CN1917720A - 硅基电容传声器及其封装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅基电容传声器及该硅基电容传声器的封装方法。该硅基电容传声器包括金属壳体和板，该板安装有MEMS传声器芯片以及具有电压泵和缓冲IC的ASIC芯片，并形成有用于与所述金属壳体结合的连接图案，其中连接图案焊接到所述金属壳体上。用于封装硅基电容传声器的方法包括以下步骤：导入安装有MEMS芯片和ASIC芯片并形成有连接图案的板；导入金属壳体；将所述金属壳体对准在所述板的连接图案上；以及将所述金属壳体的开口端焊接到所述板的连接图案上。因此，通过激光将金属壳体焊接到所述板上。

Description

硅基电容传声器及其封装方法

技术领域

本发明涉及一种电容传声器，更具体地涉及一种硅基电容传声器及该硅基电容传声器的封装方法，该硅基电容传声器封装通过MEMS技术制造的硅传声器芯片，从而增加机械坚固性并增强防止噪音进入传声器的效果。

背景技术

通常，广泛用于移动设备或音频设备的电容传声器由偏压元件、用于形成根据声压而变化的电容器的一对膜片和背板、以及用于缓冲输出信号的JFET构成。该典型电容传声器具有通过将膜片、隔环、绝缘环、背板、导电环和PCB插入壳体中而一体装配的组件。

同时，近来已经引入使用微加工技术的半导体制造技术用于集成的微型装置。根据称为MEMS(微电子机械系统)的该技术，传感器、致动器和电子机械结构能够使用应用半导体制造工艺的微加工技术，特别是集成电路技术而以μm单位制造。通过微加工技术制造的MEMS芯片传声器具有这样的优点，即，可通过高精度微加工技术实现小型化、高性能、多功能和集成，并且能增强安全性和可靠性。

然而，因为通过微加工技术制造的MEMS芯片传声器应该进行电驱动和信号处理，所以需要将传声器封装有另一专用半导体芯片装置，即ASIC(专用集成电路)。

2004年8月25日公布的美国专利No.6,781,231公开了一种封装MEMS芯片传声器的传统技术，题为“具有环境保护和干扰屏蔽的微电子机械系统封装(Micro Electro Mechanical System Package withEnvironmental and Interference Shield)”。上述封装具有用于将由内导电层和外导电层构成的盖附着在多层基板上的结构，所述多层基板是通过使用导电粘合剂用导电层和非导电层交替叠加而成的。

因此，传统封装方法的问题在于，由于过程复杂而增加了制造成本并使结合性能劣化，并且因为使用了不同于金属壳体的非导电材料，所以对于诸如电磁波噪声等的外部噪声十分敏感。

发明内容

技术问题

因此，为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种硅基电容传声器及该硅基电容传声器的封装方法，该硅基电容传声器通过将金属壳体的开口端焊接到安装有MEMS传声器部件的基板上，从而提高结合强度并对诸如电磁波的外部噪声具有高抵抗性。

技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种硅基电容传声器，该硅基电容传声器包括：金属壳体；和板，该板安装有MEMS传声器芯片以及具有电压泵和缓冲IC的ASIC芯片，该板形成有用于与所述金属壳体结合的连接图案，该连接图案焊接到所述金属壳体上。

另外，根据本发明的另一方面，提供了一种硅基电容传声器的封装方法，该方法包括以下步骤：导入安装有MEMS芯片和ASIC芯片并形成有连接图案的板；导入金属壳体；将金属壳体对准在板的连接图案上；以及将金属壳体的开口端焊接在板的连接图案上。

这里，金属壳体可以具有柱形形状和长方体形状中的任一种。另外，金属壳体的开口端可具有直线形状和通过向外弯曲开口端而形成的裙缘形状中的任一种。

另外，所述板可以是从PCB、陶瓷板、FPCB和金属PCB的组中选择的任一种。所述金属壳体可以由从黄铜、铝和镍合金的组中选择的任一种制成。另外，所述焊接可以是从激光焊接、电焊、钎焊和使用导电粘合剂粘合的组中选择的任一种。

