CN201657309U - 一种硅麦克风 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种硅麦克风，包括外壳、基板、电容传感器以及放大器芯片；其具体结构为：外壳上设置有音孔，并粘接在基板上罩住整个基板；电容传感器两极由信号板和振动膜构成，两极之间带有空隙，空隙之间的夹层由半导体材料制造，并电气连接至放大器芯片和基板；本实用新型一种硅麦克风还包括一腔体片，所述电容传感器的电容部分与腔体片相连，所述腔体片与基板相粘接。本实用新型的优点在于：通过增加一个简单的腔体片，即可以实现对硅麦克风灵敏度和频率响应等参数的调整，结构简单，效果更好。

Description

一种硅麦克风

技术领域

本实用新型属于传声器领域，特别是涉及具有腔体片结构的硅麦克风。

背景技术

一支标准的电容麦克风包含一个信号板和振动膜。信号板粘在一个电极上，振动膜粘在另外一个电极上。信号板相对比较刚性并包含许多孔，以便于空气在信号板与振动膜之间流动。信号板与振动膜构成了电容器的平行的两极。作用于振动膜上的声压使其发生偏斜，从而引起电容器电容的变化。电子电路则根据电容的变化产生电信号。

随着MEMS技术的发展，采用MEMS装置(包括微型麦克风和其他种类的传感器)，运用了一系列用来制造微电子产品(如集成电路)的技术，使MEMS传感器被应用到包括助听器和移动电话上的麦克风，及应用于车辆上的压力传感器。目前生产的硅麦克风，都是由电容部分和放大器部分构成，如图1所示，电容部分直接粘接于基板上，并与放大器芯片电气连接。电容部分的灵敏度以及放大器部分的灵敏度都是固定的，因此做出的麦克风的灵敏度也是固定的。目前状况下，要调整硅麦克风的灵敏度，要么调整电容芯片的灵敏度，要么调整放大器的灵敏度，但就目前而言，两者的调整都是很难的。在这种状况下无法用简单的办法进行灵敏度和频率响应曲线的调整。

实用新型内容

本实用新型的目的，是提供一种具有更高性能的硅麦克风，以解决现有技术的硅麦克风中，电容芯片和放大器灵敏度难以调整的问题。

本实用新型的技术方案如下：一种硅麦克风，包括外壳、基板、电容传感器以及放大器芯片；

所述外壳上设置有音孔，并粘接在基板上罩住整个基板；

所述电容传感器为MEMS传感器，其两极由信号板和振动膜构成，两极之间带有空隙，空隙之间的夹层由半导体材料制造，并电气连接至放大器芯片和基板；

其特征在于：还包括一腔体片，所述MEMS传感器的电容部分与腔体片相连，所述腔体片与基板相粘接。

上述技术方案中，所述电容传感器为MEMS传感器。

上述技术方案中，所述腔体片多由半导体材料制成，优选采用硅和锗制成。

上述技术方案中，所述腔体片也可以由玻璃制成。

上述技术方案中，所述腔体片上开有孔，该孔为MEMS传感器提供了一个后腔，所述腔体片上孔的大小约等于MEMS传感器振动膜的直径。

上述技术方案中，所述腔体片上也可以不开孔。

上述技术方案中，所述基板可以是印刷电路板、陶瓷基板、半导体基板或柔性电路。

上述技术方案中，所述外壳可以是冲压钢板或铜之类的金属制成。

本实用新型的有益效果在于：通过增加一个简单的腔体片，即可以实现对硅麦克风灵敏度和频率响应等参数的调整，结构简单，效果更好。

附图说明

图1所示的是现有技术中硅麦克风结构示意图。

图2所示是本实用新型电容传感器的结构示意图。

图3是本实用新型有孔腔体片的示意图。

图4是本实用新型无孔腔体片的示意图。

图5是本实用新型的整体截面图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的技术方案做详细阐述。

本实用新型一种硅麦克风，包括外壳1、基板2、电容传感器3以及放大器芯片4；

所述外壳上设置有音孔5，并粘接在基板2上罩住整个基板；

所述电容传感器3两极由信号板6和振动膜7构成，两极之间带有空隙，空隙之间的夹层由半导体材料制造，并电气连接至放大器芯片4和基板2；

还包括一腔体片8，所述电容传感器3的电容部分与腔体片8相连，所述腔体片8与基板2相粘接。

本实用新型中的电容传感器3为SEMS传感器。如图2所示。其中，信号板和振动膜部分是运用集成电路生产工艺制造，构成了平行板电容器的中间带空隙的两极，空隙之间的夹层由半导体材料制造。

电容传感器3通过腔体片8被装在基板2上。在腔体片8与基板2之间涂有胶粘剂。腔体片2可以有两种设计。一种如图3所示，腔体片上开有孔9，该孔为MEMS传感器提供了一个后腔，此后腔在电声器件上是一个声学元件，后腔的大小及形状影响声音在腔体内的流动，进而影响硅麦克风的灵敏度及响应曲线。传感器后腔的大小主要取决于腔体片的深度和孔的大小。腔体片与基板的胶粘层的厚度也可能对其大小造成影响，后腔的大小可能会影响传感器的性能。例如，一支被用于麦克风的传感器，较大的后腔体，会降低在后腔体里空气的过度流动幅度，提高麦克风的灵敏度及信噪比，这也可能是存在于信号板和振动膜之间的空气造成的结果。一般来说，振动膜对声音做出反应，挤压、推动空气穿过信号板上的孔。随着空气穿过孔洞阻力的增加，其对振动膜的破坏作用也在增加，并伴随着灵敏度的下降。在信号板和振动膜之间形成的空隙，与后腔的空间相互对应。

