CN203446027U

CN203446027U - Mems麦克风及电子设备

Info

Publication number: CN203446027U
Application number: CN201320568582.4U
Authority: CN
Inventors: 万景明
Original assignee: Shandong Gettop Acoustic Co Ltd
Current assignee: Gettop Acoustic Co Ltd
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2013-09-13
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2023-09-13

Abstract

本实用新型提供了一种MEMS麦克风及电子设备，其中，MEMS麦克风包括：内置于外壳与第一印刷电路板、第二印刷电路板密封连结所形成的腔体中的集成电路芯片、MEMS芯片；振膜设置于所述MEMS芯片上；所述集成电路芯片和MEMS芯片固定在所述第一印刷电路板上并通过金属线实现三者电连接；所述第一印刷电路板与第二印刷电路板通过支撑连接件进行电连接；音孔设置于所述第一印刷电路板上；所述第一印刷电路板和第二印刷电路板的外部均设置有焊盘。本实用新型提供的MEMS麦克风，利用设置的两个印刷电路板，不仅可以与应用电子设备进行双面贴合，而且提高了前进音MEMS麦克风的灵敏度和信噪比。

Description

MEMS麦克风及电子设备

技术领域

本实用新型涉及麦克风技术领域，特别地，涉及一种MEMS麦克风及电子设备。

背景技术

MEMS麦克风是采用微机电系统（Microelectromechanical Systems，MEMS）工艺制作的Microphone。这种新型麦克风内含两个芯片：MEMS芯片和专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）芯片，两枚芯片封装在一个表面贴装器件封装体中。MEMS芯片包括一个刚性穿孔背电极和一片用作电容器的弹性硅膜。该弹性硅膜将声波转换为电容变化。ASIC芯片用于检测电容变化，并将其转换为电信号输出。

现有的MEMS麦克风分前进音和零高度两种结构。参照图1示出了现有技术前进音MEMS麦克风的结构示意图，包括：印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）1、MEMS芯片2、ASIC芯片5、振膜10、麦克风外壳8、音孔11。其中，麦克风外壳8与印刷电路板1通过密封胶9进行密封形成腔体，腔体内部设置ASIC芯片5和MEMS芯片2。ASIC芯片5通过固定胶6粘接在印刷电路板1上，并通过封装胶7进行封装。MEMS芯片2通过MEMS片封装胶3固定在印刷电路板1上。MEMS芯片2上设置有振膜10，内部设置有腔体13。ASIC芯片5、MEMS芯片2和印刷电路板1通过金线4实现三者的电连接，将信号送到印刷电路板1上然后输出。进音孔11设置在麦克风外壳8上，当麦克风与应用产品贴合后，相对于MEMS麦克风的PCB，声音只能从前方进音，所以称之为前进音MEMS麦克风。

由于MEMS麦克风的声音灵敏度与前腔、背腔的大小有关，背腔越小，声音的阻尼越大，灵敏度就越小。相反，背腔越大，声音的阻尼越小，灵敏度越高。现有的前进音MEMS麦克风的进音孔开设于麦克风外壳8上，与进音孔11连通的腔体12为前腔，密封在MEMS芯片中的腔体13为背腔，背腔13相对前腔12较小，所以现有的前进音MEMS麦克风的声音灵敏度不高。

图2示出了现有技术零高度MEMS麦克风的结构示意图，与图1所示的前进音MEMS麦克风相比，大部分结构和部件都相同，唯一区别在于：零高度MEMS麦克风的进音孔11开设在印刷电路板1上。

