CN115767404A - Mems扬声器制备工艺及mems扬声器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了MEMS扬声器制备工艺及MEMS扬声器。本发明的MEMS扬声器制备工艺包括步骤：定位PCB板材；将MEMS芯片倒置并电连接于PCB板材的开设第一凹槽的一侧；在MEMS芯片和PCB板材的间隙内填充高聚物保护材料并固化，使MEMS芯片和PCB板材结合为一体。由于PCB板材和MEMS芯片之间采用高聚物保护材料形成的高聚物保护件结合为一体，并且高聚物保护件包覆导电件，可以使得MEMS扬声器的整体封装尺寸基本和MEMS芯片尺寸一致，如此，能够显著提升MEMS扬声器的灵敏参数，灵敏参数为SPL/单位封装体平面面积，并且导电件被密封而不会接触外部空气，可靠性更高，从而适用于空间狭小、功耗要求严格的场景中。

Description

MEMS扬声器制备工艺及MEMS扬声器

【技术领域】

本发明属于发声器件技术领域，尤其涉及MEMS扬声器制备工艺及MEMS扬声器。

【背景技术】

扬声器是一种用于将电信号转换成声音信号的器件，广泛应用于手机、电脑等移动终端中。

MEMS扬声器(Micro-Electro-Mechanical System)，即微机电系统扬声器，其相对传统的音圈式扬声器具有一致性好、功耗低、尺寸小、价格低等优势。相关技术的MEMS扬声器包括线路板、与线路板盖接形成收容空间的外壳以及置于收容空间中并与线路板通过引线键合的MEMS扬声器芯片。

然而相关技术中的MEMS扬声器灵敏参数(SPL/单位封装体平面面积)不高，不利于产品应用在空间狭小、功耗要求严格的场景中。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种MEMS扬声器制备工艺及MEMS扬声器，能够提升MEMS扬声器的灵敏参数，以适用于空间狭小、功耗要求严格的场景中。

本发明的技术方案如下：提供一种MEMS扬声器制备工艺，包括步骤：

定位PCB板材，所述PCB板材设有位于其一侧的第一凹槽以及贯通其另一侧且连通所述第一凹槽的出声孔；

将MEMS芯片倒置并电连接于所述PCB板材的开设所述第一凹槽的一侧，所述MEMS芯片的振膜在厚度方向的投影落入所述第一凹槽内，所述MEMS芯片和所述PCB板材之间具有间隙；

在所述MEMS芯片和所述PCB板材的间隙内填充高聚物保护材料并固化，使所述MEMS芯片和所述PCB板材结合为一体。

进一步地，所述定位PCB板材，包括：

调整所述PCB板材的位姿，使所述PCB板材保持水平且所述第一凹槽朝上。

进一步地，所述定位PCB板材后，还包括步骤：

在所述PCB板材上粘贴第一网片，使所述第一网片覆盖所述出声孔。

进一步地，将MEMS芯片倒置并电连接于所述PCB板材的开设所述第一凹槽的一侧，包括：

在所述PCB板材顶侧的焊盘点涂导电材料；

调整所述MEMS芯片的位姿，使所述MEMS芯片倒置并对准所述PCB板材，将所述MEMS芯片叠置于所述PCB板材；

固化所述导电材料，形成电连接于所述MEMS芯片和所述PCB板材之间的导电件。

进一步地，所述在所述MEMS芯片和所述PCB板材的间隙内填充高聚物保护材料并固化，包括：

在所述MEMS芯片和所述PCB板材的外周侧设置封胶治具，所述MEMS芯片的周侧和所述封胶治具的内侧之间形成连通所述间隙的灌胶口；

将液态的高聚物保护材料点涂至所述灌胶口，直至填充所述间隙和所述灌胶口；

固化所述高聚物保护材料，在所述间隙内和所述MEMS芯片的外周形成高聚物保护件。

进一步地，所述间隙的高度在1um～300um之间。

进一步地，所述MEMS芯片的背离所述PCB板材的一侧具有位于所述振膜的一侧的第二凹槽，所述在所述MEMS芯片和所述PCB板材的间隙内填充高聚物保护材料并固化，之前或之后，还包括：

