CN209267816U - 一种mems麦克风封装结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种MEMS麦克风封装结构。该封装结构包括：基板、MEMS芯片以及壳体，所述壳体与所述基板固定连接，形成容纳有所述MEMS芯片的腔体；所述基板上开设有声孔，所述MEMS芯片设置在所述声孔的内侧，并与所述基板电连接；其中，在所述腔体内部，靠近所述声孔的位置还设置有遮光结构，所述遮光结构位于在所述MEMS芯片和所述基板之间，与所述声孔相对，所述遮光结构被配置为阻挡光线通过所述声孔进入所述腔体。本实用新型的一个技术效果是，提高了麦克风的声学性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及微机电技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种MEMS麦克风封装结构。
背景技术
目前，随着人们对声学器件性能要求越来越高，其中，对于麦克风装置，人们对其信噪比、灵敏度以及声学性能都提出了更高的要求。麦克风的结构设计成为了本领域技术人员的一个研究重点。
微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)是一种微型器件，常与集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)芯片封装在麦克风中。MEMS芯片通过振膜感知声学信号，并与ASIC芯片连接，从而将声学信号转换为电信号。
通常，MEMS芯片和ASIC芯片是设置在有基板和壳体构成的封装结构内，封装结构上设置有供声音进入的声孔。外界光线容易通过散射及衍射进入封装结构内部，影响封装内芯片的性能，进而造成麦克风性能的降低。
因此，有必要提出一种新型的MEMS麦克风封装结构，以解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提供一种MEMS麦克风封装结构。
根据本实用新型的一个方面，提供一种MEMS麦克风封装结构，该封装结构包括：基板、MEMS芯片以及壳体，所述壳体与所述基板固定连接，形成容纳有所述MEMS芯片的腔体；
所述基板上开设有声孔，所述MEMS芯片设置在所述声孔的内侧，并与所述基板电连接；
其中，在所述腔体内部，靠近所述声孔的位置还设置有遮光结构，所述遮光结构位于在所述MEMS芯片和所述基板之间，与所述声孔相对，所述遮光结构被配置为能阻挡光线射入所述腔体。
可选地，所述遮光结构包括：支撑部和反射部，所述支撑部围绕所述声孔设置，所述支撑部的一端与所述基板固定连接，所述反射部架设在所述支撑部的另一端上。
可选地，所述反射部正对所述声孔的表面上设置有反光层。
可选地，所述反射部正对所述声孔的表面上设置有不透光层。
可选地，所述反射部是凹形透镜。
可选地，所述反射部正投影的面积大于所述声孔的面积。
可选地，所述支撑部是支撑柱或透声板。
可选地，所述反光层的厚度是1nm-200um。
可选地，所述反光层采用金属材质。
可选地，所述反光层通过真空镀膜的方式形成在所述反射部的表面。
可选地，所述MEMS芯片与所述遮光结构最高点之间的高度差大于等于0.1mm。
本实用新型的一个技术效果在于，通过在封装结构内部设置遮光结构，在光线进入声孔后先到达遮光结构，遮光结构能够改变光线的传播方向，防止光线对MEMS芯片造成干扰，可以有效提高MEMS麦克风封装结构的稳定性，提高麦克风的声学性能。
通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
构成说明书的一部分的附图描述了本实用新型的实施例，并且连同说明书一起用于解释本实用新型的原理。
图1是本实用新型具体实施方式提供的MEMS麦克风封装结构的示意图；
图2是图1的局部放大图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1示出了MEMS麦克风封装结构的示意图，图2是图1的局部放大图，示出了改进结构的示意图。现以图1和图2为例，对本实用新型MEMS麦克风封装结构的细节、原理等进行详尽的描述。
本实用新型提供一种MEMS麦克风封装结构，该封装结构包括：基板10、MEMS芯片20以及壳体30，所述基板10与所述壳体30固定连接，形成了容纳有所述MEMS芯片20的腔体。其中，壳体30是一体成型的金属或塑料外壳，基板10是电路板，MEMS芯片20在腔体内固定在基板10上，例如可通过粘接或贴装等方式；同时，MEMS芯片20可采用本领域技术人员熟知的方式与基板形成电连接，在此不做过多说明。
具体地，所述基板10上开设有声孔11。如图1所示，为了充分利用封装结构的内部空间，本实施例中，声孔11开设在基板10靠近一侧边缘的位置，这样，另一侧的完整基板10上可用于设置其他部件。其中，所述MEMS芯片20设置在所述声孔11的内侧，并与所述基板10电连接。需要说明的是，由于基板具有一定的厚度，“内侧”是指基板位于腔体内部的表面，“外侧”即为位于腔体外部的另一表面。
在所述腔体内部，靠近所述声孔11的位置还设置有遮光结构40，所述遮光结构40位于所述MEMS芯片20和所述基板10之间，与所述声孔11相对。这样，遮光结构40相当于是设置在MEMS芯片20前方，当光线通过声孔11进入腔体时，光线会首先到达遮光结构40。
由于MEMS麦克风封装结构中，麦克风的振膜对光线具有一定响应能力，因此通过声孔散射或透射入腔体内的光线会对MEMS麦克风的声学性能造成干扰。本实施例通过在封装结构内部设置遮光结构，在光线进入声孔后先到达遮光结构，遮光结构能够改变光线的传播方向，防止光线对MEMS芯片造成干扰，可以有效提高MEMS麦克风封装结构的稳定性，提高麦克风的声学性能。
可选地，所述遮光结构40包括：支撑部41和反射部42。如图1所示，所述支撑部41围绕所述声孔11设置，所述支撑部41的一端与所述基板10固定连接，所述支撑部41的另一端与所述反射部42连接，本实施例对支撑部41与基板10的连接方式不做过多限定，只要能够实现二者之间的固定连接即可。可选地，所述支撑部是支撑柱或透声板。
