CN115426601A - 麦克风及电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种麦克风及电子设备，麦克风包括基板和罩设于基板的外壳，基板和外壳围设形成封装腔，封装腔内设置有MEMS芯片，麦克风还包括埋设于基板的处理芯片，处理芯片上设置有焊盘，基板内形成有通孔，通孔内设置有电连接焊盘和基板表面的导电层的导电柱。通过将处理芯片埋设于基板内部，并且在基板内形成连通处理芯片的焊盘和基板表面的导电层的通孔，在通孔内设置电连接焊盘和基板表面的导电层的导电柱，基板表面的导电层上可以连接基板焊盘或者其它元器件，因此可以通过导电柱的连接向处理芯片传递信号和接收处理芯片发送的信号。该麦克风具有工艺简单，制作成本低并且能够减小麦克风尺寸的优点。

Description

麦克风及电子设备
技术领域
本发明涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种麦克风及电子设备。
背景技术
MEMS麦克风向着更高性能、更小尺寸发展。常规封装，内部至少有1颗MEMS、1颗ASIC芯片，使用晶片粘贴工艺安装在基板上，但芯片缩小尺寸有限，封装工艺也有极限要求，导致麦克风在尺寸变小方面受限。现有技术中有将芯片嵌入印刷电路板的技术方案，这种设计可以缩小产品尺寸，但大多需要先在基板中做重新布线层(Re-Distributed Layer，简称RDL)，之后才能将芯片嵌入印刷电路板中。做重新布线层增加了印刷电路板的工艺流程；并且，通常，RDL制作的PAD比芯片PAD大很多，当芯片引脚较多或尺寸很小时，芯片顶面不足以支持足够数量的RDL的PAD，这类芯片就无法嵌入印刷电路板中。
鉴于此，有必要提供一种新的麦克风及电子设备，以解决或至少缓解上述技术缺陷。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种麦克风及电子设备，旨在解决现有技术中麦克风尺寸较大的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供一种麦克风，包括基板和罩设于所述基板的外壳，所述基板和所述外壳围设形成封装腔，所述封装腔内设置有MEMS芯片，所述麦克风还包括埋设于所述基板内部的处理芯片，所述处理芯片上设置有焊盘，所述基板内形成有通孔，所述通孔内设置有电连接所述焊盘和所述基板表面的导电层的导电柱。
在一实施例中，所述基板包括面向所述封装腔的顶面导电层和背离所述封装腔的底面导电层，所述焊盘设置于所述处理芯片面向所述顶面导电层的一侧，所述处理芯片靠近所述顶面导电层设置，所述导电柱电连接所述焊盘和所述顶面导电层。
在一实施例中，所述基板包括面向所述封装腔的顶面导电层和背离所述封装腔的底面导电层，所述焊盘设置于所述处理芯片面向所述底面导电层的一侧，所述处理芯片靠近所述底面导电层设置，所述导电柱电连接所述焊盘和所述底面导电层。
在一实施例中，所述基板还包括设置于其内部的中间导电层，所述中间导电层与所述导电层电连接，所述焊盘包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘通过所述导电柱与所述导电层电连接，所述第二焊盘通过导电件与所述中间层电连接。
在一实施例中，所述处理芯片的数量至少为两个，所述处理芯片包括ASIC芯片。
在一实施例中，至少两个所述处理芯片层叠埋设于所述基板内。
在一实施例中，至少两个所述处理芯片平铺埋设于所述基板内。
在一实施例中，所述导电柱为铜柱。
在一实施例中，所述MEMS芯片包括支撑件和与所述支撑件连接的感应膜，所述感应膜设置有MEMS焊盘，所述MEMS芯片倒装设置，所述MEMS焊盘通过焊球与所述基板连接。
在一实施例中，所述基板面向所述封装腔的一侧设置有沉槽，所述MEMS芯片部分设置于所述沉槽内。
在一实施例中，所述麦克风还形成有面对所述MEMS芯片的声孔，所述麦克风上还设置有用户焊盘，所述用户焊盘设置于靠近所述声孔或远离所述声孔的一侧。
在一实施例中，所述处理芯片外表面封装有封装层。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述所述的麦克风。