另外，所述板可以形成有两到八个用于与外部设备连接的连接端子。所述板可形成有用于收集后方声音的后声入口孔，从而使传声器具有方向性。

附图说明

本发明的上述和其它目的和特征将从以下结合附图对优选实施例的描述中变得明了，附图中：

图1是根据本发明第一实施例的第一改进的侧视剖视图；

图2是根据本发明第一实施例的第一改进的分解立体图；

图3是表示用于本发明各个实施例公用的硅基电容传声器的MEMS芯片的结构的示例的视图；

图4是用于本发明各个实施例公用的硅基电容传声器的电路图；

图5是表示根据本发明的硅基电容传声器的封装过程的流程图；

图6是根据本发明第一实施例的第二改进的分解立体图；

图7是根据本发明第一实施例的第三改进的分解立体图；

图8是根据本发明第一实施例的第四改进的分解立体图；

图9是根据本发明第一实施例的第五改进的侧视剖视图；

图10是根据本发明第二实施例的第一改进的侧视剖视图；

图11是图10的传声器的安装示例的侧视剖视图；

图12是根据本发明第二实施例的第一改进的分解立体图；

图13是根据本发明第二实施例的第二改进的分解立体图；

图14是根据本发明第二实施例的第三改进的分解立体图；

图15是根据本发明第二实施例的第四改进的分解立体图；

图16是根据本发明第二实施例的第五改进的侧视剖视图；

图17是根据本发明第二实施例的第六改进的侧视剖视图；

图18是根据本发明第三实施例的第一改进的立体图；

图19是安装根据本发明第三实施例的硅基电容传声器的侧视剖视图；

图20是表示安装根据本发明第三实施例的硅基电容传声器的侧视剖视图；

图21是根据本发明第三实施例的第二改进的立体图；

图22是根据本发明第三实施例的第三改进的侧视剖视图；以及

图23是根据本发明第三实施例的第四改进的侧视剖视图。

具体实施方式

下文将参照附图详细说明本发明的优选实施例。

第一实施例是其中壳体形成有用于收集声音的声孔的示例，并且将依次示出第一实施例的多个改进。第二实施例是其中传声器板形成有用于收集声音的声孔的示例，并且将依次示出第二实施例的多个改进。第三实施例是其中传声器板形成有声孔并且主PCB形成有插入孔的示例，并且将依次示出第三实施例的多个改进。

[实施例1]

[实施例1的改进1]

图1是根据本发明第一实施例的第一改进的侧视剖视图，图2是根据本发明第一实施例的第一改进的分解立体图，图3是表示用于本发明各个实施例公用的硅基电容传声器的MEMS芯片的结构的示例的视图，图4是根据本发明的硅基电容传声器的电路图。

根据第一实施例的第一改进，如图1和2所示，柱形金属壳体110通过激光焊接到安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20的PCB 120上。

参照图1和2，PCB 120安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在接触金属壳体110的部分上形成有圆形连接图案121。同时，如有必要，PCB 120可安装有图中未示出的电容器或电阻器，用于屏蔽电磁波或ESD。

因为PCB 120比金属壳体110宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在板PCB上。通过利用PCB制造工艺形成铜包层然后镀镍或金而形成连接图案121。这里，板120可以是PCB、陶瓷板、FPCB或金属PCB。

金属壳体110具有包括面向PCB 120以在其中接收芯片部件的开口的柱形形状，其中壳体的上表面形成有用于收集声音的声孔110a。金属壳体110可以由从黄铜、铜、不锈钢、铝、镍合金等的组中选择的任一种制成。另外，金属壳体110镀有金或银。金属壳体110可具有各种形状，例如圆形、方形等。

在将金属壳体110对准在PCB 120的连接图案121上之后，通过激光(未示出)焊接其连接部分130，从而完成传声器封装。这里，连接图案121与接地端子125连接，其中如果金属壳体110焊接到连接图案121上，则具有容易通过中断外部噪音的流入而消除噪音的优点。

同样，根据封装的传声器组件，如图1所示，金属壳体110通过激光焊接牢固地附着在PCB 120的连接图案121上，其中金属壳体110与PCB 120之间的空间150用作声室。

另外，PCB 120在其底面上可形成有用于与外部设备连接的连接端子123和125，其中连接端子123和125的数量为两到八个。每个连接端子123和125通过通孔124电连接到芯片部件表面。特别地，根据本发明实施例，如果将连接端子123和125延伸至PCB 120的周边，则电烙铁通过露出的表面接近，从而能容易地进行再加工操作。

如图3所示，MEMS芯片10具有这样的结构，即，背板13通过使用MEMS技术形成在硅晶片14上，因而背板面向振动膜11，在背板13与振动膜11之间插设垫片12。因为MEMS芯片10公用于本发明的各个实施例，并且MEMS芯片10的该制造技术已经公开，所以省去进一步说明。

如图4所示，与MEMS芯片10连接以处理电信号的ASIC芯片20由电压泵22和缓冲IC 24构成，电压泵22用于供应电压以允许MEMS芯片10作为电容传声器操作，缓冲IC 24用于将通过MEMS芯片10感测的电声信号放大或者对感测的电声信号进行阻抗匹配，从而将处理后的信号通过连接端子供应至外部。这里，电压泵22可以是DC-DC转换器，缓冲IC 24可以是模拟放大器或ADC。参照图4，电容符号“CO”表示用于MEMS芯片10的电平衡电路。这里，MEMS传声器外壳通过三个连接端子(Vdd、GND、Output)与外部设备连接。图4的电路图公用于各个实施例。