或者，所述遮光结构还可以是弧形结构的遮光层，该遮光层设置在声孔的内侧。遮光层优选采用遮光布或可透音的材料制成。这样，既不会对封装结构的声学性能产生不利影响，同时还能改变光线的传播方向，降低光线对MEMS芯片产生的干扰。
在一种可能的实施方式中，支撑部是支撑柱。由于在基板上开设的声孔可以是多种形状，例如，圆形，矩形等，支撑柱是围绕声孔设置的。因此，对于不同的声孔形状，可选择设置不同数量的支撑柱。例如，可将四根支撑柱，两两相对围绕所述声孔设置，四根支撑柱与反射部整体式加工，并通过粘接固定在基板上，这样得到的遮光结构稳定性更好。当然，本领域技术人员还可以选择设置两根支撑柱的方式，本实施例对此不做限制。
在另一种可能的实施方式中，支撑部是透声板。例如可以选择透声材料制成支撑部，也可以在支撑部上开设供声音通过的通孔。这样，遮光结构不会对封装结构的声学性能产生不利影响，同时还能较好的改变光线的传播方向，降低光线对MEMS芯片产生的干扰。
本实用新型提供的封装结构中，反射部42是凹形透镜。如图2所示，凹形透镜向内凹的中部与声孔11相对。根据光的反射定律，光具有可逆性，当多束光线通过声孔11进入腔体后，可在凹形透镜上发生偏折或反射，即通过改变光线的传播方向，从而降低光线进入封装结构的可能性。相比于其他形状的反射部，凹形透镜反射光线的效果更好。在具体地实施方式中，对于凹形透镜的厚度、种类等，本实施例不做限定，本领域技术人员可根据需求，选择厚度不同的平凹或双凹透镜。
进一步地，在所述反射部42正对声孔11的表面上设置有反光层421。如图2所示，当反射部42是凹形透镜时，反光层421设置在凹形透镜正对声孔11的表面上，反光层421能够对光线造成反射、干涉、散射等效果，以进一步提升改变光线传播方向的效率。
可选地，所述反光层采用真空镀膜的方式形成在所述反射部的表面。例如，可以选择磁控溅射或气相沉积等方法。这样形成的反光层与反射部结合力强，反光层均匀致密，厚度可控，反射层能够大面积均匀的附着在反射部的表面。
具体地，所述反光层采用金属材质。在一种优选的实施方式中，可采用铝或银等金属通过磁控溅射的方式形成在所述反射部的表面。另外，还可以选择电镀、喷涂等工艺形成反光层，反光层的厚度在1nm-200um为宜，本实施例对反光层的形成工艺不做具体的限制。
可选地，所述反射部正对所述声孔的表面上设置有不透光层。当光线通过声孔进入封装结构后，不透光层能够对光线有较好的吸收作用，阻挡光线穿过反射部进入到MEMS芯片。其中，对于不透光层可选择本领域技术人员熟知的材质，本实用新型对不透光层的形成工艺、材质等均不作限制。
进一步地，本实施例中MEMS芯片20与所述遮光结构40最高点之间的高度差大于等于0.1mm。如图2所示，反射部42的中心即为该遮光结构40的最高点，它与MEMS芯片20之间的高度差要大于等于0.1mm。这样的高度差设置，一方面，在加工工艺上，更便于组装，另一方面，遮光结构与MEMS芯片间隔一定的距离，能够避免对MEMS芯片的灵敏度产生影响。
如图2所示，本实施例中，所述反射部42正投影的面积大于所述声孔11的面积。由于光线会以任意角度通过声孔进入腔体，当反射部的面积或反射部正投影的面积等于所述声孔的面积时，在极端情况下，存在光线未达到反射部而直接进入腔体的情况。本实施例充分考虑到了上述可能性，设置的反射部的宽度正投影的面积大于所述声孔的面积，无论光线以何种角度进入腔体，都必须到达反射部，以此来防止光线对MEMS芯片造成的干扰，提高MEMS麦克风封装结构的稳定性和麦克风的声学性能。
本实用新型提供的MEMS麦克风封装结构中，在腔体内部还设置有ASIC芯片50，如图1所示，所述ASIC芯片50与所述基板10和所述MEMS芯片20电连接。
虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种MEMS麦克风封装结构，其特征在于，包括基板、MEMS芯片以及壳体，所述壳体与所述基板固定连接，形成容纳有所述MEMS芯片的腔体；
所述基板上开设有声孔，所述MEMS芯片设置在所述声孔的内侧，并与所述基板电连接；
其中，在所述腔体内部，靠近所述声孔的位置还设置有遮光结构，所述遮光结构位于在所述MEMS芯片和所述基板之间，与所述声孔相对，所述遮光结构被配置为能阻挡光线射入所述腔体；
所述遮光结构包括：支撑部和反射部，所述支撑部围绕所述声孔设置，所述支撑部的一端与所述基板固定连接，所述反射部架设在所述支撑部的另一端上。
2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述反射部正对所述声孔的表面上设置有反光层。
3.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述反射部正对所述声孔的表面上设置有不透光层。
4.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述反射部是凹形透镜。
5.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述反射部正投影的面积大于所述声孔的面积。
6.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述支撑部是支撑柱或透声板。
7.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述反光层的厚度是1nm-200um。
8.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述反光层采用金属材质。
9.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述反光层通过真空镀膜的方式形成在所述反射部的表面。
10.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述MEMS芯片与所述遮光结构最高点之间的高度差大于等于0.1mm。
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