上述方案中，麦克风包括基板和罩设于基板的外壳，基板和外壳围设形成封装腔，封装腔内设置有MEMS芯片，麦克风还包括埋设于基板的处理芯片，处理芯片上设置有焊盘，基板内形成有通孔，通孔内设置有电连接焊盘和基板表面的导电层的导电柱。通过将处理芯片埋设于基板内部，并且在基板内形成连通处理芯片的焊盘和基板表面的导电层的通孔，在通孔内设置电连接焊盘和基板表面的导电层的导电柱，基板表面的导电层上可以连接基板焊盘或者其它元器件，因此可以通过导电柱的连接向处理芯片传递信号和接收处理芯片发送的信号。相比于现有技术中需要做重新布线层而言，制作重新布线层要求比较高，制作工艺与制作导电层不同，印制电路板工厂一般没有制作能力，因此需要转产制作，会增加制作成本，并且制作RDL会增大基板的厚度。该发明具有工艺简单，制作成本低并且能够减小麦克风尺寸的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式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方式，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为本发明实施例麦克风的一结构示意图；
图2为本发明实施例麦克风的基板、处理芯片、导电层和铜柱的一结构示意图；
图3为本发明实施例麦克风的基板、处理芯片、导电层和铜柱的另一结构示意图；
图4为本发明实施例麦克风的基板、处理芯片、导电层、导电件、中间导电层和铜柱的一结构示意图；
图5为本发明实施例麦克风的基板、处理芯片、导电层、导电件、中间导电层和铜柱的另一结构示意图；
图6为本发明实施例麦克风的另一结构示意图；
图7为本发明实施例麦克风的再一结构示意图；
图8为本发明实施例麦克风的还一结构示意图；
图9为本发明实施例麦克风的一焊接结构示意图(含用户焊盘)；
图10为本发明实施例麦克风的另一焊接结构示意图(含用户焊盘)；
图11为本发明实施例麦克风MEMS芯片倒装的结构示意图。
附图标号说明：
1、外壳；2、基板；21、3、封装腔；4、MEMS芯片；41、支撑件；42、感应膜；5、处理芯片；6、导电柱；7、顶面导电层；8、底面导电层；9、中间导电层；10、导电件；11、焊球；12、声孔；13、用户焊盘；14、金线；15、连接杆。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施方式，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方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施方式中所有方向性指示(诸如上、下……)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，在本发明中如涉及“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。
并且，本发明各个实施方式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。
参见图1～图8，根据本发明的一个方面，本发明提供一种麦克风，包括基板2和罩设于基板2的外壳1，基板2和外壳1围设形成封装腔3，封装腔3内设置有MEMS芯片4，麦克风还包括埋设于基板2内部的处理芯片5，处理芯片5上设置有焊盘，基板2内形成有通孔，通孔内设置有电连接焊盘和基板2表面的导电层的导电柱6。
上述实施例中，通过将处理芯片5埋设于基板2内部，并且在基板2内形成连通处理芯片5的焊盘和基板2表面的导电层的通孔，在通孔内设置电连接焊盘和基板2表面的导电层的导电柱6，基板2表面的导电层上可以连接基板焊盘或者其它元器件，因此可以通过导电柱6的连接向处理芯片5传递信号和接收处理芯片5发送的信号。相比于现有技术中需要做重新布线层(Re-Distributed Layer，简称RDL)而言，制作重新布线层要求比较高，制作工艺与制作导电层不同，印制电路板工厂一般没有制作能力，因此需要转产制作，会增加制作成本，并且制作RDL会增大基板2的厚度，从而增大麦克风的尺寸。该实施例具有工艺简单，制作成本低并且能够减小麦克风尺寸的优点。再者，通过将处理芯片5埋入基板2中，对于底部进音的麦克风而言，可以增大背腔体积，改善麦克风的信噪比，同时减少埋入处理芯片5对外热辐射而对其它芯片造成的干扰。上述基板2可以是印制电路板，印制电路板可以包括多层，处理芯片5的数量可以为一片、两片或多片，处理芯片5可以包括ASIC和语音处理芯片等，处理芯片5可以在基板2内平行埋入，也可以纵向埋入；导电柱6可以是铜柱，该实施例不仅可以应用于MEMS麦克风，还可以用于压力传感器、温度传感器或组合传感器等。
