CN204014055U - Mems麦克风 - Google Patents

Abstract

一种MEMS麦克风包括：印刷电路基板；MEMS芯片，与所述印刷电路基板结合，并具有MEMS内部空间；以及壳体，与所述印刷电路基板结合，容纳所述MEMS芯片，并形成与外部空间分离开的内部空间，其中所述壳体是包括内壳体和外壳体的复式壳体，中间声通道空间被形成在所述内壳体和所述外壳体之间，并且所述印刷电路基板包括基板声通道，该基板声通道将所述中间声通道空间连接到所述MEMS芯片的MEMS内部空间，使得穿过所述声孔的外部声音在穿过所述中间声通道空间之后进入所述MEMS芯片的MEMS内部空间。

Description

MEMS麦克风

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年6月27日在韩国知识产权局递交的第10-2013-0074918号韩国专利申请的利益，其公开内容全部通过引用合并于此。

技术领域

本实用新型的一个或更多个实施例涉及一种微机电系统(MEMS)麦克风，并且更具体地，涉及一种通过提供足够的背腔空间而具有提高的声学特性的MEMS麦克风。

背景技术

在移动通信终端中必需使用麦克风。传统的电容式麦克风包括隔膜、背板和结型栅场效应晶体管(JFET)。隔膜和背板形成电容C，电容C的电容量根据声压而改变，并且JFET对输出信号进行缓冲。

传统的电容式麦克风的制造通过在顺序地将振动片(隔膜)、间隔环、绝缘环、背板、电流施加环、以及最后安装有电路部件的印刷电路基板插入到单个壳体之后，朝向印刷电路基板弯曲壳体的边缘部分而被形成为单个组件。

最近，使用应用半导体工艺特别是集成技术的微机械加工技术的半导体加工技术已经被用作用于将极小的器件集成在麦克风上的技术。被称为微机电系统(MEMS)的该技术用于制造超小型传感器或致动器和微米单位的机电结构。

使用微机械加工技术制造的MEMS麦克风通过超精密微细加工对诸如振动片、间隔环、绝缘环、背板、电流施加环的传统麦克风部件进行小型化、提高性能、多功能化并集成而被制造。因此，MEMS麦克风的稳定性和可靠性会提高。

图1是具有MEMS芯片120的相关技术的MEMS麦克风100的示意性剖视图。MEMS麦克风100包括印刷电路基板110、安装在印刷电路基板110上的MEMS芯片120、被称为放大器的专用集成电路(ASIC)芯片130和具有声孔140的壳体150。

在该结构中，形成在MEMS中的空间被称为MEMS内部空间126。就声孔140被形成在壳体150上的MEMS麦克风100而言，MEMS内部空间126是背腔。背腔是用于循环在振动板振动时产生的空气的空间，也就是，用于防止声阻的空间。也就是说，被称为背腔的空间表示在以振动板为中心的情况下位于与外部声音进入所通过的侧相反的侧上的空间。当背腔的尺寸增加时，MEMS麦克风100的灵敏度和信噪比(SNR)提高，并且因此，MEMS麦克风100的性能提高。

图2是另一相关技术的MEMS麦克风102的示意性剖视图，其中声孔140被形成在印刷电路基板110上而不是壳体150上。在壳体150上不形成通孔。外部声音通过形成在印刷电路基板110上的声孔140进入。在这种情况下，背腔不是MEMS麦克风102的内部空间，而是壳体150的内部空间151用作背腔。

就MEMS麦克风102而言，由于壳体150的内部空间的151是背腔，所以背腔相当大。然而，在图1的MEMS麦克风100中，由于MEMS内部空间126是背腔，所以背腔非常小。

在这种情况下，MEMS麦克风100的SNR小，并且因此，MEMS麦克风100的音质降低

[参考文献]专利

专利公开号2008-0005801

实用新型内容

本实用新型的一个或更多个实施例包括一种MEMS麦克风，该MEMS麦克风通过提供充足的背腔空间而具有提高的声学特性。

本实用新型的一个或更多个实施例包括一种MEMS麦克风，该MEMS麦克风可以通过简单的装配工序被装配同时提供充足的背腔空间。

另外的方面将被部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将由于描述而是显而易见的或者可以通过实施所提出的实施例而获知。

