CN201910913U - 具有附加背腔的硅电容式传声器 - Google Patents

具有附加背腔的硅电容式传声器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了具有附加背腔的硅电容式传声器，其包括：基板；腔筒，呈一面开口的筒形，开口面由粘着剂粘贴在所述基板，在筒内部形成附加背腔空间，在开口面的相反面形成音孔；MEMS芯片，覆盖所述腔筒的音孔，并且粘贴在所述腔筒的开口面的相反面，将从外部流入的音压变换成电信号；ASIC芯片，组装在所述基板，向所述MEMS芯片提供电源，放大所述MEMS芯片的电信号，并通过所述基板的连接端子进行输出；以及外壳。本实用新型的硅电容式传声器加大了MEMS芯片自身不足的背腔空间，因而具有能够提高灵敏度且改善THD(Total Harmonic Distortion)等噪声的效果。

Description

具有附加背腔的硅电容式传声器
技术领域
本实用新型涉及硅电容式传声器，更具体地是关于具有附加背腔的硅电容式传声器。
背景技术
通常，广泛用于移动通信终端或音响等的电容式传声器包括：偏置电压元件；形成随音压(sound pressure)而变化的电容器(C)的膜片/支撑板；以及，用于缓冲输出信号的场效应晶体管(JFET)。这种传统方式形成的电容式传声器以如下方式制造：在一个外壳内依次插入振动板、垫片、绝缘环、支撑板、导电环之后，最后安装已组装有电路元件的PCB后，将外壳的末端向PCB侧弯曲而完成装配体。
另一面，最近作为为实现微装置的集成化而使用的技术有利用精密加工(micromachining)的半导体加工技术。被称为微电子机械系统(MEMS：Micro Electro Mechanical System)的这种技术利用半导体工序特别是应用了集成电路技术的精密加工技术，能够制造μm单位的超小型传感器或驱动器及电动机械构造。利用这种精密加工技术制造的MEMS芯片传声器通过超精密微加工例如现有的振动板、垫片、绝缘环、支撑板、导电环等传动的传声器部件，实现小型化、高性能化、多功能化、集成化，具有能够提高稳定性及可靠性的优点。
图9是表示使用于硅电容式传声器的一般的MEMS芯片结构的例。参照图9，微电子机械系统(MEMS)芯片10成如下结构：在硅晶片14上利用MEMS技术形成支撑板13之后，隔着垫片12形成振动膜11。在支撑板13形成有音孔13a，支撑板的后面空间形成背腔。MEMS芯片10由通常的精密加工技术和半导体芯片制造技术而制造。
图10是表示利用MEMS芯片的现有硅电容式传声器的侧剖面图。参照 图10，现有的硅电容式传声器1以如下方式完成了装配：在PCB40上组装MEMS芯片10和专用半导体(ASIC)芯片20之后内置于形成有音孔30a的外壳30内。
但是，如图10所示，这种现有硅电容式传声器1的背腔15由MEMS芯片10形成，由于MEMS芯片10作为半导体芯片，其尺寸非常小，因而背腔15的空间变得极其狭小，因此由强回流(back stream)而产生空气阻力，使振动板的振动力下降，因此存在传声器的音质(灵敏度)下降的问题。
发明内容
本实用新型是为解决上述问题而提出，本实用新型的目的在于提供一种具有附加背腔的硅电容式传声器。
为达到以上目的，本实用新型的传声器的特征在于，包括：基板；腔筒，呈一面开口的筒形，开口面由粘着剂粘贴在所述基板，在筒内部形成附加背腔空间，在开口面的相反面形成音孔；MEMS芯片，覆盖所述腔筒的音孔，并且粘贴在所述腔筒的开口面的相反面，将从外部流入的音压变换成电信号；ASIC芯片，组装在所述基板，向所述MEMS芯片提供电源，放大所述MEMS芯片的电信号，并通过所述基板的连接端子进行输出；以及外壳，呈一面开口的筒形，开口面与所述基板连接，在内部形成用于容纳所述腔筒和MEMS芯片和ASIC芯片的容纳空间，并屏蔽外部噪音。
在所述基板或所述外壳中的一侧或两侧上形成音孔，所述腔筒呈四方筒或圆筒，且在开口面向外侧形成突缘部。
所述基板是PCB、玻璃板、金属板、陶瓷板、塑料系列板、树脂板中的一种，所述粘着剂选择使用非导电性或导电性中的一种，所述粘着剂是硅系列或环氧系列、金属焊料(solder)中的一种。
本实用新型由于在MEMS芯片的下部具有形成附加背腔的腔筒，因此加大了MEMS芯片自身的不足的背腔空间，从而具有能够提高灵敏度且改善THD(Total Harmonic Distortion)等噪声的效果。
附图说明
图1是表示根据本实用新型制造硅电容式传声器的步骤的顺序图。
图2是根据本实用新型制造的具有附加背腔的硅电容式传声器的分解立体。
图3是根据本实用新型制造的具有附加背腔的硅电容式传声器的结合剖面图。
图4是表示本实用新型的四方筒形的附加背腔结构的例。
图5是表示本实用新型圆筒形附加背腔结构的例。