在所述MEMS芯片的背离所述PCB板材的一侧粘贴覆盖所述第二凹槽的开口的第二网片。

进一步地，所述PCB板材上设有至少两个所述第一凹槽，在所述MEMS芯片和所述PCB板材的间隙内填充高聚物保护材料并固化，之后，还包括：

沿预设切割轨迹，将结合为一体的所述MEMS芯片和所述PCB板材切割形成至少两个扬声器单体，所述预设切割轨迹位于相邻的两个所述第一凹槽之间。

进一步地，提供一种MEMS扬声器，由如上任一项所述的制备工艺制成，所述MEMS扬声器包括PCB板材、位于所述PCB板材的一侧的MEMS芯片、电连接于所述PCB板材和所述MEMS芯片之间的导电件、以及结合于所述PCB板材和所述MEMS芯片之间且包覆所述导电件的高聚物保护件，所述PCB板材和所述MEMS芯片围合形成第一音腔，所述PCB板材的背离所述MEMS芯片的一侧开设连通所述第一音腔的出声孔。

进一步地，所述MEMS扬声器还包括贴设于所述PCB板材且覆盖所述出声孔的第一网片、以及贴设于所述MEMS芯片的背离所述PCB板材的一侧并与所述MEMS芯片围合形成第二音腔的第二网片。

本发明的有益效果在于：在本方案中，由于PCB板材和MEMS芯片之间采用高聚物保护材料形成的高聚物保护件结合为一体，并且高聚物保护件包覆导电件，可以使得MEMS扬声器的整体封装尺寸基本和MEMS芯片尺寸一致(芯片尺寸/封装尺寸可以大于等于95％，如芯片是Φ4.8mm，封装尺寸可以仅为Φ5mm甚至更小)，如此，能够显著提升MEMS扬声器的灵敏参数，灵敏参数为SPL/单位封装体平面面积，并且导电件被密封而不会接触外部空气，可靠性更高，从而适用于空间狭小、功耗要求严格的场景中。

【附图说明】

图1为第一种实现方式的MEMS扬声器的结构示意图；

图2为第二种实现方式的MEMS扬声器的结构示意图；

图3为第三种实现方式的MEMS扬声器的结构示意图；

图4为本发明一个实施例的MEMS扬声器制备工艺中步骤S100和步骤S200的流程示意图；

图5为本发明一个实施例的MEMS扬声器制备工艺中步骤S300第一种实现方式的流程示意图；

图6为本发明一个实施例的MEMS扬声器制备工艺中步骤S300第二种实现方式的流程示意图；

图7为本发明另一个实施例的MEMS扬声器制备工艺的流程示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

结合图1-3，提供一种MEMS扬声器，包括PCB板材1、位于PCB板材1的一侧的MEMS芯片2、电连接于PCB板材1和MEMS芯片2之间的导电件3、以及结合于PCB板材1和MEMS芯片2之间且包覆导电件3的高聚物保护件4，PCB板材1和MEMS芯片2围合形成第一音腔100，PCB板材1的背离MEMS芯片2的一侧开设连通第一音腔100的出声孔11。

在本方案中，由于PCB板材1和MEMS芯片2之间采用高聚物保护件4结合为一体，并且高聚物保护件4包覆导电件3，可以使得MEMS扬声器的整体封装尺寸基本和MEMS芯片2尺寸一致(芯片尺寸/封装尺寸可以大于等于95％，如芯片是Φ4.8mm，封装尺寸可以仅为Φ5mm甚至更小)，如此，能够显著提升MEMS扬声器的灵敏参数，灵敏参数为SPL/单位封装体平面面积，并且导电件3被密封而不会接触外部空气，可靠性更高，从而适用于空间狭小、功耗要求严格的场景中。

进一步地，MEMS扬声器还包括贴设于PCB板材1且覆盖出声孔11的第一网片51、以及贴设于MEMS芯片2的背离PCB板材1的一侧并与MEMS芯片2围合形成第二音腔200的第二网片52。