根据本实用新型的一个或更多个实施例，一种微机电系统(MEMS)麦克风，包括：印刷电路基板；MEMS芯片，与所述印刷电路基板结合，并具有MEMS内部空间；以及壳体，与所述印刷电路基板结合，容纳所述MEMS芯片，并形成与外部空间分离开的内部空间，其中所述壳体包括内壳体和外壳体，通过结合所述内壳体的下边缘与所述印刷电路基板形成所述内部空间，所述外壳体被形成为在所述内部空间的外侧围绕所述内壳体，所述外壳体的下边缘与所述印刷电路基板结合使得中间声通道空间被形成在所述内壳体和所述外壳体之间，并且所述外壳体包括声孔使得外部声音进入所述中间声通道空间，并且所述印刷电路基板包括基板声通道，该基板声通道将所述中间声通道空间连接到所述MEMS芯片的MEMS内部空间，使得穿过所述声孔的外部声音在穿过所述中间声通道空间之后进入所述MEMS芯片的MEMS内部空间。

所述内壳体和所述外壳体均由金属形成。

所述内壳体的下表面和所述外壳体的下表面通过导电粘合剂与所述印刷电路基板结合。

所述内壳体可以通过强行(forcibly)固定方法被固定在所述外壳体的内部空间中。

所述内壳体通过被插入所述外壳体的内部空间中而被固定，所述内壳体的外表面与所述外壳体的内表面形成表面接触，并且所述内壳体的外表面的一部分与所述外壳体的内表面分离开以形成所述中间声通道空间。

所述外壳体包括上壁和四个侧壁，所述内壳体包括上壁和四个侧壁，槽单元被形成在所述上壁的外表面中以便被连接到所述声孔，所述四个侧壁的一些部分被去除以形成隔离壁，并沿被去除的所述部分形成上下通道，并且通过结合所述槽单元与所述上下通道以形成所述中间声通道空间。

所述外壳体包括上壁和四个侧壁，所述内壳体包括上壁和四个侧壁，上部空间被形成在所述外壳体的上壁和所述内壳体的上壁之间，并且在所述上部空间中，多个分离的突起在所述内壳体的所述上壁上向上突出，所述四个侧壁的一些部分被去除以形成隔离壁，并且沿被去除的所述部分形成上下通道，并且通过结合所述上部空间与所述上下通道形成所述中间声通道空间。

附图说明

这些和/或其它方面将从结合附图对实施例的下述描述变得明显并且更易于理解，附图中：

图1是相关技术的MEMS麦克风的示意性剖视图；

图2是另一相关技术的MEMS麦克风的示意性剖视图；

图3是根据本实用新型的实施例的MEMS麦克风的示意性分解立体图；

图4至图7是用于描述图3中的MEMS麦克风的结构的图；

图8是根据本实用新型的另一实施例的MEMS麦克风的示意性剖视图；以及

图9是图8的MEMS麦克风的内壳体的立体图。

具体实施方式

现在将详细参照实施例，其示例示出在附图3至7中。

根据本实施例的微机电系统(MEMS)麦克风1是用于将诸如语音、声音或噪音之类的声波转换成电信号的设备。MEMS麦克风1可主要用于移动电话、智能电话和小型声学设备，并且包括印刷电路基板10、MEMS芯片20和壳体。

在MEMS麦克风1中，声音从外部进入MEMS麦克风1中所通过的声孔被形成在壳体上。MEMS麦克风1主要用于移动通信设备，诸如移动电话或智能电话。然而，MEMS麦克风1可以被应用于需要小型MEMS麦克风的其它小型电子设备。

