CN201042077Y - 硅电容麦克风 - Google Patents

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CN201042077Y CNU2007200225871U CN200720022587U CN201042077Y CN 201042077 Y CN201042077 Y CN 201042077Y CN U2007200225871 U CNU2007200225871 U CN U2007200225871U CN 200720022587 U CN200720022587 U CN 200720022587U CN 201042077 Y CN201042077 Y CN 201042077Y
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党茂强
王玉良
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Abstract

本实用新型公开了一种硅电容麦克风，包括一个外壳，所述外壳上设有能够透过声音的声孔；一个线路板；所述外壳和所述线路板结合成为一个空腔；所述线路板上安装有可以将声音信号转换为电信号的MEMS声学芯片和集成电路，所述线路板上位于所述MEMS声学芯片的侧部设置有独立的封闭声腔，所述封闭声腔和所述MEMS声学芯片的底部之间的线路板基体上设有连通二者的水平声道；侧面封闭声腔的设置，使MEMS声学芯片后腔的增大不再受线路板的限制，可大大提高MEMS声学芯片的声学性能；并且，这种设计不会增加线路板的厚度，并且降低了生产成本。

Description

硅电容麦克风
技术领域
本发明涉及一种麦克风，尤其是涉及一种具有新型封装结构的硅电容麦克风。
背景技术
近年来，随着手机、笔记本等电子产品体积不断减小、性能越来越高，也要求配套的电子零件的体积不断减小、性能和一致性提高。在这种背景下，作为重要零件之一的麦克风产品领域也推出了很多的新型产品，利用半导体制造加工技术而批量实现的硅电容麦克风为其中的代表产品。而硅电容麦克风中的关键设计内容为封装技术，而且封装所占用的成本比例较高，所以，最近也出现了很多关于硅电容麦克风封装技术的专利，例如美国专利No.US20020102004公开了一种名为“小型的硅电容麦克风及其制造方法(miniature siliconcondenser microphone and method for producing same)”的麦克风封装。附图6表示了专利No.US20020102004中公开的硅电容麦克风封装结构的剖视图。
如图6所示，硅电容麦克风包括一个外壳11，外壳11上有能够透过声音的声孔12，有一个线路板13，外壳11和线路板13结合成为一个空腔，线路板13上安装上MEMS(微机电系统)声学芯片14和集成电路15，MEMS声学芯片14和集成电路15可以共同将声音信号转化为电信号。这种设计的关键点在于，在MEMS声学芯片14下方的位置，线路板通过腐蚀等工艺作出一定的凹陷16。这种设计的优势在于增加了MEMS声学芯片14下方的空气空间(行业内通常称之为“后腔”，指声波遇到MEMS声学芯片以后，MEMS声学芯片后方的空间)，可以使硅电容麦克风的灵敏度更高，频响曲线更好。
然而，这种设计简单的通过MEMS声学芯片14下方的线路板凹陷16来增加后腔，对后腔增大的贡献非常有限，对性能提高的贡献也非常小；并且，这种设计将使得线路板的厚度大大增加，过多的增加了产品的高度，并且导致成本增加。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种不过多增加线路板的尺寸，却可以大幅增加MEMS声学芯片后腔体积的硅电容麦克风。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：硅电容麦克风，包括一个外壳，所述外壳上设有能够透过声音的声孔；一个线路板；所述外壳和所述线路板结合成为一个空腔；所述线路板上安装有可以将声音信号转换为电信号的MEMS声学芯片和集成电路，其中：
所述线路板上位于所述MEMS声学芯片的侧部设置有独立的封闭声腔，所述封闭声腔和所述MEMS声学芯片的底部之间的线路板基体上设有连通二者的水平声道。
作为一种优选的技术方案，所述封闭声腔为安装在所述线路板上表面的一个声腔帽与所述线路板结合而成，所述水平声道设置在所述线路板的内部并连通所述声腔和所述MEMS声学芯片。
作为一种优选的技术方案，所述封闭声腔为安装在所述线路板上表面的一个声腔帽与所述线路板结合而成，所述水平声道为设置在所述线路板上表面的凹陷，所述声腔帽和MEMS声学芯片侧面无间隙安装在所述线路板上表面的凹陷上，所述凹陷连通所述声腔和所述MEMS声学芯片。
作为一种改进，所述声腔帽为铜、铝等金属材料或者塑料、陶瓷等其它材料制作的槽形声腔帽。
作为一种优选的技术方案，所述封闭声腔为设置在所述线路板内的空腔。
作为一种改进，所述线路板包括第一线路板层、中间线路板层和第二线路板层，所述第二线路板层的上表面安装有MEMS声学芯片，所述MEMS声学芯片侧面的所述第二线路板层上设有镂空的声腔，所述声腔对应的所述第二线路板层上表面设有封闭所述声腔开口的顶层线路板，所述中间线路板层上设有连通所述密闭声腔和MEMS声学芯片的镂空的水平声道。
