CN209105384U - Mems麦克风和电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种MEMS麦克风和应用该MEMS麦克风的电子设备。其中，MEMS麦克风包括外部封装结构及设置于外部封装结构内的MEMS芯片，外部封装结构包括供外部声波传入的进声孔；外部封装结构设置有进声孔的位置包括依次层叠设置的入口层、缓冲层及阻挡层，缓冲层开设有透声孔，入口层的面向透声孔的表面设有贯穿入口层的第一入声结构，阻挡层的面向透声孔的表面设有贯穿阻挡层的第二入声结构，第一入声结构沿入口层的表面朝第一方向延伸设置，第二入声结构沿阻挡层的表面朝第二方向延伸设置，第一入声结构于阻挡层的投影与第二入声结构交叉设置；第一入声结构与外界连通，第二入声结构与MEMS芯片连通。本实用新型的技术方案可避免MEMS芯片的振膜因外部气流过大而遭到破坏。

Description

MEMS麦克风和电子设备

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种MEMS麦克风和应用该MEMS麦克风的电子设备。

背景技术

传感器作为检测器件，现已普遍应用在手机、笔记本电脑、平板电脑以及穿戴设备之中。近年来，随着科技的快速发展，微机电系统(MEMS，Micro-Electro-MechanicalSystem)应运而生，MEMS麦克风(一种利用微机械加工技术制作出来的电能换声器)便是其中之一，其具有体积小、频响特性好、噪声低等特点。当下，具有振膜的MEMS芯片与电路板上的声孔直接对应设置，外部气流可直接通过声孔而作用于MEMS芯片的振膜，当外部气流过大时，容易破坏振膜，导致不良。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种MEMS麦克风，旨在避免MEMS芯片的振膜因外部气流过大而遭到破坏。

为实现上述目的，本实用新型提出的MEMS麦克风包括外部封装结构及设置于所述外部封装结构内的MEMS芯片，所述外部封装结构包括供外部声波传入的进声孔；

所述外部封装结构设置有所述进声孔的位置包括依次层叠设置的入口层、缓冲层及阻挡层，所述缓冲层开设有透声孔，所述入口层的面向所述透声孔的表面设有贯穿所述入口层的第一入声结构，所述阻挡层的面向所述透声孔的表面设有贯穿所述阻挡层的第二入声结构，所述第一入声结构沿所述入口层的表面朝第一方向延伸设置，所述第二入声结构沿所述阻挡层的表面朝第二方向延伸设置，所述第一入声结构于所述阻挡层的投影与所述第二入声结构交叉设置；

所述第一入声结构与外界连通，所述第二入声结构与MEMS芯片连通。

在本实用新型一实施例中，所述第一入声结构包括若干贯穿所述入口层的第一入声孔，若干所述第一入声孔沿所述第一方向依次排列；

或者，所述第一入声结构包括沿所述第一方向延伸设置的第一入声孔。

在本实用新型一实施例中，定义所述第一入声孔在垂直所述第一方向的方向上的宽度为W1，W1≤0.2mm。

在本实用新型一实施例中，当所述第一入声结构包括若干贯穿所述入口层的第一入声孔、若干所述第一入声孔沿所述第一方向依次排列时，所述第一入声孔为圆形孔，正方形孔、长方形孔、椭圆形孔、菱形孔或平行四边形孔。

在本实用新型一实施例中，所述第二入声结构包括若干贯穿所述阻挡层的第二入声孔，若干所述第二入声孔沿所述第二方向依次排列；

或者，所述第二入声结构包括沿所述第二方向延伸设置的第二入声孔。

在本实用新型一实施例中，定义所述第二入声孔在垂直所述第二方向的方向上的宽度为W2，W2≤0.2mm。

在本实用新型一实施例中，当所述第二入声结构包括若干贯穿所述阻挡层的第二入声孔、若干所述第二入声孔沿所述第二方向依次排列时，所述第二入声孔为圆形孔，正方形孔、长方形孔、椭圆形孔、菱形孔或平行四边形孔。

在本实用新型一实施例中，定义所述透声孔的高度为H，40μm≤H≤1mm；

且/或，定义所述阻挡层的厚度为d，d≤0.3mm。

在本实用新型一实施例中，所述第一入声结构于所述阻挡层的投影与所述第二入声结构垂直设置。

在本实用新型一实施例中，所述入口层与所述缓冲层一体设置，或所述缓冲层与所述阻挡层一体设置。

本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括MEMS麦克风，该MEMS麦克风包括外部封装结构及设置于所述外部封装结构内的MEMS芯片，所述外部封装结构包括供外部声波传入的进声孔；

