CN209982728U - 一种硅麦克风及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种硅麦克风及电子设备，涉及麦克风技术领域。本申请中的硅麦克风包括基板、壳体、专用集成电路芯片、微机电芯片。壳体与基板形成密封腔室，使外部环境中的水汽、粉尘无法通过壳体进入密封腔室，基板内部设置有进音通道，密封腔室内的基板上开设有内部进音孔，基板侧壁上设置有外部进音孔，同时进音通道内还设置有隔离片，隔离片可将外部环境中的水汽、粉尘隔离，使水汽、粉尘无法进入到密封腔室内，提高硅麦克风的防水防尘水平。通过设置隔离片和进音通道，可将传递至振膜上的声音压力减弱，使传递至振膜上的声音压力不会超过振膜的耐受极限，提高对高强度声压的耐受。在所处环境出现高强度的声压时，降低振膜被破坏的风险。

Description

一种硅麦克风及电子设备

技术领域

本申请涉及声学器件技术领域，具体而言，涉及一种硅麦克风及电子设备。

背景技术

随着半导体行业的快速发展，麦克风在消费领域已经广泛应用于各种电子产品中，其中硅麦克风由于尺寸较小，稳定性强等特点，已经广泛应用在移动终端中。硅麦克风包括MEMS(微机电系统，MicroElectro Mechanical System)芯片，且MEMS芯片包括硅振膜和硅背极板。其中，MEMS芯片的工作原理是利用声音变化产生的压力梯度使硅振膜受声压干扰而产生形变，进而改变硅振膜和硅背极板之间的电容值，从而将声压信号转化为电压信号。由于硅振膜对声压的变化非常敏感，因此当声压变化的强度超过一定值时，硅振膜会由于高强度的声压冲击而破裂。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种硅麦克风及电子设备，可以解决上述问题。

本申请提供的技术方案如下：

一种硅麦克风，包括基板、微机电芯片、专用集成电路芯片以及壳体，其中：

所述壳体与所述基板固定并围合形成密封空腔；

所述微机电芯片和所述专用集成电路芯片设置在所述密封空腔内，并固定在所述基板上，所述微机电芯片与所述专用集成电路芯片相连接；

所述微机电芯片包括音腔、设置在所述音腔一侧的振膜和背极，所述振膜和所述背极相对设置；

所述密封空腔内的基板上设置有至少一个内部进音孔，所述基板侧壁设置有至少一个外部进音孔，所述基板内沿所述基板的延伸平面设置有至少一条第一进音通道，每个所述内部进音孔通过所述第一进音通道与至少一个外部进音孔连通；

所述第一进音通道靠近外部进音孔的一端还设置有隔离片，所述隔离片将所述第一进音通道与外部环境相隔离，所述隔离片可在外部环境的声音压力下振动。

进一步地，所述内部进音孔设置在所述微机电芯片周侧的基板表面。

进一步地，所述第一进音通道的延伸方向垂直于所述基板的侧壁。

进一步地，所述内部进音孔为多个，所述基板内还设置有将所述内部进音孔相互连通的第二进音通道。

进一步地，所述第一进音通道和第二进音通道为开设在所述基板内部的中空沟槽。

进一步地，所述隔离片采用记忆合金制作。

进一步地，所述专用集成电路芯片表面还覆盖有黑胶。

本申请还提供了一种电子设备，包括硅麦克风，所述硅麦克风包括基板、微机电芯片、专用集成电路芯片以及壳体，其中：

所述壳体与所述基板固定并围合形成密封空腔；

所述微机电芯片和所述专用集成电路芯片设置在所述密封空腔内，并固定在所述基板上，所述微机电芯片与所述专用集成电路芯片相连接；

所述微机电芯片包括音腔、设置在所述音腔一侧的振膜和背极，所述振膜和所述背极相对设置；

所述密封空腔内的基板上设置有至少一个内部进音孔，所述基板侧壁设置有至少一个外部进音孔，所述基板内沿所述基板的延伸平面设置有至少一条第一进音通道，每个所述内部进音孔通过所述第一进音通道与至少一个外部进音孔连通；