作为一种改进，所述线路板包括第一线路板层、中间线路板层和第二线路板层；所述第二线路板层的外边缘比所述外壳的内腔边缘略小，所述第一线路板层和所述中间线路板层的外边缘等于或大于所述外壳的外边缘；所述第二线路板层上设有供MEMS声学芯片穿过的安装孔，所述MEMS声学芯片在所述安装孔内周边密闭且安装在所述中间线路板层上，所述中间线路板层上设有镂空的密闭声腔，所述密闭声腔的部分作为连通所述声腔和所述MEMS声学芯片的水平声道。
所述线路板可以是树脂材料或者陶瓷材料制成。所述集成电路和所述MEMS声学芯片可以在一块半导体芯片上集成，并不影响本实用新型的设计主旨。
由于采用了上述技术方案，硅电容麦克风，包括一个外壳，所述外壳上设有能够透过声音的声孔；一个线路板；所述外壳和所述线路板结合成为一个空腔；所述线路板上安装有可以将声音信号转换为电信号的MEMS声学芯片和集成电路，所述线路板上位于所述MEMS声学芯片的侧部设置有独立的封闭声腔，所述封闭声腔和所述MEMS声学芯片的底部之间的线路板基体上设有连通二者的水平声道；侧面封闭声腔的设置，使MEMS声学芯片后腔的增大不再受线路板的限制，可大大提高MEMS声学芯片的声学性能；并且，这种设计不会增加线路板的厚度，并且降低了生产成本。
附图说明
图1是本实用新型实施例一的结构示意图；
图2是本实用新型实施例二的结构示意图；
图3是本实用新型实施例三的结构示意图；
图4是本实用新型实施例四的一种结构示意图；
图5是本实用新型实施例四的另一种结构示意图；
图6是背景技术的结构示意图。
具体实施方式
实施例一：如图1所示，硅麦克风100包括一个金属的方槽形外壳101，外壳101的上平面部有能够透过声音的声孔102，外壳101的下沿粘贴有线路板103，外壳101和线路板103结合成为一个立方形空腔，在空腔内部，线路板103上安装有可以将声音信号转换为电信号的MEMS(微机电系统)声学芯片104和模拟放大电路105。
线路板103是由三层双面的线路板(第二线路板层103a、中间线路板层103b和第一线路板层103c组成，MEMS(微机电系统)声学芯片104和模拟放大集成电路105都焊接在空腔内侧的第二线路板层103a上，第二线路板层103a上还粘结有一个方形的金属声腔帽107，金属声腔帽107和第二线路板层103a形成一个封闭的声腔108。第二线路板层103a设有两个孔分别为a1和a2，分别处于金属声腔帽107和MEMS(微机电系统)声学芯片104的下方；中间线路板层103b设有一个镂空的水平声道b1；在第二线路板层103a和中间线路板层103b结合在一起后，镂空的水平声道b1成为一个水平的声音通道，可以通过孔a1和a2连通声腔108和MEMS声学芯片104下方的空间，从而声腔108成为MEMS声学芯片后方的后腔。
在本实施例中，金属声腔帽、金属外壳、集成电路、MEMS声学芯片都可以通过导电胶连接到第二线路板层103a上，第二线路板层103a、中间线路板层103b和第一线路板层103c通过压合在一起形成一个声音通道，使得金属声腔帽和第二线路板层103a形成的声腔成为硅麦克风的后腔，硅麦克风的后腔得以大大增加，并且可以根据金属声腔帽的尺寸随意的调整。
实施例二：如图2所示，相对于实施例一，区别在于，去掉了第二线路板层103a，将MEMS声学芯片104和金属声腔帽107紧靠粘合在一起，安装在中间线路板层103b上，中间线路板层103b的镂空的水平声道b1成为水平声道连通MEMS声学芯片104下方的空间和声腔108，MEMS声学芯片104、金属声腔帽107和中间线路板层103b粘合紧密，保证声道的气密性。相对于实施例一，本实施例的线路板设计更为简单，高度更低。
实施例三：如图3所示，相对于实施例一，本实施例的区别在于，去掉金属声腔帽107，加大第二线路板层103a上的孔a2和中间线路板层103b上的镂空的水平声道b1，使用一块顶层线路板103d覆盖、粘贴在第二线路板层103a的孔a2上面，并且，将集成电路105焊接在顶层线路板103d上，并且，顶层线路板103d的部分边缘紧靠金属外壳101的内壁。采用这种结构，第二线路板层103a、中间线路板层103b、第一线路板层103c和顶层线路板103d共同围成的一个空间成为硅麦克风的后腔。而且，采用这种结构的硅麦克风外壳和线路板之间的机械连接强度更强，不容易产生外壳和线路板之间的切向移动；而且采用这种结构的硅麦克风线路板面积将一定程度上减小；而且，因为MEMS声学芯片上需要有金线(图中未示)将有关信息(电信号)传输到线路板上，一般设计认为影响硅麦克风高度的关键尺寸为MEMS声学芯片的高度，而本实施例将MEMS声学芯片放置在较低的一层线路板上，将集成电路放置在较高的一层线路板上，间接的降低了产品的高度。
实施例四：如图4所示，和实施例三的区别在于，本实施例去掉了第二线路板层103a，同时将顶层线路板103d的外围尺寸设计成和外壳101的内壁尺寸一致，从而顶层线路板103d可以安装在外壳101的内壁中，同时，顶层线路板103d上还设有一个孔，该孔尺寸和MEMS声学芯片的平面外围尺寸一致，从而MEMS声学芯片可以镶嵌在顶层线路板103d中并安装在中间线路板层103b上。相对于实施例三，本实施例产品的高度更低，机械结构更加牢度。同样的，也可以将顶层线路板103d的尺寸做成和103b一致，将金属外壳101安装在顶层线路板103d上，图5表现了这种产品结构。