所述外部封装结构设置有所述进声孔的位置包括依次层叠设置的入口层、缓冲层及阻挡层，所述缓冲层开设有透声孔，所述入口层的面向所述透声孔的表面设有贯穿所述入口层的第一入声结构，所述阻挡层的面向所述透声孔的表面设有贯穿所述阻挡层的第二入声结构，所述第一入声结构沿所述入口层的表面朝第一方向延伸设置，所述第二入声结构沿所述阻挡层的表面朝第二方向延伸设置，所述第一入声结构于所述阻挡层的投影与所述第二入声结构交叉设置；

所述第一入声结构与外界连通，所述第二入声结构与MEMS芯片连通。

本实用新型的技术方案，缓冲层开设有透声孔，入口层的面向透声孔的表面设有贯穿入口层的第一入声结构，阻挡层的面向透声孔的表面设有贯穿阻挡层的第二入声结构，第一入声结构、透声孔及第二入声结构依次连通，并连通MEMS芯片的内部空间。此时，声波可由外界依次通过第一入声结构、透声孔及第二入声结构而到达MEMS芯片的内部空间并与振膜接触，从而实现MEMS芯片对声波信息的采集。

此时，本实用新型的技术方案，还将第一入声结构沿入口层的表面朝第一方向延伸设置、将第二入声结构沿阻挡层的表面朝第二方向延伸设置，并使第一入声结构于阻挡层的投影与第二入声结构交叉设置。这样形式的第一入声结构、透声孔及第二入声结构便可构成一有效的缓冲、阻挡结构，在气流由外界流向MEMS芯片的振膜的过程中，对气流进行有效的缓冲、阻挡处理，从而大大削减进入到MEMS芯片内的瞬时气流的强度，并使气流的波动减弱，进而避免MEMS芯片内振膜受到瞬时较强气流的冲击，避免MEMS芯片的振膜因外部气流过大而遭到破坏，即明显改善了MEMS麦克风抵抗气流冲击的能力。并且，由于声音在空气中以波的形式传递，声音是很容易穿透上述结构的，因此几乎不影响MEMS麦克风的声学效果。同时，相对普通的声孔结构，上述结构，还具备一定的防尘效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型MEMS麦克风一实施例的结构示意图；

图2为图1中基板和MEMS芯片的拆分结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	MEMS麦克风	151	第二入声结构
10	基板	1511	第二入声孔
				11	入口层	30	罩壳
111	第一入声结构	30a	安装腔
				1111	第一入声孔	50	MEMS芯片
13	缓冲层	51	衬底
				131	透声孔	53	振膜
15	阻挡层	70	ASIC芯片

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种MEMS麦克风100，该MEMS麦克风100可应用于手机、笔记本电脑、平板电脑以及穿戴设备之中，旨在避免MEMS芯片50的振膜53因外部气流过大而遭到破坏。

以下将就本实用新型MEMS麦克风100的具体结构进行说明，并以MEMS麦克风100水平放置为例进行介绍：

如图1和图2所示，在本实用新型MEMS麦克风100一实施例中，该MEMS麦克风100包括基板10、罩壳30及MEMS芯片50，所述罩壳30罩设于所述基板10的表面，所述MEMS芯片50设于所述基板10的位于所述罩壳30内的表面；

所述基板10包括依次层叠设置的入口层11、缓冲层13及阻挡层15，所述缓冲层13开设有透声孔131，所述入口层11的面向所述透声孔131的表面设有贯穿所述入口层11的第一入声结构111，所述阻挡层15的面向所述透声孔131的表面设有贯穿所述阻挡层15的第二入声结构151，所述第一入声结构111沿所述入口层11的表面朝第一方向延伸设置，所述第二入声结构151沿所述阻挡层15的表面朝第二方向延伸设置，所述第一入声结构111于所述阻挡层15的投影与所述第二入声结构151交叉设置；