所述第一进音通道靠近外部进音孔的一端还设置有隔离片，所述隔离片将所述第一进音通道与外部环境相隔离，所述隔离片可在外部环境的声音压力下振动。

进一步地，所述内部进音孔设置在所述微机电芯片周侧的基板表面。

进一步地，所述第一进音通道的延伸方向垂直于所述基板的侧壁。

本申请实施例中的硅麦克风包括基板、壳体、专用集成电路芯片、微机电芯片。壳体与基板形成密封腔室，使得外部环境中的水汽、粉尘无法通过壳体进入到密封腔室内。同时基板内部设置有进音通道，密封腔室内的基板上开设有内部进音孔，基板侧壁上设置有外部进音孔，外界声音信号可以通过外部进音孔、进音通道和内部进音孔进入音腔。同时进音通道内还设置有隔离片，隔离片可将外部环境中的水汽、粉尘隔离，使水汽、粉尘无法进入到密封腔室内，提高硅麦克风的防水防尘水平。此外，通过设置隔离片和进音通道，隔离片可以在外界声音影响下振动，在将声音压力通过进音通道传递至音腔内振膜的同时，隔离片可以将传递至振膜上的声音压力减弱，使传递至振膜上的声音压力不会超过振膜的耐受极限，提高硅麦克风整体对高强度声压的耐受。在硅麦克风所处环境出现高强度的声压时，降低振膜被破坏的风险。

为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种硅麦克风的结构示意图。

图2为本申请实施例提供的一种硅麦克风中基板的侧视示意图。

图3为本申请实施例提供的一种硅麦克风中除去壳体的一俯视示意图。

图4为本申请实施例提供的一种硅麦克风中除去壳体的另一俯视示意图。

图5为本申请实施例提供的另一种硅麦克风的结构示意图。

图6为本申请实施例提供的另一种硅麦克风除去壳体和微机电芯片的俯视示意图。

图标：100-硅麦克风；101-基板；102-微机电芯片；103-专用集成电路芯片；104-壳体；121-音腔；105-内部进音孔；106-外部进音孔；107-第一进音通道；108-隔离片；109-第二进音通道。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

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定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

硅振膜不仅会在高强度的升压下会破裂，由于硅振膜对粉尘污染非常敏感，因此当硅振膜上存在粉尘，由于粉尘在硅振膜上震动产生的音噪，也会影响MEMS芯片的性能。同时由于目前的硅麦克风产品不能接触水，水会给硅振膜带来严重破坏，当硅麦克风的使用场景较为潮湿时，水汽就会导致硅麦产品出现损坏，而不能使用。

有鉴于此，如图1所示，本申请实施例提供了一种硅麦克风100，包括基板101、微机电芯片102、专用集成电路芯片103以及壳体104。

所述壳体104与所述基板101固定并围合形成密封空腔。在本申请实施例中，壳体104上不开设任何进音孔，壳体104与基板101可以在制造过程中与基板101密封固定，使得壳体104与基板101围合形成的密封空腔对外部的水汽、粉尘相隔绝。本申请实施例并不限制壳体104和基板101的具体尺寸。

所述微机电芯片102和所述专用集成电路芯片103设置在所述密封空腔内，并固定在所述基板101上，所述微机电芯片102与所述专用集成电路芯片103相连接。本申请实施例中的微机电芯片102和专用集成电路芯片103的规格和设置位置可以根据实际情况确定。

所述微机电芯片102包括音腔121、设置在所述音腔121一侧的振膜(图中未示出)和背极(图中未示出)，所述振膜和所述背极相对设置。外部的声音可以通过音腔121向振膜施加压力，振膜在声音的压力下进行振动，改变振膜和背极之间的电容，从而将声音信号转换为电信号。

所述密封空腔内的基板101上设置有至少一个内部进音孔105，所述基板101侧壁设置有至少一个外部进音孔106，所述基板101内沿所述基板101的延伸平面设置有至少一条第一进音通道107，每个所述内部进音孔105与至少一个外部进音孔106通过所述第一进音通道107连通。

本申请实施例对内部进音孔105的数量和位置并不做出限制，可选的，为了提高声音对音腔121内振膜的影响，内部进音孔105可以设置在微机电芯片102的周侧。再如图1所示，内部进音孔105设置在微机电芯片102旁。如图2所示，外部进音孔106可以设置在所述基板101侧壁上，外部进音孔106的设置位置可以根据内部进音孔105的位置确定。外部进音孔106的数量可以与内部进音孔105的数量相同，也可以多于内部进音孔105的数量。

如图3所示，每个内部进音孔105与一个外部进音孔106通过第一进音通道107连通。如图4所示，每个内部进音孔105与两个外部进音孔106连通。为了减少声音在第一进音通道107内的传播距离，使得声音压力可以更快的传递到微机电芯片102的振膜上，第一进音通道107可以制作成直线形式。在一个内部进音孔105只与一个外部进音孔106连通时，外部进音孔106可以设置在距离该内部进音孔105距离最近的基板101侧壁上，从而使得内部进音孔105和外部进音孔106之间第一进音通道107的距离最短，使得所述第一进音通道107的延伸方向垂直于所述基板101的侧边。可以理解的是，本申请实施例并不限制第一进音通道107在基板101内延伸的形状。