参见图2，在一实施例中，基板2包括面向封装腔3的顶面导电层7和背离封装腔3的底面导电层8，焊盘设置于处理芯片5面向顶面导电层7的一侧，处理芯片5靠近顶面导电层7设置，导电柱6电连接焊盘和顶面导电层7。当处理芯片5的焊盘朝上设置时，可以将处理芯片5设置在靠近顶面导电层7的位置，这样方便芯片的焊盘和顶面导电层7的电连接，也可以减小制作难度和降低制作成本。顶面导电层7可以由铜箔制成，顶面导电层7和底面导电层8通过铜制连接杆15电连接。
参见图3，在一实施例中，基板2包括面向封装腔3的顶面导电层7和背离封装腔3的底面导电层8，焊盘设置于处理芯片5面向底面导电层8的一侧，处理芯片5靠近底面导电层8设置，导电柱6电连接焊盘和底面导电层8。同样地，当处理芯片5的焊盘朝下设置时，可以将处理芯片5设置在靠近底面导电层8的位置，这样方便芯片的焊盘和底面导电层8的电连接，也可以减小制作难度和降低制作成本。底面导电层8可以由铜箔制成。基板2顶面与产品外壳1连接，连通到基板2底面的引脚数量大于连通到基板2顶面的引脚数量，处理芯片5埋入时将焊盘向下设置，可以减少基板2顶面与底面间导通孔的数量，能够进一步缩小产品尺寸。
参见图4和图5，在一实施例中，基板2还包括设置于其内部的中间导电层9，中间导电层9与导电层电连接，焊盘包括第一焊盘和第二焊盘，第一焊盘通过导电柱6与导电层电连接，第二焊盘通过导电件10与中间层电连接。中间导电层9可以与顶面导电层7或底面导电层8电连接，并且中间导电层9在印制电路板工厂即可制作成型，内嵌在基板2内。实际使用过程中，处理芯片5的焊盘可能不只有一个，但处理芯片5的数量较多时，如果全部设置导电柱6连接的芯片的导电层上，可能造成基板2上的焊盘数量较多。因此可以将部分焊盘也就是第二焊盘通过导电件10与中间导电层9连接。这里的导电件10也可以是铜柱。
参见图1、图6～图8，在一实施例中，处理芯片5的数量至少为两个，处理芯片5的数量可以根据实际需要设置，可以是一个、两个或者多个，处理芯片5包括ASIC芯片。
参见图6～图7，在一实施例中，至少两个处理芯片5平铺埋设于基板2内。当处理芯片5的数量为两个时，处理芯片5可以平铺埋设于基板2内，这里的平铺指处理芯片5布置于同一个平面而在竖直方向上不重叠，这样可以减小基板2的纵向尺寸。当处理芯片5的数量为多个时，也可以是多个处理芯片5中的两个平铺设置，其它层叠设置，这样既考虑到纵向尺寸的减小，也兼顾了不过度增加产品横向尺寸，本领域技术人员可以根据实际需要进行设置。
参见图8，在一实施例中，至少两个处理芯片5层叠埋设于基板2内。当处理芯片5的数量为两个时，处理芯片5可以层叠埋设于基板2内，这样可以减小基板2的横向尺寸。当处理芯片5的数量为多个时，也可以是多个处理芯片5中的两个层叠设置，其它平铺设置，这样既考虑到横向尺寸的减小，也兼顾了不过度增加纵向尺寸，本领域技术人员同样可以根据实际需要进行设置。
在一实施例中，MEMS芯片4包括支撑件41和与支撑件41连接的感应膜42，感应膜42设置有MEMS焊盘，MEMS芯片4倒装设置，MEMS焊盘通过焊球11与基板2连接。这里的MEMS芯片4倒装设置指MEMS芯片4的感应膜42靠近基板2设置，这样可以通过焊球11将感应膜42上的焊盘和基板2连接起来。如果采用传统的MEMS芯片4正装的方式，MEMS芯片4的MEMS焊盘通过金线14与基板2连接，金线14连接对金线14离MEMS顶面的高度有要求，相隔不能太近，因此制约了麦克风纵向尺寸的减小，而焊球11只会提高20μm～50μm的高度。具体地，焊球11可以通过BGA(英文全称：Ball Grid Array，中文焊球11阵列封装)焊接在基板2上。该实施例通过将MEMS芯片4倒置，可以进一步减小产品的纵向尺寸。此外，MEMS芯片4、嵌入的处理芯片5可以分别贴装在上板和下板上，以缩小产品尺寸。
在一实施例中，基板2面向封装腔3的一侧设置有沉槽，MEMS芯片4部分设置于沉槽内。沉槽就是在基板2表面设置的凹陷槽，设置沉槽可以将MEMS芯片4下沉贴装，可以进一步减小麦克风的竖向尺寸，也就是减小麦克风的高度。