根据本发明第一实施例，壳体110和PCB 120通过激光焊接，但它们也可通过其它方法结合，例如电焊、钎焊、导电粘合剂等。

[封装方法]

图5是表示根据本发明的硅基电容传声器的封装过程的流程图。

如图5所示，用于封装根据本发明的硅基电容传声器的方法包括以下步骤：导入板(S1)；将MEMS部件和ASIC芯片安装在所述板上(S2)；导入金属壳体(S3)；将壳体对准在所述板的连接图案上(S4)；以及将壳体的开口端焊接到所述板的连接图案上(S5)。

这里，所述板可以是PCB、陶瓷板、FPCB或金属PCB。所述板形成有用于与金属壳体连接的连接图案。同时，尽管未在图中示出，但PCB120可安装有用于屏蔽电磁波或ESD的电容器或电阻器。

金属壳体由从黄铜、铜、不锈钢、铝、镍合金等的组中选择的任一种制成。另外，金属壳体镀有金或银。金属壳体可具有各种形状，例如圆形、方形等。

另外，在步骤5(S5)中，通过激光焊接进行焊接操作，但还可以用电焊、钎焊或使用导电环氧树脂粘合剂粘合来代替。

根据本发明的封装方法，通过激光将金属壳体焊接到板上，从而加强了结合力(即，电结合力和密封性能)。因此，提高了声音质量，并且传声器对来自外部的噪音具有高抗性。特别地，节省了处理费用，从而大大削减了总制造成本。

[实施例1的改进2]

图6是根据本发明第一实施例的第二改进的分解立体图，其中通过激光将长方体形金属壳体210焊接到PCB 220上。

参照图6，PCB 220安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在接触金属壳体210的部分上形成有矩形连接图案221。连接图案221通过普通PCB图案形成技术由铜包膜制成。

金属壳体210具有包括面向PCB 220的开口的长方体形状，其中壳体的上表面形成有用于收集声音的声孔210a。

在将金属壳体210对准在PCB 220的连接图案221上之后，通过激光(未示出)焊接其间的连接部分，从而完成传声器封装。这里，连接图案221与接地端子连接，其中如果金属壳体210焊接到连接图案221上，则具有容易通过使来自外部的噪音不能进入而消除噪音的优点。

因为如上所述封装的传声器组件的MEMS芯片具有与图3所示的MEMS芯片相同的结构，所以省去进一步说明以避免重复。

[实施例1的改进3]

图7是根据本发明第一实施例的第三改进的分解立体图，其中通过激光将柱形金属壳体110′焊接到PCB 120上，金属壳体110′形成有从壳体开口端以 形状突出的裙部116。

参照图7，PCB 120安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在接触金属壳体110′的部分上形成有圆形连接图案121。因为PCB 120比金属壳体110′宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在板PCB上。优选地，通过PCB制造工艺形成铜包层，然后使该铜包层镀有镍或金而形成连接图案。优选地，根据第三改进的连接图案121的宽度比第一改进的连接图案的宽度宽，从而对应于金属壳体的裙部116。

金属壳体110′具有包括面向PCB 120的开口的柱形形状，其中壳体的上表面形成有用于收集声音的声孔110a。壳体主体114形成有在其开口端上向外突出的裙部116。

在将金属壳体110′的裙部116对准在PCB的连接图案121上之后，通过激光(未示出)焊接其间的连接部分，从而完成传声器封装。

[实施例1的改进4]

图8是根据本发明第一实施例的第四改进的分解立体图，其中通过激光将长方体形金属壳体210′焊接到PCB 220上，金属壳体210′形成有从壳体开口端以

形状突出的裙部216。

参照图8，PCB 220安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在接触金属壳体210′的部分上形成有矩形连接图案221。因为PCB 220比金属壳体210′宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在板PCB上。优选地，通过PCB制造工艺形成铜包层，然后使该铜包层镀有镍或金而形成连接图案221。优选地，根据第一实施例第四改进的连接图案221的宽度比第二改进的连接图案的宽度宽，从而对应于金属壳体210′的主体214的裙部216。

金属壳体210′具有包括面向PCB 220的开口的长方体形状，其中壳体的上表面形成有用于收集声音的声孔210a。壳体主体214形成有在其开口端上向外突出的裙部216。

在将金属壳体的裙部216对准在PCB的连接图案221上之后，通过激光(未示出)焊接其间的连接部分，从而完成传声器封装。

[实施例1的改进5]