图3和图4所示的结构中，内部进音孔105之间是没有连通的。在另一种实施方式中，如图5和图6所示，所述内部进音孔105为多个，所述基板101内还设置有将所述内部进音孔105相互连通的第二进音通道109。第二进音通道109可以将两个内部进音孔105连通。第二进音通道109同样设置在基板101内部，第一进音通道107和第二进音通道109可以在同一制程中制作形成。

在基板101中制作第一进音通道107和第二进音通道109时，可以先在基板101镀一层薄蚀铜，再电镀一层铜层，然后利用干膜压在铜层表面，将需要形成第一进音通道107和第二进音通道109的地方暴露出。然后对铜层进行蚀刻，将暴露出的位置形成沟槽。再进行在沟槽上制作PP(聚丙烯)材料、电镀铜层、蚀刻布线、涂刷绿漆等工序后，蚀刻铜层形成沟槽就形成了位于基板101内部的管道，即形成了第一进音通道107和第二进音通道109，再在基板101上预设的位置开设内部进音孔105，使内部进音孔105与第一进音通道107、第二进音通道109连通。

再如图1至图5所示，所述第一进音通道107靠近外部进音孔106的一端还设置有隔离片108，所述隔离片108将所述第一进音通道107与外部环境相隔离，所述隔离片108可在外部环境的声音压力下振动。在本申请实施例中隔离片108可以采用记忆合金制作。在本申请实施例中，隔离片108的数量等于外部进音孔106的数量，在每个外部进音孔106所在位置都设置有隔离片108。隔离片108一方面将第一进音通道107封闭，使得外部环境的水汽、粉尘等不会通过第一进音通道107进入密封腔室内。另一方面，隔离片108还可以在外部声音压力的作用下发生振动，振动过程中的隔离片108可以将声音压力通过第一进音通道107、第二进音通道109、内部进音孔105传递至密封腔室内，声音压力就可以进一步影响微机电芯片102音腔121内的振膜，使振膜发生振动，从而将声音信号转换为电信号。

隔离片108采用记忆合金制作，具体材质可以采用铜、钛或镍合金等，本申请实施例并不限制隔离片108的具体材质。隔离片108被固定在基板101内，在受外部声音影响时，记忆合金可以发生形变释放出与外部声音频率相同的声压，在外界声音停止时，记忆合金可以恢复至原样。

在硅麦克风100的制作过程中，可以先在一整块较大尺寸的基本上，采用上述方法制作形成第一进音通道107或第二进音通道109，同时在制作形成内部进音孔105后，再在需要设置隔离片108的位置插入隔离片108。然后通过烘烤去除基板101内部的水汽，再使用贴装机在大尺寸基板101上贴装多个专用集成电路芯片103，并通过烘烤固化实现专用集成电路芯片103与基板101的结合。再在预设位置贴装微机电芯片102，并制作连接微机电芯片102、专用集成电路芯片103和基板101的导线。然后可以使用点胶机在专用集成电路芯片103表明涂覆黑胶以保护芯片，再在大尺寸基板101表面预设位置划锡膏，并将壳体104贴装在锡膏区域后通过回流固化。最后对大尺寸基板101进行切割，得到多个单颗的硅麦克风100，前期制作形成第一进音通道107的沟槽就自然的在切割后的每个小尺寸基板101上形成孔洞，即形成外部进音孔106。

在本申请实施例中，外部环境产生的声音先经过外部进音孔106影响隔离片108，使隔离片108随着外部声音发生振动，振动状态下的隔离片108可以将声音通过第一进音通道107、第二进音通道109、内部进音孔105进入到壳体104形成的密封腔室内，声音进而对微机电芯片102的音腔121内设置的振膜造成影响，使振膜振动将声音信号转换为电信号。如此，外界的声音并不是直接对振膜产生影响的，外界声音在对振膜造成影响之前，先通过了隔离片108的声音转换，再通过进音通道的传输，传递至振膜上的声音与外界的声音仍然是相同频率的，但传递至振膜上声音的压力已经得到了减弱。