图6是表示本实用新型形成有突缘部的四方筒形附加背腔结构的例。
图7是表示本实用新型形成有突缘部的圆筒形附加背腔结构的例。
图8是形成有突缘部的背腔结构的硅电容式传声器的结合剖面图。
图9是表示使用于硅电容式传声器的一般的MEMS芯片结构的例。
图10是表示利用MEMS芯片而制成的现有硅电容式传声器的侧剖面图。
附图标记说明
10：MEMS芯片，20：ASIC，
102：基板，104：腔筒，
104a：贯通孔，104b：突缘部，
104c：附加背腔，106：外壳，
106a：音孔108，110：粘着剂
112：连接端子
具体实施方式
通过以下说明的本实用新型的优选实施例而进一步明确根据本实用新型和本实用新型的实施而达到的技术课题。本实用新型的实施例仅仅是为了说明本实用新型而举出，并不限制本实用新型的范围。
图1是表示根据本实用新型制造硅电容式传声器的步骤的顺序图。
如图1所示，制造本实用新型的具有附加背腔的硅电容式传声器的步骤包括：步骤S1，准备基板；步骤S2，准备腔筒；步骤S3，在基板涂敷粘着剂后利用装配装置装配腔筒；步骤S4，以规定温度硬化粘贴腔筒的粘着剂；步骤S5，准备MEMS芯片；步骤S6，在腔筒上涂敷粘着剂之后，利用装配装置装配MEMS芯片；步骤S7，以规定温度硬化粘贴MEMS芯片的粘着剂；步骤S8，组装ASIC；步骤S9，粘合组装有部件的基板和外壳。
图2是根据本实用新型制造的具有附加背腔的硅电容式传声器的分解立体图，图3是根据本实用新型制造的具有附加背腔的硅电容式传声器的结合剖面图。
如图2及图3所示，根据本实用新型制造的具有附加背腔的硅电容式传声器100具有如下结构：用粘着剂108在形成有连接端子112和布线的PCB基板102上粘贴用于形成附加的背腔104c的腔筒104之后，用粘着剂i08在腔筒104上粘贴MEMS芯片10，用粘着剂110在PCB基板102上粘贴外壳106。此时，用于驱动MEMS芯片10的电信号的专用半导体(ASIC)芯片20也被PCB组装在基板102上。
腔筒104用于加大MEMS芯片10自身的不足的背腔15空间而提高灵敏度并改善THD(Total Harmonic Distortion)等噪声，呈一面开口的四方筒形或圆筒形，在开方面的相反面形成有用于连通由MEMS芯片10形成的背腔15和附加背腔104c的贯通孔104a。另外，虽然没有图示，但在腔筒104上形成有用于向专用半导体芯片20传输MEMS芯片10的电信号的电配线。因此，作为声音元件的MEMS芯片10介由自身的背腔15和附加背腔104c而加大了腔内空间，从而能够解除因振动板的振动力下降所产生的低灵敏度，该振动板的振动力下降是因由MEMS芯片的背腔(back chamber)不足而引起强回流(back stream)所产生的空气阻力所引发的。
MEMS芯片10由粘着剂10粘贴在腔筒104上，ASIC芯片20组装于基板102之后，外壳106由粘着剂110与基板102结合，从而装配完成硅电容式传声器。
外壳106是在内部形成有用于容纳部件的空间的一面开口的筒形，在开 口面的相反面形成有用于使外部声音流入的音孔106a，在PCB基板102粘贴外壳106的方法如下：在形成于PCB基板102的布线上布置由金属制成的外壳106之后，通过焊接或利用环氧树脂等粘着剂110粘合外壳106和PCB基板102。
图4是表示本实用新型的四方筒形的附加背腔结构的实施例，图5是表示本实用新型圆筒形附加背腔结构的实施例。
如图4及图5所示，本实用新型的形成附加背腔104c的腔筒104可以为四方筒或圆筒，在四方筒或圆筒的上侧形成有贯通孔104a，该贯通孔104a用于形成与通过粘贴MEMS芯片10而形成的背腔15连通的通道。
这样，在组装有介由腔筒104而具有附加背腔104c的MEMS芯片10和专用半导体芯片20的PCB基板102上，通过粘贴各种形状的外壳106，从而能够制造各种形状的硅电容式传声器。
图6是表示本实用新型形成有突缘部的四方筒形附加背腔结构的实施例，图7是表示本实用新型形成有突缘部的圆筒形附加背腔结构的实施例，图8是形成突缘部的背腔结构的硅电容式传声器的结合剖面图。
参照图6至图8，如图6及图7所示，本实用新型的用于形成附加背腔104c的气筒104可以是形成有突缘部104b的四方筒或圆筒形，在形成有突缘部的四方筒或圆筒的上侧上形成有贯通孔104a，该贯通孔104a用于形成与通过粘贴MEMS芯片10而形成的背腔15连通的通道。
这样，在组装有介由形成有突缘部的腔筒104而具有附加背腔104c的MEMS芯片10和专用半导体芯片20的PCB基板102上，通过粘贴各种形状的外壳106，从而能够制造各种形状的硅电容式传声器。
上述中，虽然参照本实用新型的优选实施例而进行了说明，但对本技术领域的技术人员而言，在不脱离权利要求书所记载的本实用新型的主旨及领域的范围内，能够对本实用新型进行各种修改及变更。