图9是根据本发明第一实施例的第五改进的侧视剖视图。

根据本发明第一实施例的第五改进，通过在金属壳体110的与第一改进至第四改进中MEMS芯片10定位部分相对应的部分上形成前声入口孔110a，并在PCB的安装MEMS芯片10的部分上形成后声入口孔120a，然后在前声入口孔110a的内侧和外侧或者后声入口孔120a的内侧添加声音电阻器(sound resistor)140，从而提供具有方向性的结构。

如图9所示，根据封装后的定向传声器组件，金属壳体110通过激光焊接牢固地附着在安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20的PCB 120的连接图案121上，其中金属壳体110与PCB 120之间的空间150用作声室。

金属壳体110在其对应于MEMS芯片10位置的部分上形成有用于收集前方声音的前声入口孔110a，PCB 120在其对应于安装MEMS芯片10部分的部分上形成有用于收集后方声音的后声入口孔120a。声音电阻器140安装在前声入口孔110a的内侧。另外，PCB 120可在其底面上形成有用于与外部设备连接的连接端子123和125，其中连接端子123和125的数量可以是两到八个。每个连接端子123和125通过通孔124电连接到PCB的芯片部件表面。特别地，根据本发明实施例，如果将连接端子123和125延伸到PCB 120的周边，则电烙铁接近端子的露出表面，从而能容易地进行再加工操作。

根据第一实施例的第五改进，声音电阻器140布置在前声入口孔110a的内侧，但其可以布置在前声入口孔110a的外侧或者后声入口孔120a的内侧或外侧。根据第一实施例的第五改进的该结构，通过前声入口孔110a或后声入口孔120a收集的声音穿过声音电阻器140，然后其相位变化从而获得方向性。

[实施例2]

[实施例2的改进1]

图10是根据本发明第二实施例的第一改进的侧视剖视图，图11是表示图10所示的传声器安装在主PCB上的侧视剖视图，图12是根据本发明第二实施例的第一改进的分解立体图。

根据本发明第二实施例的第一改进，如图10和12所示，提供了这样一个示例，其中通过激光将柱形金属壳体110焊接到安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20的PCB 120上。

参照图10和12，PCB 120在其中央附近形成有用于收集外部声音的声孔120a，并围绕其中央安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20。另外，PCB在其接触金属壳体110的部分上形成有圆形连接图案121。同时，如有必要，该板可安装有图中未示出的电容器或电阻器，用于屏蔽电磁波或ESD。

因为PCB 120比金属壳体110宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在板PCB上。通过普通PCB制造工艺形成铜包层，然后使该铜包层镀有镍或金而形成连接图案121。这里，所述板120可以是PCB、陶瓷板、FPCB或金属PCB。

金属壳体110具有包括面向PCB 120以在其中接收芯片部件的开口的柱形形状。因为金属壳体具有用于通过PCB的声孔120a收集声音的结构，所以金属壳体的底面封闭。金属壳体由从黄铜、铜、不锈钢、铝、镍合金等的组中选择的任一种制成。另外，金属壳体可镀有金或银。金属壳体可具有各种形状，例如圆形、方形等。

在将金属壳体110对准在PCB 120的连接图案121上之后，通过激光(未示出)焊接其间的连接部分，从而完成传声器封装。这里，连接图案121与接地端子125连接，其中如果金属壳体110焊接到连接图案121上，则具有容易通过中断从外部收集的噪音而消除噪音的优点。

如图10所示，根据封装后的传声器组件，金属壳体110通过激光焊接牢固地附着在PCB 120的连接图案121上，其中金属壳体110与PCB120之间的空间150用作声室。

另外，PCB 120形成有用于收集外部声音的声孔120a，其中PCB通过围绕PCB 120的底面的声孔进行焊接而形成有用于密封声孔120a的密封端子120b，从而防止在主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。这里，用于与外部设备连接的连接端子123和125的数量可以是两到八个。每个连接端子123和125可通过通孔124电连接到PCB 120的芯片部件表面。特别地，根据本发明实施例，如果将连接端子123和125延伸到PCB 120的周边，则电烙铁接近端子的露出表面，从而能容易地进行再加工操作。

图11中示出了其中根据本发明的传声器安装在主PCB 300上的示例。

参照图11，安装传声器的主PCB 300形成有用于收集外部声音的主声孔300a，其中主PCB通过围绕其主声孔进行焊接而形成有用于密封主声孔300a的密封端子302，从而防止在主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。另外，主PCB 300形成有对应于传声器的连接端子123和125的连接焊盘304。如果通过焊料310将根据本发明的传声器与主PCB 300连接，则外部声音通过主PCB 300的主声孔300a收集，然后穿过密封端子302密封的区域。因而，外部声音通过传声器PCB 120的声孔120a收集到传声器的内部。