现有零高度MEMS麦克风的PCB与应用产品的PCB贴合后，MEMS芯片的腔体13与进音孔11连通，称为前腔。剩余密封腔体12则为背腔，背腔12相对前腔13较大，声音阻尼较小，所以灵敏度较高。然而，现有的零高度MEMS麦克风虽然具有较高的灵敏度，但其与产品结合时，只能通过印刷电路板1与产品的PCB板贴合，从MEMS麦克风PCB的后方进音，产品的使用灵活度不高。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种MEMS麦克风，既能实现前进音又具备高灵敏度、高信噪比。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种MEMS麦克风，包括：内置于外壳与第一印刷电路板、第二印刷电路板密封连接所形成的腔体中的集成电路芯片、MEMS芯片；上述MEMS芯片设有振膜，内部设有腔体；上述集成电路芯片和MEMS芯片固定在上述第一印刷电路板上并通过金属线实现三者电连接；上述第一印刷电路板与第二印刷电路板通过支撑连接件进行电连接；音孔设置于上述第一印刷电路板上。

优选的，上述外壳为环状凹槽结构。

优选的，上述支撑连接件是内部嵌有导电材料的绝缘制品。

优选的，上述第一印刷电路板的进音孔设置于正对上述MEMS芯片的腔体位置。

优选的，上述MEMS麦克风还包括：覆盖在上述MEMS芯片上方的保护罩，上述保护罩的顶部与上述振膜保持一定距离，上述保护罩的底部与上述第一印刷电路板固定连接。

优选的，上述保护罩的顶部开设有一凹槽。

优选的，在上述MEMS芯片与上述第一印刷电路板之间设有包含透气孔的垫片。

优选的，在上述振膜的上方设置有保护线。

优选的，上述第一印刷电路板的进音孔设置于偏离上述MEMS芯片的位置，通过一个隧道式长孔与上述MEMS芯片的腔体连通。

另一方面，还提供了一种电子设备，包括电子设备本体和贴合在该电子设备本体的印刷电路板上的麦克风，上述麦克风为上述任一所述的MEMS麦克风。

与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下优点：

本实用新型MEMS麦克风实施例中，设置有两块印刷电路板，用户可以利用第一印刷电路板与应用产品贴合，也可以利用第二印刷电路板与应用产品贴合，为注重空间的应用产品提供了更加灵活的MEMS麦克风设置方式。同时，进音孔设置于第一印刷电路板上，利用第二印刷电路板与应用产品的PCB贴合，既能实现前进音，又具备零高度MEMS麦克风具有的高信噪比、高灵敏度，即同时具备现有技术前进音产品和零高度产品的优点。

附图说明

图1是现有技术前进音MEMS麦克风的结构示意图；

图2是现有技术零高度MEMS麦克风的结构示意图；

图3是本实用新型MEMS麦克风实施例一的结构示意图；

图4是本实用新型MEMS麦克风实施例一中支撑连接件的俯视图；

图5是本实用新型MEMS麦克风实施例一俯视图；

图6是本实用新型MEMS麦克风实施例二的结构示意图；

图7-1是本实用新型MEMS麦克风实施例二的保护罩实施例一的剖视图；

图7-2是图7-1所示保护罩实施例一的俯视图；

图8-1是本实用新型MEMS麦克风实施例二的保护罩实施例二的剖视图；

图8-2是图8-1所示保护罩实施例二的俯视图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参照图3所示的本实用新型MEMS麦克风实施例一的结构示意图，本实用新型提供的MEMS麦克风包括：外壳22、第一印刷电路板1、第二印刷电路板20、MEMS芯片2、ASIC芯片5、振膜10、进音孔11、焊盘23、支撑接连件21。

其中，外壳22与第一印刷电路板1、第二印刷电路板20密封连接形成腔体，内置ASIC芯片5和MEMS芯片2。在上述腔体内部，ASIC芯片5通过固定胶6粘接在第一印刷电路板1上，并通过封装胶7进行封装。MEMS芯片2通过MEMS片封装胶3固定在第一印刷电路板1上。MEMS芯片2上设置有振膜10，内部设有腔体13。ASIC芯片5、MEMS芯片2和第一印刷电路板1通过金属线4实现三者的电连接，将信号送到第一印刷电路板1上然后输出。第一印刷电路板1和第二印刷电路板20之间采用支撑连接件21进行电连接。支撑连接件21也位于上述腔体内部。进音孔11设置于第一印刷电路板1上。