印刷电路基板10与壳体的开放的下侧结合。印刷电路基板10通过与壳体结合形成与外部空间分离开的空间。该空间包括内部空间31和中间声通道空间44(参见图5)。

连接中间声通道空间44和MEMS的内部空间22的基板声通道15被形成在印刷电路基板10上。基板声通道15被形成在通过堆叠多个层而形成的印刷电路基板10的内侧。印刷电路基板10包括具有通孔的层，该通孔具有合适的形状，并且基板声通道15也可以被形成为形成在一些层上的通孔的组合。可以通过各种方式来形成具有基板声通道15的印刷电路基板10。

在本实施例中，印刷电路基板10包括双面印刷电路基板11、覆盖层构件12和感光阻焊(PSR)墨构件13。

参照图3，基板声通道15被形成为形成在双面印刷电路基板11中的低且长形状的槽15a、形成在覆盖层构件12中的两个孔15b和15c、以及形成在PSR墨构件13上的两个孔15d和15e的组合。

电子部件，诸如MEMS芯片20和放大器25，可以被直接或经由中间构件安装在印刷电路基板10上。印刷电路基板10由于各种电子部件被安装在其上，因此被称为模(die)印刷电路基板。

MEMS芯片20被称为换能器并被包括在印刷电路基板10上。也就是说，MEMS芯片20被直接安装在印刷电路基板10上或者经由另一构件被间接安装在印刷电路基板10上。MEMS芯片20包括被称为MEMS内部空间22(参见图5)的空的空间。

放大器25被安装在PSR墨构件13上。放大器25将从MEMS芯片20接收到的电信号放大。放大器25也被称为ASIC芯片。虽然未详细描绘，但MEMS芯片20和放大器25经由诸如金连接线的导线彼此连接。

壳体通过与印刷电路基板10结合而形成内部空间31(参见图5)，内部空间31容纳包括MEMS芯片20的必要的电子元件并且为与外部空间分离开的空间。

壳体包括内壳体30和外壳体40。

内部空间31通过将内壳体30的下边缘与印刷电路基板10结合而被形成。外壳体40被包括为围绕内壳体30的外侧。外壳体40的下边缘与印刷电路基板10结合以在内壳体30与外壳体40之间形成中间声通道空间44。声孔46被形成为穿过外壳体40的侧部，从而外部声音可以进入中间声通道空间44。

在本实施例中，内壳体30和外壳体40均由金属形成。因此，内壳体30和外壳体40可以被形成为具有与其由合成树脂形成时相比更小的厚度，并且因此，可以减小壳体的总体积。内壳体30和外壳体40的下表面均通过使用导电粘合剂50(参见图7)与印刷电路基板10结合。

不同于相关技术的壳体，根据本实施例的壳体是复式壳体，其中内壳体30和外壳体40被单独形成并相互结合。由于壳体是由金属形成的复式壳体并且通过使用导电粘合剂50与印刷电路基板10结合，因此防止或阻止MEMS麦克风1免受外部电子波影响的效果比使用传统的单个壳体时更好。

内壳体30和外壳体40的边缘中的下边缘分别与印刷电路基板10结合。内壳体30和外壳体40的边缘中的下边缘可以通过使用通常的方法，例如除导电粘合剂50之外还有钎焊或焊接，与印刷电路基板10固定地结合。

而且，在本实施例中，内壳体30被固定在外壳体40的内侧，使得内壳体30被强行插入外壳体40中。然而，中间声通道空间44被形成在内壳体30和外壳体40之间。

也就是说，虽然内壳体30被强行插入外壳体40中，但内壳体30的外侧表面与外壳体40的内表面形成表面接触。然而，并非内壳体30的整个外侧表面与外壳体40表面接触，而是内壳体30的外侧表面的与外壳体40的内表面分离开的部分被构造为使得中间声通道空间44被形成在内壳体30和外壳体40之间的分离部分中。

更具体地，在本实施例中，外壳体40包括上壁404和四个侧壁402。内壳体30包括上壁304和四个侧壁302。

槽单元32被形成在内壳体30的上壁304的外侧表面中以被连接到声孔46。而且，内壳体30的四个侧壁302中的一些被去除以形成隔离壁303。由隔离壁303形成的空间形成上下通道。中间声通道空间44包括槽单元32和该上下通道。