根据本发明第二实施例的第一改进，通过激光焊接壳体110和PCB120，但它们也可以通过其它方法结合，例如电焊、钎焊、通过导电粘合剂粘合等。

[实施例2的改进2]

图13是根据本发明第二实施例的第二改进的分解立体图，其中通过激光将长方体形金属壳体210焊接到PCB 220上。

参照图13，PCB 220形成有用于收集外部声音的声孔220a，并围绕声孔220a安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20。另外，PCB在其接触金属壳体210的部分上形成有矩形连接图案221。连接图案221通过普通PCB图案形成技术由铜包膜形成。虽然未在图中示出，但PCB通过围绕PCB 220的底面的声孔进行焊接而形成有用于密封声孔的密封端子，从而防止在图11中的主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。

金属壳体210具有包括面向PCB 220的开口的长方体形状，其中因为通过PCB的声孔220a收集外部声音，所以壳体的底面封闭。

在将金属壳体210对准在PCB 220的连接图案221上之后，通过激光(未示出)焊接其间的连接部分，从而完成传声器封装。这里，连接图案221与接地端子连接，其中如果金属壳体210焊接到连接图案221上，则具有容易通过中断从外部收集的噪音而自身消除噪音的优点。

因为如上所述封装的传声器组件具有与图10所示的组件相同的结构，所以省去进一步说明以避免重复。

[实施例2的改进3]

图14是根据本发明第二实施例的第三改进的分解立体图，其中通过激光将柱形金属壳体110′焊接到PCB 120上，金属壳体110′形成有从壳体开口端以

形状突出的裙部116。

参照图14，PCB 120形成有用于收集外部声音的声孔120a，并安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20。另外，PCB在接触金属壳体110′的部分上形成有圆形连接图案121。虽然未在图中示出，但PCB 120通过围绕PCB 120的底面的声孔120a进行焊接而形成有用于密封声孔的密封端子，从而防止在图11中的主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。因为PCB 120比金属壳体宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在板PCB上。优选地，通过普通PCB制造工艺形成铜包层，然后使该铜包层镀有镍或金而形成连接图案。另外，优选地，根据第三改进的连接图案121的宽度比第二实施例第一改进的连接图案的宽度宽，从而对应于金属壳体的裙部116。

第二实施例第三改进的金属壳体110′具有包括面向PCB 120的开口的圆形形状，其中因为通过PCB的声孔120a收集外部声音，所以壳体的底面封闭。另外，壳体110′的主体114形成有在其开口端上向外突出的裙部116。

在将金属壳体110′的裙部116对准在PCB的连接图案121上之后，通过激光(未示出)焊接其间的连接部分，从而完成传声器封装。

[实施例2的改进4]

图15是根据本发明第二实施例的第四改进的分解立体图，其中通过激光将长方体形金属壳体210′焊接到PCB 220上，金属壳体210′形成有从壳体开口端以 形状突出的裙部216。

参照图15，PCB 220形成有用于收集外部声音的声孔220a，并安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20。另外，PCB在其接触金属壳体210′的部分上形成有矩形连接图案221。虽然未在图中示出，但PCB 220通过围绕PCB 220的底面的声孔220a进行焊接而形成有用于密封声孔的密封端子，从而防止在图11中的主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。因为PCB 220比金属壳体210′宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在板PCB上。优选地，通过PCB制造工艺形成铜包层，然后使该铜包层镀有镍或金而形成连接图案221。优选地，根据第二实施例第四改进的连接图案221的宽度比第二实施例的连接图案的宽度宽，从而对应于金属壳体210′的主体214的裙部216。

金属壳体210′具有包括面向PCB 220的开口的长方体形状，其中因为通过PCB的声孔220a收集外部声音，所以壳体210′的底面封闭。另外，壳体的主体214形成有在其开口端上向外突出的裙部216。

在将金属壳体的裙部216对准在PCB的连接图案221上之后，通过激光(未示出)焊接其间的连接部分，从而完成传声器封装。

[实施例2的改进5]

图16是根据本发明第二实施例的第五改进的侧视剖视图，其中PCB在布置MEMS芯片的部分上形成有声孔。

参照图16，金属壳体110通过激光焊接牢固地附着在安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20的PCB 120的连接图案121上。

另外，PCB 120在安装MEMS芯片10的位置上形成有用于收集外部声音的声孔120a，并通过在声孔外侧上进行焊接而形成有用于密封声孔120a的密封端子120b，从而防止在主PCB 300与传声器之间的空间中的声波失真。另外，PCB 120可在其底面上形成有用于与外部设备连接的连接端子123和125，其中连接端子123和125的数量可以是两到八个。每个连接端子123和125通过通孔124电连接到PCB 120的芯片部件表面。特别地，根据本发明实施例，如果将连接端子123和125延伸到PCB120的周边，则电烙铁接近端子的露出表面，从而能容易地进行再加工操作。