所述第一入声结构111与外界连通，所述第二入声结构151与MEMS芯片50连通。

具体地，基板10为多层板状结构，并水平设置。本实施例中，入口层11由电路板的基材构成，起绝缘作用，常见的电路板的基材有电木板、玻璃纤维板、各式的塑胶板等。此时，缓冲层13则由电路板的敷铜层和阻焊层叠合构成，即入口层11和缓冲层13共同构成电路板。此时，阻挡层15则是设置在前述电路板表面的板状结构，具体可以是玻璃板、金属板、塑料板、木质板或电路板等。当然，在其他实施方式中，入口层11也可以是玻璃板、金属板、塑料板、木质板或电路板等，相应地，缓冲层13则可以是玻璃板、金属板、塑料板、木质板或电路板等，阻挡层15则可以是玻璃板、金属板、塑料板、木质板或电路板等。此时，入口层11、缓冲层13及阻挡层15中，至少有一层是电路板，用于实现MEMS麦克风100的电路设计。

本实施例中，罩壳30大致呈倒扣的碗状结构，其罩设于由入口层11和缓冲层13共同构成的电路板的设置有阻挡层15的表面，即罩壳30罩设于由入口层11和缓冲层13共同构成的电路板的表面，并与该电路板围合形成一安装腔30a，阻挡层15设置于电路板的位于该安装腔30a内的表面。并且，该安装腔30a还可用于封装芯片组件，芯片组件包括MEMS芯片50和ASIC芯片70。MEMS芯片50可通过胶黏剂固定于阻挡层15的表面，ASIC芯片70可通过胶黏剂固定于由入口层11和缓冲层13共同构成的电路板的表面。并且，MEMS芯片50和ASIC芯片70之间可通过金属导线(焊线)进行电性连接，ASIC芯片70与电路板之间也可通过金属导线(焊线)进行电性连接。一般地，罩壳30为金属材质，可起到电磁屏蔽的作用，保障其内部的芯片组件的工作性能不受外界影响。

应当知晓，本实施例仅为本实用新型MEMS麦克风的一种具体实施方式，在实际应用中，罩壳30可以为两层线路板结合形成的半包围结构，即MEMS麦克风为三层板结构/三明治结构。进声孔可以设置于基板10上，也可以设置于罩壳30或三层板结构MEMS麦克风的上盖板上。MEMS麦克风进声孔位置的对应结构设计均属于本实用新型的保护范围。

进一步地，MEMS芯片50包括衬底51和振膜53，衬底51大致呈两端开口的筒状结构，其轴线垂直阻挡层15的表面设置，其朝向阻挡层15的一端(下端)可通过胶黏剂固定于阻挡层15的表面，其背离阻挡层15的一端(上端)内设置有振膜53。此时，缓冲层13开设有透声孔131，入口层11的面向透声孔131的表面设有贯穿入口层11的第一入声结构111，阻挡层15的面向透声孔131的表面设有贯穿阻挡层15的第二入声结构151，第一入声结构111、透声孔131及第二入声结构151依次连通，并连通MEMS芯片50(衬底51)的内部空间。此时，声波可由外界依次通过第一入声结构111、透声孔131及第二入声结构151而到达MEMS芯片50(衬底51)的内部空间并与振膜53接触，从而实现MEMS芯片50对声波信息的采集。

此时，本实用新型的技术方案，还将第一入声结构111沿入口层11的表面朝第一方向延伸设置、将第二入声结构151沿阻挡层15的表面朝第二方向延伸设置，并使第一入声结构111于阻挡层15的投影与第二入声结构151交叉设置。这样形式的第一入声结构111、透声孔131及第二入声结构151便可构成一有效的缓冲、阻挡结构，在气流由外界流向MEMS芯片50的振膜53的过程中，对气流进行有效的缓冲、阻挡处理，从而大大削减进入到MEMS芯片50内的瞬时气流的强度，并使气流的波动减弱，进而避免MEMS芯片50内振膜53受到瞬时较强气流的冲击，避免MEMS芯片50的振膜53因外部气流过大而遭到破坏，即明显改善了MEMS麦克风100抵抗气流冲击的能力。并且，由于声音在空气中以波的形式传递，声音是很容易穿透上述结构的，因此几乎不影响MEMS麦克风100的声学效果。同时，相对普通的声孔结构，上述结构，还具备一定的防尘效果。

需要说明的是，第一入声结构111既可为贯通孔结构，也可以是其他贯通入口层11的结构。同样地，第二入声结构151既可为贯通孔结构，也可以是其他贯通阻挡层15的结构。