综上所述，本申请实施例中的硅麦克风100包括基板101、壳体104、专用集成电路芯片103、微机电芯片102。壳体104与基板101形成密封腔室，使得外部环境中的水汽、粉尘无法通过壳体104进入到密封腔室内。同时基板101内部设置有进音通道，密封腔室内的基板101上开设有内部进音孔105，基板101侧壁上设置有外部进音孔106，外界声音信号可以通过外部进音孔106、进音通道和内部进音孔105进入音腔121。同时进音通道内还设置有隔离片108，隔离片108可将外部环境中的水汽、粉尘隔离，使水汽、粉尘无法进入到密封腔室内，提高硅麦克风100的防水防尘水平。此外，通过设置隔离片108和进音通道，隔离片108可以在外界声音影响下振动，在将声音压力通过进音通道传递至音腔121内振膜的同时，隔离片108可以将传递至振膜上的声音压力减弱，使传递至振膜上的声音压力不会超过振膜的耐受极限，提高硅麦克风100整体对高强度声压的耐受。在硅麦克风100所处环境出现高强度的声压时，降低振膜被破坏的风险。

本申请还提供了一种电子设备，包括硅麦克风，所述硅麦克风包括基板、微机电芯片、专用集成电路芯片以及壳体，其中：

所述壳体与所述基板固定并围合形成密封空腔；

所述微机电芯片和所述专用集成电路芯片设置在所述密封空腔内，并固定在所述基板上，所述微机电芯片与所述专用集成电路芯片相连接；

所述微机电芯片包括音腔、设置在所述音腔一侧的振膜和背极，所述振膜和所述背极相对设置；

所述密封空腔内的基板上设置有至少一个内部进音孔，所述基板侧壁设置有至少一个外部进音孔，所述基板内沿所述基板的延伸平面设置有至少一条第一进音通道，每个所述内部进音孔与至少一个外部进音孔通过所述第一进音通道连通；

所述第一进音通道靠近外部进音孔的一端还设置有隔离片，所述隔离片将所述第一进音通道与外部环境相隔离，所述隔离片可在外部环境的声音压力下振动。

进一步地，所述内部进音孔设置在所述微机电芯片周侧的基板表面。

进一步地，所述第一进音通道的延伸方向垂直于所述基板的侧壁。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。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定义和解释。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种硅麦克风，其特征在于，包括基板、微机电芯片、专用集成电路芯片以及壳体，其中：

所述壳体与所述基板固定并围合形成密封空腔；

所述微机电芯片和所述专用集成电路芯片设置在所述密封空腔内，并固定在所述基板上，所述微机电芯片与所述专用集成电路芯片相连接；

所述微机电芯片包括音腔、设置在所述音腔一侧的振膜和背极，所述振膜和所述背极相对设置；

所述密封空腔内的基板上设置有至少一个内部进音孔，所述基板侧壁设置有至少一个外部进音孔，所述基板内沿所述基板的延伸平面设置有至少一条第一进音通道，每个所述内部进音孔通过所述第一进音通道与至少一个外部进音孔连通；

所述第一进音通道靠近外部进音孔的一端还设置有隔离片，所述隔离片将所述第一进音通道与外部环境相隔离，所述隔离片可在外部环境的声音压力下振动。

2.根据权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，所述内部进音孔设置在所述微机电芯片周侧的基板表面。

3.根据权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，所述第一进音通道的延伸方向垂直于所述基板的侧壁。

4.根据权利要求1所述的硅麦克风，其特征在于，所述内部进音孔为多个，所述基板内还设置有将所述内部进音孔相互连通的第二进音通道。

5.根据权利要求4所述的硅麦克风，其特征在于，所述第一进音通道和第二进音通道为开设在所述基板内部的中空沟槽。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的硅麦克风，其特征在于，所述隔离片采用记忆合金制作。

7.根据权利要求1至5任意一项所述的硅麦克风，其特征在于，所述专用集成电路芯片表面还覆盖有黑胶。

8.一种电子设备，其特征在于，包括硅麦克风，所述硅麦克风包括基板、微机电芯片、专用集成电路芯片以及壳体，其中：

所述壳体与所述基板固定并围合形成密封空腔；

所述微机电芯片和所述专用集成电路芯片设置在所述密封空腔内，并固定在所述基板上，所述微机电芯片与所述专用集成电路芯片相连接；

所述微机电芯片包括音腔、设置在所述音腔一侧的振膜和背极，所述振膜和所述背极相对设置；

所述密封空腔内的基板上设置有至少一个内部进音孔，所述基板侧壁设置有至少一个外部进音孔，所述基板内沿所述基板的延伸平面设置有至少一条第一进音通道，每个所述内部进音孔通过所述第一进音通道与至少一个外部进音孔连通；

所述第一进音通道靠近外部进音孔的一端还设置有隔离片，所述隔离片将所述第一进音通道与外部环境相隔离，所述隔离片可在外部环境的声音压力下振动。

9.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述内部进音孔设置在所述微机电芯片周侧的基板表面。

10.根据权利要求8所述的电子设备，其特征在于，所述第一进音通道的延伸方向垂直于所述基板的侧壁。

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