当有外部压力(或者声压)产生时，振动膜7发生变动，导致振动膜7跟信号板6之间的间距发生变化，由此导致两者之间的电容量发生变化。而电容量的变化会转化为一个交变的电压信号产生。这个交变的电压信号就表征了输入的外部压力(或者声压)，这就是电容传感器的工作原理。

腔体片还可以设计为如图4所示的无孔型。这个时候它的作用也可能转化，比如它可以使电容传感器与放大器芯片电气连接的金线的形状更加流畅，提高制造工艺的一致性。此种腔体片也是用粘接材料粘接到基板的一端。粘接材料可以是RTV封口胶或其他种类的柔韧胶，或其他合适的粘接材料。用其他芯片粘接材料将腔体片粘接到基板上，但是要保证与腔体片之间的连接的密封性。

腔体片可能是半导体材料如硅，锗等半导体材料或者其他材料。另外，腔体片也可能由玻璃等适合的材料制成。制作该腔体片的材料应能够承受封装半导体产品的可靠性温度(260℃以上)。腔体片的外形可以有多种形状，如多边形，圆形等。

如图5所示，MEMS传感器及腔体片安装在一个样板组件上。这个组件成为一个基板，这个基板可能是印刷电路板，陶瓷基板，半导体基板，柔性电路，或者其他种类的基板。腔体片可能被封口胶粘结在基板上。封口胶可以是RTV硅封口胶、环氧胶及其他胶类物质，其他任何用来粘帖半导体芯片到基板上的方法都是有可能的。与如图1所示的电容传感器直接与基板粘结在一起的系统相比，该系统增加了后腔的设计。随着后腔的变化，传感器的性能也随之变化了，结合传感器其他部分的设计来选择腔体片的尺寸可以使不同的性能参数达到最佳的数值。电容传感器通过焊线把电气连接到放大器芯片和基板上。另外一个或多个电子部件都可以被粘接或电气连接到基板上。用一个金属外壳把传感器等器件罩住，外壳本身也粘接在基板上。在实用新型中，通过金属外壳上的音孔5接收声音信号进入并到达MEMS传感器的缝隙，引起MEMS传感器上电容的振动膜变形。外壳可以由如冲压钢板或铜之类的金属制成，也可以由其他材料制成，本实用新型采用金属外壳。外壳可以为传感器提供保护，并且用锡膏焊接到基板上。此种结构可以避免电磁干扰和其他的信号干扰，不排除其他的组件配置也可以有此作用。

虽然我们描述的实例是电容传感器，但是腔体片同样可以被应用于其他类型的传感器。如，压电或压阻式传感器可能构成振动膜并应用在后腔体技术上。后腔体的形状和尺寸也可能会影响压电或压阻式传感器的性能。类似于与本发明一致的腔体片，可能会被用来加强传感器的性能。

传感器及应用在本发明里的布局安排上有很多的优势。发明中的传感器拥有易控制的腔体片的调整的后腔体部分。对电声产品，尤其是本实用新型来说，后腔体布局和利用腔体片调整的后腔体布局对产品的声学特性十分重要，它会影响到灵敏度和频率响应。在某些实例中，带有腔体片的麦克风的灵敏度一般会比没有腔体片的麦克风高。

Claims (9)

1.一种硅麦克风，包括外壳、基板、电容传感器以及放大器芯片；

所述外壳上设置有音孔，并粘接在基板上罩住整个基板；

所述电容传感器两极由信号板和振动膜构成，两极之间带有空隙，空隙之间的夹层由半导体材料制造，并电气连接至放大器芯片和基板；

其特征在于：还包括一腔体片，所述电容传感器的电容部分与腔体片相连，所述腔体片与基板相粘接。

2.根据权利要求1所述的一种硅麦克风，其特征在于：所述电容传感器为MEMS传感器。

3.根据权利要求1所述的一种硅麦克风，其特征在于：所述腔体片由硅或锗半导体材料制成。

4.根据权利要求1所述的一种硅麦克风，其特征在于：所述腔体片由玻璃材料制成。

5.根据权利要求1所述的一种硅麦克风，其特征在于：所述腔体片上开有孔，该孔为MEMS传感器提供了一个后腔。

6.根据权利要求4所述的一种硅麦克风，其特征在于：所述腔体片上孔的大小等于MEMS传感器振动膜的直径。

7.根据权利要求1所述的一种硅麦克风，其特征在于：所述腔体片上不开孔。

8.根据权利要求1所述的一种硅麦克风，其特征在于：所述基板可以是印刷电路板、陶瓷基板、半导体基板或柔性电路。

9.根据权利要求1所述的一种硅麦克风，其特征在于：所述外壳可以是冲压钢板或铜金属制成。 

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