CN203446028U - Mems麦克风及电子设备 - Google Patents
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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：外壳、印刷电路板，以及置于所述外壳与所述印刷电路板密封连接形成的腔体中的MEMS芯片、专用集成电路芯片、设置于所述MEMS芯片上的振膜，所述外壳的表面开设有凹腔，该凹腔的侧壁开设有若干进音孔。本实用新型提供了的MEMS麦克风，具有很好的防静电功能，同时具有较强的抗吹击能力，提高了MEMS麦克风的可靠性，延长了MEMS麦克风的使用寿命。
Description
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(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。
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。
现有技术中，前进音MEMS麦克风的进音孔一般为直接开设在MEMS麦克风外壳的表面，形状为开口面积较大的圆孔。MEMS麦克风与应用产品贴装后，进音孔一般暴露在外面。技术人员在对现有技术的前进音MEMS麦克风成品进行静电放电（Electrostatic Discharge，ESD）测试时，发现经常有静电通过音孔进入腔体内部，造成内部芯片的电性能损伤。
总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是：如何能够阻止静电通过音孔损坏MEMS麦克风内部的芯片。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种MEMS麦克风及电子设备，有效阻止静电通过进音孔进入MEMS麦克风内部，保护MEMS麦克风内部的电子元件，延长MEMS麦克风的使用寿命。
为了解决上述问题，一方面提供了一种MEMS麦克风，包括：外壳、印刷电路板，以及置于所述外壳与所述印刷电路板密封连接形成的腔体中的MEMS芯片、专用集成电路芯片、设置于所述MEMS芯片上的振膜，所述外壳的表面开设有凹腔，该凹腔的侧壁开设有若干进音孔。
优选的，所述凹腔的横截面为圆弧形。
优选的，所述凹腔的横截面为梯形。
优选的，所述进音孔为横向孔。
优选的，所述进音孔为纵向孔。
优选的，所述进音孔的大小、形状、位置可调。
优选的，所述外壳及凹腔均采用金属材料制成。
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所述电子设备本体的印刷电路板上的麦克风，所述麦克风为上述任一所述的MEMS麦克风。
优选的，所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。
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：本实用新型采用凹腔式音孔设计，结构设计简单、加工方便，不仅具有防静电作用，而且抗气压吹击能力比较强，能有效保护MEMS芯片振膜，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，通过调节凹腔侧壁上的音孔数量、形状、大小及位置，还可以调节麦克风的频率响应，拓宽音频响应区域。
附图说明
图1是现有技术MEMS麦克风的结构示意图；
图2是本实用新型MEMS麦克风外壳实施例一的剖视图；
图3是本实用新型MEMS麦克风外壳实施例一的俯视图；
图4是本实用新型MEMS麦克风的频响曲线。
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。
本实用新型实施例提供了一种前进音MEMS麦克风，与图1所示的现有技术前进音MEMS麦克风的区别在于:开设在外壳上的进音孔的设计不同。因此，下述内容主要对麦克风外壳上的进音孔进行详细描述，其他组成部分与现有技术前进音MEMS麦克风的对应部分相同，此处不再赘述。
参照图2，示出了本实用新型MEMES麦克风外壳实施例一的结构示意图，图3为其俯视图。本实施例中，麦克风外壳20的表面上开设有凹腔21，该凹腔的侧壁开设有若干小孔或缝隙，形成进音孔。凹腔21的横截面可以呈梯型、圆弧形等形状。进音孔可以沿侧壁纵向开设，即与凹腔底部呈45°至90°夹角，也可以在侧壁上沿凹腔底部方向横向开设，即与凹腔底部呈0°至45°夹角。麦克风外壳和凹腔均采用金属材料制成。
本实用新型实施例中，进音孔开设在凹腔侧壁上，不会使MEMS内部的电子元件直接暴露在空气中。当有人体静电或其他设备本身所带静电通过麦克风释放时，静电只会通过凹腔的侧壁释放，而不会直接作用于麦克风内部的电子元件，故而有效避免静电对麦克风腔体内部的电子元件造成电性能损伤。
另外，上述音孔设计还有效提高了MEMES麦克风的抗吹击能力。技术人员分别选取了10件本实用新型提供的前进音MEMES麦克风和图1所示的现有技术前进音MEMS麦克风作为实验样品进行测试。实验方法为：采用风枪对着MEMS麦克风的音孔正面吹击，调整风枪气压、风枪出风口与音孔的距离，依次对上述各样品进行吹击，查看MEMES麦克风内的振膜有无破损。表一为测试结果。
表一
从表一可以看出：对于现有前进音MEMS麦克风，风枪在距离音孔2厘米处、施加0.4MPa的情况下，已有2件振膜破损，而在同样距离对现有前进音MEMS麦克风施加0.5MPa，10件麦克风中就有7件振膜损坏。而本实用新型提供的MEMS麦克风在同样测试条件下无一件破损。可见，本实用新型提供的MEMS麦克风能够有效保护MEMS芯片的振膜，具有较强的抗吹击能力。
另外，参见图4所示的频响曲线对比图，可以清楚地看到本实用新型音孔设计对频响曲线的影响。其中，黑色曲线显示了现有前进音MEMS麦克风对不同音频的灵敏度响应，灰色曲线显示了本实用新型提供的前进音MEMS麦克风对不同音频的灵敏度响应。由于MEMS芯片的固有特点，由赫姆霍兹共振效应引起的谐振峰无法避免，本实用新型采用的凹腔式进音孔可以起到增加声音阻尼的作用。从图4上可以很明显地看到10KHz之后的曲线变化，随着声音频率的提高，凹腔式进音孔的声阻提高，消耗的能量变大，可以将高频处的曲线下拉，将谐振峰向更高频率推移，使其远离我们的听觉敏感频域，而这种变化可以通过改变凹腔上开设的进音孔的数量、形状、大小及位置来调控。因而，通过本实用新型提供的凹腔式进音孔，可以使MEMS麦克风高频曲线处平整，实现较宽范围内的曲线平滑。由此可知，可以通过调整凹腔侧壁进音孔制作宽频的MEMS麦克风，满足市场对宽频MEMS麦克风的要求。
对应的，本实用新型还提了一种电子设备，包括电子设备本体和贴装在该电子设备本体的印刷电路板上的麦克风。上述麦克风为本实用新型上述任一实施例所述的MEMS麦克风。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。
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麦克风及贴装该MEMS麦克风的电子设备，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 (9)
1.一种MEMS麦克风，包括：外壳、印刷电路板，以及置于所述外壳与所述印刷电路板密封连接形成的腔体中的MEMS芯片、专用集成电路芯片、设置于所述MEMS芯片上的振膜，其特征在于，所述外壳的表面开设有凹腔，该凹腔的侧壁开设有若干进音孔。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述凹腔的横截面为圆弧形。
3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述凹腔的横截面为梯形。
4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述进音孔为横向孔。
5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述进音孔为纵向孔。
6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述进音孔的大小、形状、位置可调。
7.根据权利要求1至6任一所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述外壳及凹腔均采用金属材料制成。
8.一种电子设备，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7任一所述的MEMS麦克风。
9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所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。
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