Claims (8)

1.硅电容麦克风，包括一个外壳，所述外壳上设有能够透过声音的声孔；一个线路板；所述外壳和所述线路板结合成为一个空腔；所述线路板上安装有可以将声音信号转换为电信号的MEMS声学芯片和集成电路，其特征在于：
所述线路板上位于所述MEMS声学芯片的侧部设置有独立的封闭声腔，所述封闭声腔和所述MEMS声学芯片的底部之间的线路板基体上设有连通二者的水平声道。
2.如权利要求1所述的硅电容麦克风，其特征在于：所述封闭声腔为安装在所述线路板上表面的一个声腔帽与所述线路板结合而成，所述水平声道设置在所述线路板的内部并连通所述声腔和所述MEMS声学芯片。
3.如权利要求1所述的硅电容麦克风，其特征在于：所述封闭声腔为安装在所述线路板上表面的一个声腔帽与所述线路板结合而成，所述水平声道为设置在所述线路板上表面的凹陷，所述声腔帽和MEMS声学芯片侧面无间隙安装在所述线路板上表面的凹陷上，所述凹陷连通所述声腔和所述MEMS声学芯片。
4.如权利要求2或3所述的硅电容麦克风，其特征在于：所述声腔帽为金属材料、或者塑料材料、或者陶瓷材料制作的槽形声腔帽。
5.如权利要求1所述的硅电容麦克风，其特征在于：所述封闭声腔为设置在所述线路板内的空腔。
6.如权利要求5所述的硅电容麦克风，其特征在于：所述线路板包括第一线路板层、中间线路板层和第二线路板层，所述第二线路板层的上表面安装有MEMS声学芯片，所述MEMS声学芯片侧面的所述第二线路板层上设有镂空的声腔，所述声腔对应的所述第二线路板层上表面设有封闭所述声腔开口的顶层线路板，所述中间线路板层上设有连通所述密闭声腔和MEMS声学芯片的镂空的水平声道。
7.如权利要求5所述的硅电容麦克风，其特征在于：所述线路板包括第一线路板层、中间线路板层和第二线路板层；所述第二线路板层的外边缘比所述外壳的内腔边缘略小，所述第一线路板层和所述中间线路板层的外边缘等于或大于所述外壳的外边缘；所述第二线路板层上设有供MEMS声学芯片穿过的安装孔，所述MEMS声学芯片在所述安装孔内周边密闭且安装在所述中间线路板层上，所述中间线路板层上设有镂空的密闭声腔，所述密闭声腔的部分作为连通所述声腔和所述MEMS声学芯片的水平声道。
8.如权利要求1所述的硅电容麦克风，其特征在于：所述线路板为树脂材料或者陶瓷材料为基材的线路板。
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