具体的，第一网片51和第二网片52可以采用多孔网状材料5，例如阻尼网布或者金属多孔网，如此，一方面可以具有较优的THD(总谐波失真)性能，另一方面可以防止灰尘进入到第一音腔100和第二音腔200内直接和MEMS芯片2接触，可靠性更好。其中，结合图1和图2，第一网片51可以贴附在PCB板材1的朝向第一音腔100的一侧，即第一网片51位于第一音腔100内；结合图3，第一网片51也可以贴附在PCB板材1的背离MEMS芯片2的一侧，此时出声孔11可以为第一音腔100的开口，即第一网片51直接覆盖第一音腔100的开口。

进一步地，MEMS芯片2具有位于第一音腔100和第二音腔200之间的振膜21，振膜21在厚度方向上的投影落入到第一音腔100的投影内，因此，在振膜21振动的过程中不会受到第一音腔100的侧壁的影响，声学性能更佳。

进一步地，高聚物保护件4还包覆于MEMS芯片2和PCB板材1的外侧，从而将MEMS芯片2和外界空气隔绝，以提升MEMS扬声器的可靠性。优选的，高聚物保护件4还可以包覆第二网片52的外侧，如此，MEMS芯片2的外周面均不会直接和空气接触，不容易接触空气中的灰尘等杂质，从而保证MEMS芯片2的可靠性。当第一网片51贴设在PCB板材1的背离MEMS芯片2的一侧时，高聚物保护件4也可以设置为同时包覆于第一网片51的外侧，进一步提升MEMS扬声器的可靠性。

在一些实施例中，高聚物保护件4也可以包覆于MEMS芯片2的外侧而未包覆PCB板材1的外侧，此时，高聚物保护件4的外周面和PCB板材1的外周面平齐，如此，可以减少高聚物保护材料的用量，降低成本。

进一步地，结合图4-7，提供一种MEMS扬声器制备工艺，用于制备如上的MEMS扬声器，包括如下步骤：

S100、定位PCB板材1，PCB板材1设有位于其一侧的第一凹槽12以及贯通其另一侧且连通第一凹槽12的出声孔11；

可以通过调整PCB板材1的位姿，使PCB板材1保持水平且第一凹槽12朝上，具体的，定位PCB板材1时可以采用定位夹具，定位夹具的顶侧可以设置定位槽，通过人工或者自动化设备将PCB板材1放置于定位夹具的定位槽内，从而使PCB板材1保持水平且第一凹槽12朝上。

当第一网片51设置在第一音腔100内时，定位PCB板材1后，可以将第一网片51粘贴在第一凹槽12的底侧并覆盖出声孔11，如此，在后续将MEMS芯片2连接于PCB板材1上时，第一网片51即位于第一音腔100内。

当第一网片51设置在第一音腔100外时，可以在定位PCB板材1前，将第一网片51粘贴在PCB板材1的背离第一凹槽12的一侧并覆盖出声孔11。当然，在一些实施例中，也可以在最后将第一网片51和PCB板材1粘贴固定。

S200、将MEMS芯片2倒置并电连接于PCB板材1的开设第一凹槽12的一侧，MEMS芯片2的振膜21在厚度方向的投影落入第一凹槽12内，MEMS芯片2和PCB板材1之间具有间隙。300

具体的，在本步骤中，在PCB板材1顶侧的焊盘点涂导电材料，其中导电材料可以为银胶、锡膏等固液混合材料；

调整MEMS芯片2的位姿，使MEMS芯片2倒置并对准PCB板材1，将MEMS芯片2叠置于PCB板材1；从而使MEMS的触点和点涂的导电材料相接触，此时，MEMS芯片2和PCB板材1之间形成间隙，间隙的高度在1um～300um之间，以便于后续高聚物保护材料流入并填充间隙。300

固化导电材料，形成电连接于MEMS芯片2和PCB板材1之间的导电件3。固化导电材料的方式可以采用回流焊或热压焊等方式实现，如此，形成的导电件3可以将MEMS芯片2和PCB板材1固定并电连接，保持MEMS芯片2和PCB板材1的连接稳定性。