在一实施例中，麦克风还形成有面对MEMS芯片4的声孔12，麦克风上还设置有用户焊盘13，用户焊盘13设置于靠近声孔12或远离声孔12的一侧。这样根据用户焊盘13的不同位置，可以实现不同的进音方向。
在一实施例中，处理芯片5外表面封装有封装层。具体地，处理芯片5可以采用扇出或扇入的工艺制作，埋入的处理芯片5使用环氧塑模料或环氧塑模料+ABF包封(英文全称：Ajinomoto Build-up Film，Ajinomoto增强膜)，保护处理芯片5不受外部湿气和应力等影响。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种电子设备，电子设备包括上述的麦克风。由于电子设备包括了上述麦克风的所有实施例的全部技术方案，因此，至少具有上述全部技术方案带来的所有有益效果，在此不在一一赘述。上述电子设备可以是智能手机、智能手表、智能手环或IPAD等。
以上仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的技术构思下，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。

Claims (13)

1.一种麦克风，其特征在于，包括基板和罩设于所述基板的外壳，所述基板和所述外壳围设形成封装腔，所述封装腔内设置有MEMS芯片，所述麦克风还包括埋设于所述基板内部的处理芯片，所述处理芯片上设置有焊盘，所述基板内形成有通孔，所述通孔内设置有电连接所述焊盘和所述基板表面的导电层的导电柱。
2.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述基板包括面向所述封装腔的顶面导电层和背离所述封装腔的底面导电层，所述焊盘设置于所述处理芯片面向所述顶面导电层的一侧，所述处理芯片靠近所述顶面导电层设置，所述导电柱电连接所述焊盘和所述顶面导电层。
3.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述基板包括面向所述封装腔的顶面导电层和背离所述封装腔的底面导电层，所述焊盘设置于所述处理芯片面向所述底面导电层的一侧，所述处理芯片靠近所述底面导电层设置，所述导电柱电连接所述焊盘和所述底面导电层。
4.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述基板还包括设置于其内部的中间导电层，所述中间导电层与所述导电层电连接，所述焊盘包括第一焊盘和第二焊盘，所述第一焊盘通过所述导电柱与所述导电层电连接，所述第二焊盘通过导电件与所述中间层电连接。
5.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述处理芯片的数量至少为两个，所述处理芯片包括ASIC芯片。
6.根据权利要求5所述的麦克风，其特征在于，至少两个所述处理芯片层叠埋设于所述基板内。
7.根据权利要求5所述的麦克风，其特征在于，至少两个所述处理芯片平铺埋设于所述基板内。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的麦克风，其特征在于，所述导电柱为铜柱。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的麦克风，其特征在于，所述MEMS芯片包括支撑件和与所述支撑件连接的感应膜，所述感应膜设置有MEMS焊盘，所述MEMS芯片倒装设置，所述MEMS焊盘通过焊球与所述基板连接。
10.根据权利要求1～7中任一项所述的麦克风，其特征在于，所述基板面向所述封装腔的一侧设置有沉槽，所述MEMS芯片部分设置于所述沉槽内。
11.根据权利要求1～7中任一项所述的麦克风，其特征在于，所述麦克风还形成有面对所述MEMS芯片的声孔，所述麦克风上还设置有用户焊盘，所述用户焊盘设置于靠近所述声孔或远离所述声孔的一侧。
12.根据权利要求1～7中任一项所述的麦克风，其特征在于，所述处理芯片外表面封装有封装层。
13.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括权利要求1～12中任一项所述的麦克风。
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