Claims (6)

1.一种具有附加背腔的硅电容式传声器，包括：
基板；
腔筒，呈一面开口的筒形，开口面由粘着剂粘贴在所述基板，在筒内部形成附加背腔空间，在开口面的相反面形成贯通孔；
MEMS芯片，覆盖所述腔筒的贯通孔，并且粘贴在所述腔筒的开口面的相反面，将从外部流入的音压变换成电信号；
ASIC芯片，组装在所述基板，向所述MEMS芯片提供电源，放大所述MEMS芯片的电信号，并通过所述基板的连接端子进行输出；及
外壳，呈一面开口的筒形，开口面与所述基板连接，在内部形成用于容纳所述腔筒和MEMS芯片和ASIC芯片的容纳空间，并屏蔽外部噪音。
2.权利要求1所述的具有附加背腔的硅电容式传声器，其特征在于，在所述基板或所述外壳中的一侧或两侧上形成音孔。
3.权利要求1所述的具有附加背腔的硅电容式传声器，其特征在于，在所述腔筒为四方筒或圆筒，且在开口面向外侧形成突缘部。
4.权利要求1所述的具有附加背腔的硅电容式传声器，其特征在于，所述基板是PCB、玻璃板、金属板、陶瓷板、塑料系列板、树脂板中的一种。
5.权利要求1所述的具有附加背腔的硅电容式传声器，其特征在于，所述粘着剂选择使用非导电性或导电性中的一种。
6.权利要求1所述的具有附加背腔的硅电容式传声器，其特征在于，所述粘着剂是硅系列或环氧系列、金属焊料中的一种。 
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