内壳体30和外壳体40都具有六面体形状，其下表面是开放的，并且内壳体30被强行固定在外壳40内，因此，通过将内壳体30强行插入外壳体40中，内壳体30和外壳体40彼此稳定结合，而无需额外的固定构件。然而，内壳体30的一角被去除，并且上下通道由内壳体30的被去除的部分形成，且槽单元32由上壁304的凹形部分形成。上下通道和槽单元32形成中间声通道空间44。

在上述的MEMS麦克风1中，流过声孔46的外部声音在穿过由槽单元32和上下通道形成的中间声通道空间44并穿过基板声通道15之后进入MEMS内部空间22。由于如上所述地形成声通道，因此内壳体30的内部空间31而不是MEMS内部空间22作为背腔空间，并且从而，MEMS麦克风1的声学性能可提高。

由于壳体包括内壳体30和外壳体40，因此内部空间31由内壳体30形成，并且中间声通道空间44被形成在内壳体30和外壳体40之间。存在“壳体形成内部空间”的描述。然而，该描述并不表示排除由壳体形成的中间声通道空间44的形成，而是内部空间31和中间声通道空间44由壳体形成。

根据另一实施例，可以以各种方式更改壳体的形状。也就是说，壳体可以具有圆柱形状或柱形形状，其水平方向的横截面具有椭圆形形状或多边形形状。然而，壳体可以具有任何形状，只要其具有包括中间声通道空间44的双重结构。

MEMS麦克风1具有以下的功能和效果。

在本实施例中，壳体具有包含内壳体30和外壳体40的双壳体结构，中间声通道空间44被形成在内壳体30和外壳体40之间，并且基板声通道15被包括在印刷电路基板10中，因此，MEMS麦克风1具有如下结构：在该结构中，穿过声孔46的外部声音可以通过穿过中间声通道空间44和基板声通道15进入MEMS芯片20的MEMS内部空间22。

就声孔被形成在壳体中的相关技术的MEMS麦克风而言，不充足的MEMS内部空间是背腔，并且因此，相关技术的MEMS麦克风的声音特性不是令人满意。然而，就根据本实施例的MEMS麦克风100而言，背腔占据了整个内部空间31，并且因此，MEMS麦克风100的声音特性是令人满意的。

背腔的尺寸是直接影响声音特性的因素。因此，在本实施例中，MEMS麦克风1的背腔的尺寸相比于类似的相关技术的MEMS麦克风被显著地扩大，并且因此，声音效果被显著地提高。

而且，在声孔被形成在印刷电路基板中的MEMS麦克风中所使用的相关技术的MEMS芯片与声孔被形成在壳体中的MEMS麦克风中所使用的相关技术的MEMS芯片是不同的。然而，根据本实施例，声孔被形成在印刷电路基板中的MEMS麦克风中所使用的相关技术的MEMS芯片可以被用于根据本实用新型的实施例的声孔被形成在壳体中的MEMS麦克风100中。也就是说，无需根据MEMS麦克风的类型准备两种类型的MEMS芯片。

而且，由于壳体是由金属形成的复式壳体，因此阻止或防止MEMS麦克风100免受外部电磁波影响的效果较好。而且，当壳体通过插入被预装配时，可以使用制造MEMS麦克风的传统方法，并且因此，整个装配工序容易，无需额外的成本。

也就是说，如图6所示，在如图7所示准备了印刷电路基板10和内壳体30和外壳体40结合的壳体之后，沿壳体的下边缘的形状涂覆导电粘合剂50。此后，执行定位壳体的工序，并且因此，整个壳体的装配完成。该方法使得能够以高生产率进行大规模生产，并且因此，制造成本降低。

图8是根据本实用新型的另一实施例的MEMS麦克风1’的示意性剖视图。图9是图8的MEMS麦克风1’的内壳体30’的立体图。在图8中，与前面的图中的附图标记相同的附图标记被用于指示基本相同的元件，并且省略其说明。