根据第二实施例第五改进的结构，通过声孔120a收集的外部声音穿过MEMS芯片10的背板13的声孔，然后使声板11振动而产生电信号。虽然未在图中示出，但为了在主PCB 300上安装传声器，PCB 300形成有对应于声孔120a的孔，另外通过围绕PCB 300的孔进行焊接而形成有用于密封该孔的密封端子，从而防止在图11中的主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。

[实施例2的改进6]

图17是根据本发明第二实施例的第六改进的侧视剖视图。在本发明实施例中，在把从PCB侧收集的声音称为前声的同时，把从壳体侧收集的声音称为后声。

根据本发明第二实施例的第六改进，通过在PCB 120的与第五改进中安装MEMS芯片10的部分相对应的部分上形成前声入口孔120a，并在金属壳体110的与定位MEMS芯片10的部分对应的部分上形成后声入口孔110a，然后在前声入口孔120a的内侧或者后声入口孔110a的内侧和外侧添加声音电阻器140，从而提供具有方向性的结构。

参照图17，在封装后的定向传声器组件中，金属壳体110通过激光焊接牢固地附着在安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20的PCB 120的连接图案上。

PCB 120在其与安装MEMS芯片10的部分相对应的部分上形成有用于收集前方声音的前声入口孔120a。金属壳体110在其与MEMS芯片10的位置相对应的部分上形成有用于收集后方声音的后声入口孔110a。声音电阻器140安装在后声入口孔110a的内侧。另外，PCB 120通过围绕声孔外侧进行焊接而形成有用于密封声孔120a的密封端子120b，从而防止在主PCB 300与传声器之间的空间中的声波失真。另外，PCB 120可在其底面上形成有用于与外部设备连接的连接端子123和125，其中连接端子123和125的数量可以是两到八个。每个连接端子123和125可通过通孔124电连接到PCB 120的芯片部件表面。

根据第二实施例的第六改进的该结构，通过前声入口孔120a或后声入口孔110a收集的声音穿过声音电阻器140，然后其相位变化从而获得方向性。

[实施例3]

[实施例3的改进1]

图18是根据本发明第三实施例的第一改进的立体图，图19是安装根据本发明第三实施例的硅基电容传声器的侧视剖视图，图20是表示安装根据本发明第三实施例的硅基电容传声器的侧视剖视图。

如图18所示，根据硅基电容传声器，具有封闭底面的柱形金属壳体110安装到比金属壳体110宽的板120上，其中该板形成有与使用板的部件侧120c上的传声器的产品的主PCB 300的连接焊盘304-1至304-4连接的连接端子122-1至122-4。在本发明实施例中，提供四个连接端子，但该数量仅为一示例。即，可以提供两到八个连接端子。另外，如果将连接端子122-1至122-4延伸到PCB 120的周边或部件侧的相反侧，则改进了电烙铁等的热传递，从而再加工操作更加方便。

如图18所示，安装有硅基电容传声器的主PCB 300形成有用于安装硅基电容传声器壳体110的圆形插入孔306、以及与形成在传声器板120上的连接端子122-1至122-4相对应的连接焊盘304-1至304-4。

接着，将参照图19说明在主PCB 300上安装硅基电容传声器的示例。参照图19，传声器板的部件侧120c面向主PCB 300，该部件侧120c形成有用于从外部收集声音的声孔120a和连接端子122-1至122-4，并设有具有封闭底面的金属壳体110，因而传声器的壳体110插入主PCB 210的孔306中。接着，通过焊接操作使连接焊盘304-1至304-4与连接端子122-1至122-4连接。

同样，根据表示硅基电容传声器安装在主PCB 300上的图20的结构，从板的部件侧120c的中央部分伸出的金属壳体110插入主PCB 300的插入孔306中，并通过焊料310使主PCB的连接焊盘304与传声器的连接端子122连接。

因此，根据本发明的安装方法，因为从传声器的板伸出的壳体110插入主PCB 300的插入孔306中，所以根据本发明的组件的总高度t低于在具有板的传统传声器时装配的组件总高度(传统传声器的板在其部件侧的相反侧上形成有连接端子)，从而有效地节省了用于安装产品部件的空间。

再次参照图20，板120在硅基电容传声器的金属壳体内安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20。另外，板120在其中央部分中形成有用于收集外部声音的声孔120a，并在其接触具有封闭底侧的金属壳体110的部分上形成有圆形连接图案121。