如图1和图2所示，在本实用新型MEMS麦克风100一实施例中，所述第一入声结构111包括若干贯穿所述入口层11的第一入声孔1111，若干所述第一入声孔1111沿所述第一方向依次排列。

本实施例中，入口层11开设有若干第一入声孔1111，每一第一入声孔1111均贯穿入口层11的两表面，并且，每一第一入声孔1111于缓冲层13的投影均落入透声孔131所在区域范围内。进一步地，若干第一入声孔1111沿基板10的长度方向依次排列。此时，每一第一入声孔1111均与外界和透声孔131连通，用于导入气流和声波。

当然，在其他实施例中，为达到上述效果，还可采用如下设置：所述第一入声结构111包括沿所述第一方向延伸设置的第一入声孔1111。即：入口层11开设有一长条形的第一入声孔1111，该第一入声孔1111贯穿入口层11的两表面，该第一入声孔1111于缓冲层13的投影落入透声孔131所在区域范围内。进一步地，该第一入声孔1111沿基板10的长度方向延伸设置。此时，该第一入声孔1111与外界和透声孔131连通，用于导入气流和声波。

此外，可以理解的，当所述第一入声结构111包括若干贯穿所述入口层11的第一入声孔1111、若干所述第一入声孔1111沿所述第一方向依次排列时，所述第一入声孔1111为圆形孔，正方形孔、长方形孔、椭圆形孔、菱形孔或平行四边形孔。多种形式的第一入声孔1111均可实现本实用新型的技术效果，更加有利于加工制造，实用性、可靠性更高。

如图1和图2所示，在本实用新型MEMS麦克风100一实施例中，定义所述第一入声孔1111在垂直所述第一方向的方向上的宽度为W1，W1≤0.2mm。若第一入声孔1111在垂直第一方向的方向上的宽度W1超过0.2mm，则第一入声孔1111在垂直第一方向的方向上的宽度过宽，将导致整个透声结构对气流的缓冲、阻挡效果大大降低，对进入到MEMS芯片50内的瞬时气流的强度削减效果大大降低。

如图1和图2所示，在本实用新型MEMS麦克风100一实施例中，所述第二入声结构151包括沿所述第二方向延伸设置的第二入声孔1511。

本实施例中，阻挡层15开设有一长条形的第二入声孔1511，该第二入声孔1511贯穿阻挡层15的两表面，该第二入声孔1511于缓冲层13的投影落入透声孔131所在区域范围内。进一步地，该第二入声孔1511沿基板10的宽度方向延伸设置。此时，该第二入声孔1511与透声孔131和MEMS芯片50连通，用于导入气流和声波。

当然，在其他实施例中，为达到上述效果，还可采用如下设置：所述第二入声结构151包括若干贯穿所述阻挡层15的第二入声孔1511，若干所述第二入声孔1511沿所述第二方向依次排列。即，阻挡层15开设有若干第二入声孔1511，每一第二入声孔1511均贯穿阻挡层15的两表面，并且，每一第二入声孔1511于缓冲层13的投影均落入透声孔131所在区域范围内。进一步地，若干第二入声孔1511沿基板10的宽度方向依次排列。此时，每一第二入声孔1511均与透声孔131和MEMS芯片50连通，用于导入气流和声波。

此外，可以理解的，当所述第二入声结构151包括若干贯穿所述阻挡层15的第二入声孔1511、若干所述第二入声孔1511沿所述第二方向依次排列时，所述第二入声孔1511为圆形孔，正方形孔、长方形孔、椭圆形孔、菱形孔或平行四边形孔。多种形式的第二入声孔1511均可实现本实用新型的技术效果，更加有利于加工制造，实用性、可靠性更高。

如图1和图2所示，在本实用新型MEMS麦克风100一实施例中，定义所述第二入声孔1511在垂直所述第二方向的方向上的宽度为W2，W2≤0.2mm。若第二入声孔1511在垂直第二方向的方向上的宽度W2超过0.2mm，则第二入声孔1511在垂直第二方向的方向上的宽度过宽，将导致整个透声结构对气流的缓冲、阻挡效果大大降低，对进入到MEMS芯片50内的瞬时气流的强度削减效果大大降低。