当将根据本实施例的MEMS麦克风1’与MEMS麦克风1进行比较时，槽单元32不被形成在内壳体30’上。MEMS麦克风1’与MEMS麦克风1不同之处在于内壳体30’的总高度减小并且分离的突起32’被形成在内壳体30’上。

穿过声孔46的外部声音进入在上壁304’上方的由分离的突起32’形成的空的空间，并且在穿过由隔离壁303’形成的上下通道和基板声通道15之后，最终进入MEMS芯片20的MEMS内部空间22。中间声通道空间44’包括上壁304’上方的空间和由隔离壁303’形成的上下通道。

在上述实施例中，上壁和侧壁形成锐角，但是，本实施例不限于此。也就是说，上壁和侧壁之间的边界可以是光滑的。

应当理解，在此描述的示例性实施例应被认为仅是描述意义，而不是为了限制的目的。每个实施例中的特征或方面的描述通常应被认为可用于其它实施例中的其它类似的特征或方面。

由于根据本实施例的MEMS麦克风包括具有将形成在壳体中的声孔连接到MEMS芯片的内部空间的声通道的内部连接单元，背腔空间增大，并且因此，MEMS麦克风的声音特性更好。

根据本实施例的MEMS麦克风，不需要用于提供背腔的空间的额外的构造工序。因此，由于制造工艺被简化，所以易于大规模生产本实用新型的MEMS麦克风，并且可以降低制造成本。

虽然已参考附图描述了本实用新型的一个或更多个实施例，但本领域的普通技术人员将理解可以对其进行形式上和细节上的各种改变而不背离如所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (7)

1.一种微机电系统MEMS麦克风，包括：

印刷电路基板；

MEMS芯片，与所述印刷电路基板结合，并具有MEMS内部空间；和

壳体，与所述印刷电路基板结合，容纳所述MEMS芯片，并形成与外部空间分离开的内部空间，

其中所述壳体包括内壳体和外壳体，

通过结合所述内壳体的下边缘与所述印刷电路基板形成所述内部空间，

所述外壳体被形成为在所述内部空间的外侧围绕所述内壳体，所述外壳体的下边缘与所述印刷电路基板结合使得中间声通道空间被形成在所述内壳体和所述外壳体之间，并且所述外壳体包括声孔使得外部声音进入所述中间声通道空间，并且

所述印刷电路基板包括基板声通道，该基板声通道将所述中间声通道空间连接到所述MEMS芯片的MEMS内部空间，使得穿过所述声孔的外部声音在穿过所述中间声通道空间之后进入所述MEMS芯片的MEMS内部空间。

2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其中所述内壳体和所述外壳体均由金属形成。

3.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其中所述内壳体的下表面和所述外壳体的下表面通过导电粘合剂与所述印刷电路基板结合。

4.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其中所述内壳体通过强行固定方法被固定在所述外壳体的内部空间中。

5.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其中所述内壳体通过被插入所述外壳体的内部空间中而被固定，所述内壳体的外表面与所述外壳体的内表面形成表面接触，并且所述内壳体的外表面的一部分与所述外壳体的内表面分离开以形成所述中间声通道空间。

6.如权利要求5所述的MEMS麦克风，其中，

所述外壳体包括上壁和四个侧壁，

所述内壳体包括上壁和四个侧壁，

槽单元被形成在所述上壁的外表面中以便被连接到所述声孔，

所述四个侧壁的一些部分被去除以形成隔离壁，并且沿被去除的所述部分形成上下通道，并且

通过结合所述槽单元与所述上下通道形成所述中间声通道空间。

7.如权利要求5所述的MEMS麦克风，其中，

所述外壳体包括上壁和四个侧壁，

所述内壳体包括上壁和四个侧壁，

上部空间被形成在所述外壳体的上壁和所述内壳体的上壁之间，并且在所述上部空间中，多个分离的突起在所述内壳体的上壁上向上突出，

所述四个侧壁的一些部分被去除以形成隔离壁，并且沿被去除的所述部分形成上下通道，并且

通过结合所述上部空间与所述上下通道形成所述中间声通道空间。