同时，尽管未在图中示出，但如有必要，该板可安装有用于屏蔽电磁波或ESD的电容器或电阻器。这里，板120可以在PCB、陶瓷板、FPCB、金属PCB等中选择。金属壳体可由从黄铜、铜、不锈钢、铝、镍合金等的组中选择的任一种制成。另外，金属壳体可镀有金或银。

另外，如图20所示，如果将连接端子122通过周边部分延伸到部件侧的相反侧，则改进了电烙铁的热传递，从而能更容易地进行再加工操作。同时，尽管未在图中示出，但连接端子122可延伸至板的周边部分。

[实施例3的改进2]

图21A和21B是根据本发明第三实施例的第二改进的立体图，其中图21A是表示包括具有封闭底侧的长方体形金属壳体的硅基电容传声器的视图，图21B是表示用于安装具有长方体形金属壳体的硅基电容传声器的产品的主PCB 300的视图。

根据本发明第三实施例的第二改进的硅基电容传声器，具有封闭底侧的长方体形金属壳体210安装到板120上，其中该板形成有与使用板的部件侧120c上的传声器的产品的主PCB的连接焊盘304连接的连接端子122。另外，未在图中示出，板120在其中央部分上形成有用于收集外部声音的声孔120a。

如图21B所示，安装有硅基电容传声器的产品的主PCB 300形成有用于安装硅基电容传声器壳体210的矩形插入孔306、和与形成在传声器板120上的连接端子122相对应的连接焊盘304。

接着，将参照图6说明将硅基电容传声器安装在主PCB 300上的过程。安装包括以下步骤：制备主PCB 300，其形成有用于插入传声器的孔306和用于与传声器电连接的连接焊盘304；制备具有所述板的电容传声器，所述传声器形成有从板的部件侧120c的中央部分伸出的长方体形金属壳体和用于与其部件侧上的连接焊盘304连接的连接端子122，并形成有声孔120a；以及在将电容传声器的壳体210插入主PCB的孔306中之后，焊接主PCB的连接焊盘304与传声器的连接端子122。除了壳体具有长方体形状之外，该过程与第三实施例的第一改进的安装过程基本相同。

[实施例3的改进3]

图22是根据本发明第三实施例的第三改进的侧视剖视图。

根据图22所示的硅基电容传声器，从板伸出的金属壳体110/210插入主PCB 300的孔306中，传声器板的部件侧120c的连接端子122通过焊料310与主PCB的连接焊盘304连接。另外，板120在安装MEMS芯片10的位置上形成有用于收集外部声音的声孔120a。

这里，根据本发明第三实施例的第一或第二改进的硅基电容传声器，虽然金属壳体110/210未形成有声孔并且其底侧封闭，但所述板在安装MEMS芯片的位置上形成有用于收集外部声音的声孔120a。

根据图22所示的结构，通过PCB的声孔120a收集的外部声音穿过MEMS芯片10的背板13的声孔，然后使声板11振动而产生电信号。

[实施例3的改进4]

图23是根据本发明第三实施例的第四改进的侧视剖视图。在根据本发明第三实施例的第四改进的实施例中，在把从PCB侧收集的声音称为前声的同时，把从壳体侧收集的声音称为后声。

根据图23所示的硅基电容传声器，从板伸出的金属壳体110/210插入主PCB 300的孔306中，传声器板的部件侧120c的连接端子122通过焊料310与主PCB的连接焊盘304连接。传声器板120在安装MEMS芯片10的位置上形成有用于收集前声的前声入口孔120a。金属壳体110/210形成有用于收集后声的后声入口孔110a。

这里，根据本发明第三实施例的定向硅基电容传声器，在前声入口孔120a的内侧和外侧或者后声入口孔110a的内侧和外侧上安装附加的声音电阻器140，使得传声器具有方向性。

根据图23所示的该结构，通过前声入口孔120a或后声入口孔110a收集的声音穿过声音电阻器140，然后其相位变化从而获得方向性。

[工业应用性]

根据以上所述，通过激光将金属壳体焊接到板上，从而加强结合力并因此增强了机械坚固性和对外部噪音的高抗性。因此，节省了处理费用，从而大大削减了总制造成本。

另外，除去了传统传声器制造过程中的用于将金属壳体与PCB连接的卷边过程，金属壳体直接焊接到安装有电容传声器部件的PCB上，从而增强了壳体与PCB之间的导电性，而且通过密封壳体使得来自外部的声压不会进入壳体而增强了声音性能。

另外，因为PCB的形状不受壳体尺寸限制，所以用于传声器的PCB可自由设计，从而形成各种形状的端子。另外，因为能在没有卷边过程中施加的物理力的情况下进行装配工作，所以可采用较薄的PCB。因此，可降低产品高度，从而能制造较薄的传声器。