如图1和图2所示，在本实用新型MEMS麦克风100一实施例中，定义所述透声孔131于所述基板10厚度方向上的高度为H，40μm≤H≤1mm。若透声孔131于基板10厚度方向上的高度H低于40μm，则透声孔131于基板10厚度方向上的高度过低，不利于气流由外界流向MEMS芯片50的振膜53，不利于声音穿透基板10，影响MEMS麦克风100声学效果。若透声孔131于基板10厚度方向上的高度H高于1mm，则透声孔131于基板10厚度方向上的高度过高，对气流的缓冲、阻挡效果将降低，对进入到MEMS芯片50内的瞬时气流的强度削减效果将降低，并且将造成MEMS麦克风100的基板10的总厚度过厚，不利于MEMS麦克风100的小型化、微型化。

如图1和图2所示，在本实用新型MEMS麦克风100一实施例中，定义所述阻挡层15的厚度为d，d≤0.3mm。若阻挡层15的厚度d超过0.3mm，则阻挡层15的厚度过厚，罩壳30内的封装空间将受到影响，不利于芯片组件的封装，工艺难度加大，同时还不利于MEMS麦克风100的小型化、微型化。

如图1和图2所示，在本实用新型MEMS麦克风100一实施例中，为了实现最优的缓冲、阻挡效果，所述第一入声结构111于所述阻挡层15的投影与所述第二入声结构151垂直设置。

在实际应用中，可以结合产品的具体封装工艺流程，将入口层11与缓冲层13一体设置或将缓冲层13与阻挡层15一体设置，均不影响本实用新型MEMS麦克风优点体现。

本实用新型还提出一种电子设备，该电子设备包括如前所述的MEMS麦克风100，该MEMS麦克风100的具体结构参照前述实施例。由于本电子设备采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

可以理解的，电子设备可以是手机、笔记本电脑、平板电脑、穿戴设备等。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种MEMS麦克风，其特征在于，包括外部封装结构及设置于所述外部封装结构内的MEMS芯片，所述外部封装结构包括供外部声波传入的进声孔；

所述外部封装结构设置有所述进声孔的位置包括依次层叠设置的入口层、缓冲层及阻挡层，所述缓冲层开设有透声孔，所述入口层的面向所述透声孔的表面设有贯穿所述入口层的第一入声结构，所述阻挡层的面向所述透声孔的表面设有贯穿所述阻挡层的第二入声结构，所述第一入声结构沿所述入口层的表面朝第一方向延伸设置，所述第二入声结构沿所述阻挡层的表面朝第二方向延伸设置，所述第一入声结构于所述阻挡层的投影与所述第二入声结构交叉设置；

所述第一入声结构与外界连通，所述第二入声结构与MEMS芯片连通。

2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一入声结构包括若干贯穿所述入口层的第一入声孔，若干所述第一入声孔沿所述第一方向依次排列；

或者，所述第一入声结构包括沿所述第一方向延伸设置的第一入声孔。

3.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，定义所述第一入声孔在垂直所述第一方向的方向上的宽度为W1，W1≤0.2mm。

4.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，当所述第一入声结构包括若干贯穿所述入口层的第一入声孔、若干所述第一入声孔沿所述第一方向依次排列时，所述第一入声孔为圆形孔，正方形孔、长方形孔、椭圆形孔、菱形孔或平行四边形孔。

5.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第二入声结构包括若干贯穿所述阻挡层的第二入声孔，若干所述第二入声孔沿所述第二方向依次排列；

或者，所述第二入声结构包括沿所述第二方向延伸设置的第二入声孔。

6.如权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于，定义所述第二入声孔在垂直所述第二方向的方向上的宽度为W2，W2≤0.2mm。

7.如权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于，当所述第二入声结构包括若干贯穿所述阻挡层的第二入声孔、若干所述第二入声孔沿所述第二方向依次排列时，所述第二入声孔为圆形孔，正方形孔、长方形孔、椭圆形孔、菱形孔或平行四边形孔。

8.如权利要求1至7中任一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，定义所述透声孔的高度为H，40μm≤H≤1mm；

且/或，定义所述阻挡层的厚度为d，d≤0.3mm。

9.如权利要求1至7中任一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一入声结构于所述阻挡层的投影与所述第二入声结构垂直设置。

10.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述入口层与所述缓冲层一体设置，或所述缓冲层与所述阻挡层一体设置。

11.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至10中任一项所述的MEMS麦克风。