第一印刷电路板1和第二印刷电路板20上均设置有焊盘23。通过焊盘23可以将本实用新型MEMS麦克风实施例一与应用产品结合在一起，具体实施方式为：通过焊盘23将MEMS麦克风的印刷电路板与应用产品的PCB焊接在一起。

本实施例一中，支撑两个印刷电路板并实现二者电连接的支撑连接件21可以采用内部镶嵌有导电材料的绝缘制品，如内部镶嵌有金属的塑料制品等。图4示出了本实用新型MEMS麦克风实施例一的支撑连接件的俯视图，为装配方便，支撑连接件21可以设计成镶嵌有导电材料210的环状绝缘制品。

金属线4可以是金、银、铜等金属线。考虑到焊接的牢固程度，本实用新型实施例优选采用金线。

优选的，外壳22为环状凹槽结构，还可以依据MEMS麦克风的形状要求，设计为方形环状凹槽结构、圆形环状凹槽结构或椭圆形环状凹槽结构等。如图5所示MEMS麦克风实施例一俯视图，第一印刷电路板1内置于外壳22的凹槽内，印刷电路板1的边缘被外壳22包封。印刷电路板1与外壳22的边缘连接处可以采用密封胶进行密封，也可以采用锡膏进行密封。同样，第二印刷电路板20也采用同样的方式与外壳20连接。本实用新型外壳实施例采用环状凹槽结构，更利于两个印刷电路板与外壳之间的密封连接。

本实用新型MEMS麦克风实施例一包括两个印刷电路板，两个印刷电路板之间采用支撑连接件进行电连接，并且每个印刷电路板上都设置有焊盘，通过焊盘可以将麦克风的印刷电路板与应用产品的印刷电路板焊接在一起。可见，采用本实用新型MEMS麦克风既可以将第一印刷电路板与应用产品焊接在一起，也可以将第二印刷电路板与应用产品的印刷电路板焊接在一起。

当第一印刷电路板与应用产品焊接在一起时，该麦克风为零高度MEMS麦克风。与现有技术中的零高度MEMS麦克风类似，可以通过第一印刷电路板安装在应用产品PCB下。

当第二印刷电路板与应用产品焊接在一起时，声音是从应用产品PCB的前方进音，即设置有进音孔11的第一印刷电路板1是朝向外部的，具有前进音MEMS麦克风的特点。此时，与进音孔11连接的MEMS芯片内部的腔体13为前腔。对应的，两个印刷电路板与外壳密封连接所形成的腔体除去ASIC芯片5、MEMS芯片2占用空间剩余的密闭腔体12称之为背腔12。背腔12要比前腔13的容积大很多，所以声音的灵敏度较高、信噪比较高，具备零高度MEMS麦克风的特点。因而本实用新型MEMS麦克风实施例一既具备前进音的特点又具备零高度MEMS麦克风所具有的高灵敏度、高信噪比的优点，比现有技术前进音MEMS麦克风的灵敏度明显提高。

另外，本实用新型还提供了MEMS麦克风优选实施例，参照图6所示的MEMS麦克风实施例二的结构示意图。MEMS麦克风实施例二在图3至图5所示的MEMS麦克风实施例一的基础上，在MEMES芯片2的上方增设了保护罩24。

具体地，保护罩24覆盖在MEMS芯片2上方，同时也覆盖在振膜10的上方，保护罩24的顶部与振膜10保持一定距离，保护罩24的底部与第一印刷电路板1固定连接。

图7示出了保护罩24实施例一的结构示意图，其中，图7-1为保护罩实施例一的剖视图，图7-2为保护罩实施例一的俯视图。保护罩为方形凹槽结构，用于保护振膜10。

本实用新型保护罩实施例的用途在于：在较大声压或气压下，振膜10发生较大形变，覆盖在振膜10上方的保护罩24可以防止振膜10发生过度形变或破损形变，即振膜10仅能在一定范围内形变，若超出此范围则触碰保护罩的顶部且被保护罩限制，通过这种方式保护振膜。

