产品性能。
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为根据本发明实施例的MEMS麦克风的结构示意图。
其中的附图标记包括：外壳1、第一电连接线21、第二电连接线22、盖31、侧壁32、振膜33、极板34、基板4、出声孔5、侧壁孔6。
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
在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中，为了便于描述一个或多个实施例，公知的结构和设备以方框图的形式示出。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
为解决现有的麦克风芯片布局导致的产品尺寸较大，或者芯片尺寸过小等弊端，本申请提出一种MEMS麦克风，在基板上设置有层叠设置的芯片组；其中，芯片组包括固定在基板上的MEMS芯片以及叠设在MEMS芯片上的ASIC芯片，进而根据芯片的设置方式调整MEMS芯片的结构，进而利用有限的内部空间扩大芯尺寸，提高产品的声学性能。
为详细描述本发明内的MEMS麦克风及电子装置，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示出了根据本发明实施例的MEMS麦克风的示意结构。
如图1所示，本发明实施例的MEMS麦克风，包括基板4以及与基板4形成封装结构的外壳1；在基板4上设置有收容在封装结构内的层叠设置的芯片组；其中，芯片组包括固定在基板4上的MEMS芯片以及叠设在MEMS芯片上的ASIC芯片；ASIC芯片分别与基板4及MEMS芯片连接导通，通过层叠设置的芯片组结构，能够有效利用封装结构内部的空间，增加MEMS芯片的设计尺寸，提高产品的整体性能。
其中，由于将ASIC芯片叠设在MEMS芯片上方，为了确保ASIC芯片的固定强度，并防止其对MEMS芯片造成影响，还可对MEMS芯片的结构进行进一步的改进。
具体地，MEMS芯片可包括与基板4固定连接的侧壁32、设置在侧壁32顶部的盖31，以及设置在侧壁32上并与盖31平行设置的振膜33和极板34；在MEMS芯片的形成过程中，可基于硅衬底(或基底)形成侧壁32，并在侧壁32上键合硅材质形成盖31，而振膜33和极板34则可通过沉积或刻蚀等方式形成在侧壁32的硅基底上；其中，极板34位于振膜33与盖31之间，通过设置盖31能够为ASIC芯片的设置提供稳定的支撑基础，同时对MEMS芯片内部的结构进行有效保护。
其中，振膜33和极板34相互平行设置在侧壁32内，为了便于振膜33的振动，可在极板34上设置网状孔，即极板34可采用网状结构，并与振膜33配合形成平行电容板结构，当振膜33振动时，二者之间的距离就会发生变化，进而可通过芯片采集该变化信号，此外MEMS芯片的除了可采用附图中所示的单极板结构，还可设置为双极板结构，即在振膜33的两侧分别设置极板，并不限于附图中所示的具体结构形式。
在本发明的MEMS麦克风中，可在基板4上设置出声孔5，MEMS芯片架设在出声孔5上方，MEMS芯片的侧壁32罩设在出声孔5四周，振膜33与侧壁32和基板4形成前腔，前声腔通过出声孔5与外界导通；同时，振膜33与侧壁32和盖31形成后腔，为了确保前腔和后腔的气压平衡，可在侧壁32上设置至少一处侧壁孔6，侧壁孔6与后腔导通，进而通过侧壁孔6实现后腔与封装结构的导通，侧壁孔6的设置个数及尺寸可根据产品需求进行灵活设置。
另外，为便于ASIC芯片和MEMS芯片以及基板4的导通，可在MEMS芯片的盖31上设置镀金焊盘，镀金焊盘可自盖31的上端面延伸至侧壁32内部，并分别与极板34和振膜33导通，进而实现其与极板34和振膜33之间的信号传递。
从外，可在ASIC芯片上设置与基板4连接的第一焊盘、与极板34导通的第二焊盘，以及与振膜33导通的第三焊盘，第一焊盘与基板4之间通过第一电连接线21连接导通，第二焊盘通过第二电连接线22与MEMS芯片的极板34导通，第三焊盘通过第三电连接线(图中未示出)与振膜33导通，进而实现各芯片及基板4之间的信号导通。
在本发明的一个具体实施方式中，MEMS芯片的侧壁32可通过胶水与基板4粘贴固定，以及，ASIC芯片也可通过胶水与MEMS芯片的盖31粘贴固定，由于ASIC芯片无需直接固定在基板4上，因此，可通过节省的基板4的空间，来扩大MEMS芯片的尺寸，进而通过增加振动部件的尺寸来提高产品的整体声学性能。
与上述MEMS麦克风相对应地，本发明还提供一种电子装置，包括上述MEMS麦克风。
具体地，电子装置的实施例可参考MEMS麦克风实施例中的描述，此处不再进行一一赘述。
根据上述本发明的MEMS麦克风及电子装置，对芯片进行层叠设置，能够充分利用麦克风内部的空间，增大振动芯片的尺寸，进而提高麦克风产品的性能，有利于产品的小型化发展需求。
如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的MEMS麦克风及电子装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的MEMS麦克风及电子装置，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MEMS麦克风，包括基板以及与所述基板形成封装结构的外壳；其特征在于，在所述基板上设置有层叠设置的芯片组；其中，
所述芯片组包括固定在所述基板上的MEMS芯片以及叠设在所述MEMS芯片上的ASIC芯片；
所述ASIC芯片分别与所述基板及所述MEMS芯片连接导通。
2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述MEMS芯片包括与基于硅衬底形成的侧壁、在所述侧壁上键合硅材质形成的盖，以及通过沉积或刻蚀形成在所述侧壁上并与所述盖相平行的振膜和极板；其中，
所述极板位于所述振膜与所述盖之间。
3.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，
在所述基板上设置有出声孔，所述MEMS芯片架设在所述出声孔上方；
所述振膜与所述侧壁和所述基板形成前腔，所述前声腔通过所述出声孔与外界导通；
所述振膜与所述侧壁和所述盖形成后腔。
4.如权利要求3所述的MEMS麦克风，其特征在于，
在所述侧壁上设置至少一处侧壁孔，所述侧壁孔与所述后腔导通。
5.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，
在所述盖上设置有镀金焊盘；
所述镀金焊盘自所述盖的上端面延伸至所述侧壁内部，并分别与所述极板和所述振膜导通。
6.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，
在所述ASIC芯片上设置有与所述基板连接的第一焊盘、与所述极板导通的第二焊盘，以及与所述振膜导通的第三焊盘。
7.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述极板为网状结构。
8.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述MEMS芯片通过胶水与所述基板粘贴固定。
9.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，
所述ASIC芯片与所述盖通过胶水粘贴固定。
10.一种电子装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任意一项所述的MEMS麦克风。
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