S300、在MEMS芯片2和PCB板材1的间隙内填充高聚物保护材料并固化，使MEMS芯片2和PCB板材1结合为一体。

结合图5和图6，本步骤可以在MEMS芯片2和PCB板材1的外周侧设置封胶治具10，MEMS芯片2的周侧和封胶治具10的内侧之间形成连通间隙的灌胶口。如果需要在PCB板材1的外侧也包覆高聚物保护件4，则灌胶口在厚度方向上延伸至和PCB板材1的底侧平齐。MEMS芯片2的背离PCB板材1的一侧具有位于振膜21的一侧的第二凹槽22，如果需要在第二网片52的外侧也包覆高聚物保护件4，则在MEMS芯片2和PCB板材1的间隙内填充高聚物保护材料并固化，之前还包括：在MEMS芯片2的背离PCB板材1的一侧粘贴覆盖第二凹槽22的开口的第二网片52，此时，MEMS芯片2的周侧、第二网片52的周侧共同和封胶治具10的内侧形成连通间隙的灌胶口；如果第二网片52的外侧不需要包覆高聚物保护件4，则在MEMS芯片2和PCB板材1的间隙内填充高聚物保护材料并固化之后，在MEMS芯片2的背离PCB板材1的一侧粘贴覆盖第二凹槽22的开口的第二网片52。

将液态的高聚物保护材料点涂至灌胶口，直至填充间隙和灌胶口，其中，高聚物保护材料可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚烯丙基酯膜(polyallylate film)等塑料绝缘材料；在本方案中，MEMS芯片2的振膜21在厚度方向的投影落入第一凹槽12内，即第一凹槽12的侧壁和振膜21的边缘平齐或者位于振膜21的边缘外侧，如此，填充高聚物保护材料时不会流到振膜21面影响声学性能，可靠性更高。在一些实施例中，MEMS芯片2的靠近PCB板材1的一侧或者PCB板材1靠近MEMS芯片2的的一侧可以设置环绕第一凹槽12的限位缘，限位缘将间隙的朝向第一凹槽12侧密封，从而阻挡高聚物保护材料流向振膜21，填充高聚物保护材料时不会流到振膜21面影响声学性能，从而保证扬声器的声学性能。

固化高聚物保护材料，在间隙内和MEMS芯片2的外周形成高聚物保护件4，之后使MEMS扬声器从封胶治具10中脱模即可。高聚物保护件4一方面可以将MEMS芯片2和PCB板材1结合紧密，另一方面可以包覆导电件3以及MEMS芯片2的外侧，可以在实现对MEMS芯片2可靠封装的条件下，显著提升MEMS扬声器的灵敏参数。

进一步地，为了提升MEMS扬声器的生产效率，可以采用批量生产的方式，此时PCB板材1上设有至少两个第一凹槽12，各第一凹槽12优选为矩形阵列排布，即可以在一块PCB板材1上同步形成多个MEMS扬声器单元。

结合图7，采用批量生产的方式时，在S100中，仅需将一整块PCB板材1定位至水平，并使第一凹槽12朝上，在S200中，可以分别在PCB板材1的和第一凹槽12对应位置处倒装焊接固定一一对应的MEMS芯片2，在S300中，仅需将一整块装配好MEMS芯片2的PCB板材1放置在封胶治具10内，如此，MEMS芯片2的外侧和封胶治具10的内侧之间、相邻的MEMS芯片2之间均形成了相互连通的灌胶口，并且灌胶口和MEMS芯片2与PCB板材1之间的间隙连通，如此，将液态的高聚物保护材料点涂至灌胶口，即可将所有的MEMS芯片2均牢靠地结合在PCB板材1上。应当理解，在批量生产时，每一个MEMS扬声器单元的具体工艺流程可以参考S100-S300中的步骤，在此不再赘述。

进一步地，对于批量生产的工艺，在MEMS芯片2和PCB板材1的间隙内填充高聚物保护材料并固化，之后，还包括：

S400、沿预设切割轨迹，将结合为一体的MEMS芯片2和PCB板材1切割形成至少两个扬声器单体，切割方式可以采用激光切割或者机械切割等方式，预设切割轨迹位于相邻的两个第一凹槽12之间。采用批量生产的工艺可以减少定位夹紧的操作步骤，显著提升MEMS扬声器的加工效率。