图8示出了保护罩24实施例二的结构示意图，其中，图8-1为保护罩实施例二的剖视图，图8-2为保护罩实施例二的俯视图。本实施例提供的保护罩在顶部内侧设置有凹槽240，当保护罩24覆盖于MEMS芯片2上方时，该凹槽240的位置与进音孔11的位置相对。凹槽240的形状可以为方形、弧形等形状，也可以是有些小孔洞的网状结构。

本实施例中，增加凹槽240的作用在于：确保振膜10在振动过程中不会碰触到保护罩24的表面，保证振膜10正常工作。同时，凹槽240的设置有利于保障振膜10上方空气的流动性，降低声阻，从而减小麦克风的信号失真。

在本实用新型上述实施例中，保护罩24的顶部与振膜10的垂直距离不超过50微米。优选的，保护罩24的顶端与振膜10的垂直距离保持在10~30微米之间。保护罩24可以采用金属材料制成，也可以采用非金属材料制成。

综上，本实用新型实施例采用固定在第一印刷电路板上的保护罩，覆盖在MEMS芯片上方，能够简单有效地保护MEMS芯片，减少MEMS芯片振膜的破损风险，提高MEMS麦克风的可靠性，延长MEMS麦克风的使用寿命。

另外，本实用新型实施例也可以采用在振膜上方设置保护金线或者在MEMS芯片与第一印刷电路板之间设有包含透气孔的垫片的方式达到防止振膜损坏的目的。同时，也可以采用在第一印刷电路板上偏离MEMS芯片的位置设置进音孔，通过一个隧道式长孔将进音孔与MEMS芯片的腔体连通，进而达到保护振膜的目的。

本实用新型还提供一种应用上述任一MEMS麦克风实施例的电子设备，包括电子设备本体和贴合在该电子设备本体的PCB上的任一上述MEMS麦克风实施例。上述电子设备本体包括：手机、数码相机、笔记本电脑、个人数字助理、MP3播放器、耳机、助听器、汽车上的免提通话装置等。

可见，本实用新型实施例提供的MEMS麦克风具有非常广泛的用途，既可用于智慧型手机，也可用于消费类电子产品、笔记本电脑以及医疗设备，如助听器，还可应用于汽车行业，如免提通话装置。甚至是将其应用于工业领域，例如用声波传感器监控设备运转。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

以上对本实用新型所提供的一种MEMS麦克风及电子设备，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种MEMS麦克风，其特征在于，包括：内置于外壳与第一印刷电路板、第二印刷电路板密封连接所形成的腔体中的集成电路芯片、MEMS芯片；所述MEMS芯片设有振膜，内部设有腔体；所述集成电路芯片和MEMS芯片固定在所述第一印刷电路板上并通过金属线实现三者电连接；所述第一印刷电路板与第二印刷电路板通过支撑连接件进行电连接；音孔设置于所述第一印刷电路板上。

2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述外壳为环状凹槽结构。

3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述支撑连接件是内部嵌有导电材料的绝缘制品。

4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一印刷电路板的进音孔设置于正对所述MEMS芯片的腔体位置。

5.根据权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括：覆盖在所述MEMS芯片上方的保护罩，所述保护罩的顶部与所述振膜保持一定距离，所述保护罩的底部与所述第一印刷电路板固定连接。

6.根据权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述保护罩的顶部开设有一凹槽。

7.根据权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于，在所述MEMS芯片与所述第一印刷电路板之间设有包含透气孔的垫片。

8.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，在所述振膜的上方设置有保护线。

9.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一印刷电路板的进音孔设置于偏离所述MEMS芯片的位置，通过一个隧道式长孔与所述MEMS芯片的腔体连通。

10.一种电子设备，包括电子设备本体和贴合在所述电子设备本体的印刷电路板上的麦克风，其特征在于，所述麦克风为权利要求1至9任一所述的MEMS麦克风。