虽然联系目前认为是最实际和优选的实施例描述了本发明，但应理解本发明不限于公开实施例，相反，本发明旨在涵盖包括在所附权利要求精神和范围内的各种改进和等同结构。

另外，根据基于本发明的安装在主PCB上的硅基电容传声器，因为将从传声器板伸出的壳体插入主PCB的插入孔中，所以在安装本发明传声器之后的组件总高度低于传统组件的总高度，从而有效地节省了产品内的部件空间。

Claims (28)

1.一种硅基电容传声器，该硅基电容传声器包括：

金属壳体；和

板，该板安装有MEMS传声器芯片以及具有电压泵和缓冲IC的ASIC芯片，并形成有用于与所述金属壳体结合的连接图案，该连接图案焊接到所述金属壳体上。

2.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体具有柱形形状和长方体形形状中的任一种。

3.根据权利要求2所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体的开口端具有直线形状和通过向外弯曲该开口端而形成的裙部形状中的任一种。

4.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板是从PCB、陶瓷板、FPCB和金属PCB的组中选择的任一种。

5.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体由从黄铜、铝和镍合金的组中选择的任一种制成。

6.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述焊接为激光焊接。

7.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述焊接为电焊接。

8.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述焊接为钎焊。

9.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述焊接为使用导电粘合剂的粘接。

10.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板形成有两到八个用于与外部设备连接的连接端子。

11.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板形成有用于收集后方声音的后声入口孔，从而使得所述传声器具有方向性。

12.一种用于封装硅基电容传声器的方法，该方法包括以下步骤：

导入安装有MEMS芯片和ASIC芯片并形成有连接图案的板；

导入金属壳体；

将所述金属壳体对准在所述板的连接图案上；以及

将所述金属壳体的开口端焊接到所述板的连接图案上。

13.一种硅基电容传声器，该硅基电容传声器包括：

具有封闭底面的金属壳体；和

板，该板形成有用于收集外部声音的声孔，并通过焊接形成有用于密封所述声孔的密封端子，以防止在主PCB与所述传声器之间的空间中的声波失真，所述板安装有MEMS传声器芯片以及具有电压泵和缓冲IC的ASIC芯片，所述板形成有用于与所述金属壳体连接的连接图案，从而通过焊接将所述金属壳体结合到该连接图案上。

14.根据权利要求13所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体具有柱形形状和长方体形形状中的任一种。

15.根据权利要求13所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体的开口端具有直线形状和通过弯曲该开口端而形成的裙部形状中的任一种。

16.根据权利要求13所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板是从PCB、陶瓷板、FPCB和金属PCB的组中选择的任一种。

17.根据权利要求13所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体由从黄铜、铝和镍合金的组中选择的任一种制成。

18.根据权利要求13所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板形成有两到八个用于与外部设备连接的连接端子。

19.根据权利要求13所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板的声孔形成在安装所述MEMS芯片的部分上，而不是形成在所述板的中央部分中。

20.根据权利要求19所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述壳体形成有用于收集外部声音的声孔，并在所述声孔的内侧和外侧上安装有声音电阻器，从而使得所述传声器具有方向性。

21.一种安装在主PCB上的硅基电容传声器，该主PCB具有供所述电容传声器插入的插入孔以及连接焊盘，所述电容传声器包括：

金属壳体，该金属壳体插入所述主PCB的插入孔中并具有封闭底侧；

比所述金属壳体宽的板，该板在其中央部分上形成有声孔，并安装有MEMS传声器芯片以及具有电压泵和缓冲IC的ASIC芯片，所述板形成有用于与所述金属壳体结合的连接图案，从而将所述金属壳体结合到该连接图案上；以及

连接端子，所述连接端子形成在所述板的安装有所述金属壳体的部件侧上，从而与所述主PCB的连接焊盘连接。

22.根据权利要求21所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体具有柱形形状和长方体形形状中的任一种。

23.根据权利要求21所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体的一端部具有直线形状和通过向外弯曲该端部而形成的裙部形状中的任一种。

24.根据权利要求21所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板是从PCB、陶瓷板、FPCB和金属PCB的组中选择的任一种。

25.根据权利要求21所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体由从黄铜、铝和镍合金的组中选择的任一种制成。

26.根据权利要求21所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板形成有两到八个所述连接端子。

27.根据权利要求21所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板的声孔不形成在所述板的中央部分中，而形成在安装所述MEMS芯片的位置上。

28.根据权利要求27所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述壳体形成有用于收集外部声音的声孔，并在所述声孔的内侧和外侧上安装有附加的声音电阻器，从而使得所述电容传声器具有方向性。

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