以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种MEMS扬声器制备工艺，其特征在于，包括步骤：

定位PCB板材，所述PCB板材设有位于其一侧的第一凹槽以及贯通其另一侧且连通所述第一凹槽的出声孔；

将MEMS芯片倒置并电连接于所述PCB板材的开设所述第一凹槽的一侧，所述MEMS芯片的振膜在厚度方向的投影落入所述第一凹槽内，所述MEMS芯片和所述PCB板材之间具有间隙；

在所述MEMS芯片和所述PCB板材的间隙内填充高聚物保护材料并固化，使所述MEMS芯片和所述PCB板材结合为一体。

2.根据权利要求1所述的MEMS扬声器制备工艺，其特征在于，所述定位PCB板材，包括：

调整所述PCB板材的位姿，使所述PCB板材保持水平且所述第一凹槽朝上。

3.根据权利要求1所述的MEMS扬声器制备工艺，其特征在于，所述定位PCB板材后，还包括步骤：

在所述PCB板材上粘贴第一网片，使所述第一网片覆盖所述出声孔。

4.根据权利要求1所述的MEMS扬声器制备工艺，其特征在于，将MEMS芯片倒置并电连接于所述PCB板材的开设所述第一凹槽的一侧，包括：

在所述PCB板材顶侧的焊盘点涂导电材料；

调整所述MEMS芯片的位姿，使所述MEMS芯片倒置并对准所述PCB板材，将所述MEMS芯片叠置于所述PCB板材；

固化所述导电材料，形成电连接于所述MEMS芯片和所述PCB板材之间的导电件。

5.根据权利要求1所述的MEMS扬声器制备工艺，其特征在于，所述在所述MEMS芯片和所述PCB板材的间隙内填充高聚物保护材料并固化，包括：

在所述MEMS芯片和所述PCB板材的外周侧设置封胶治具，所述MEMS芯片的周侧和所述封胶治具的内侧之间形成连通所述间隙的灌胶口；

将液态的高聚物保护材料点涂至所述灌胶口，直至填充所述间隙和所述灌胶口；

固化所述高聚物保护材料，在所述间隙内和所述MEMS芯片的外周形成高聚物保护件。

6.根据权利要求5所述的MEMS扬声器制备工艺，其特征在于，所述间隙的高度在1um～300um之间。

7.根据权利要求5所述的MEMS扬声器制备工艺，其特征在于，所述MEMS芯片的背离所述PCB板材的一侧具有位于所述振膜的一侧的第二凹槽，所述在所述MEMS芯片和所述PCB板材的间隙内填充高聚物保护材料并固化，之前或之后，还包括：

在所述MEMS芯片的背离所述PCB板材的一侧粘贴覆盖所述第二凹槽的开口的第二网片。

8.根据权利要求1-7任一项所述的MEMS扬声器制备工艺，其特征在于，所述PCB板材上设有至少两个所述第一凹槽，在所述MEMS芯片和所述PCB板材的间隙内填充高聚物保护材料并固化，之后，还包括：

沿预设切割轨迹，将结合为一体的所述MEMS芯片和所述PCB板材切割形成至少两个扬声器单体，所述预设切割轨迹位于相邻的两个所述第一凹槽之间。

9.一种MEMS扬声器，其特征在于，由如权利要求1-8任一项所述的制备工艺制成，所述MEMS扬声器包括PCB板材、位于所述PCB板材的一侧的MEMS芯片、电连接于所述PCB板材和所述MEMS芯片之间的导电件、以及结合于所述PCB板材和所述MEMS芯片之间且包覆所述导电件的高聚物保护件，所述PCB板材和所述MEMS芯片围合形成第一音腔，所述PCB板材的背离所述MEMS芯片的一侧开设连通所述第一音腔的出声孔。

10.根据权利要求9所述的MEMS扬声器，其特征在于，所述MEMS扬声器还包括贴设于所述PCB板材且覆盖所述出声孔的第一网片、以及贴设于所述MEMS芯片的背离所述PCB板材的一侧并与所述MEMS芯片围合形成第二音腔的第二网片。

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