CN210579087U

CN210579087U - 硅麦克风封装结构及电子设备

Info

Publication number: CN210579087U
Application number: CN201921559485.2U
Authority: CN
Inventors: 唐行明; 梅嘉欣; 张永强; 张敏
Original assignee: Memsensing Microsystems Suzhou China Co Ltd
Current assignee: Memsensing Microsystems Suzhou China Co Ltd
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2020-05-19
Anticipated expiration: 2029-09-19

Abstract

一种硅麦克风封装结构及一种电子设备，所述硅麦克风封装结构包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；封装壳体，设置于所述基板的第一表面上，与所述基板之间构成腔体；MEMS芯片，设置于所述腔体内；声孔，连通所述腔体内外部；导电防尘膜片，覆盖整个所述声孔。上述硅麦克风封装结构能够改善静电失效问题。

Description

硅麦克风封装结构及电子设备

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其涉及一种硅麦克风封装结构及电子设备。

背景技术

MEMS硅麦克风通常包括有MEMS芯片以及与之电连接的ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit，功能集成电路)芯片，其中MEMS芯片包括衬底以及固定在衬底上的振膜和背极，振膜和背极构成了电容器并集成在硅晶片上，声音由声孔进入麦克风并且作用在MEMS芯片振膜上，通过振膜的振动，改变振膜与背极之间的距离，从而将声音信号转换为电信号。

在硅麦克风使用过程中，例如在移动终端等存在高频信号等使用环境下，容易受到静电放电(ESD)的影响，导致硅麦克风静电失效问题。例如，在存在静电放电时，空气会被加热，导致硅麦克风腔体内空气瞬间膨胀，压强瞬间增大，对硅麦克风的振膜造成损坏；并且静电荷吸附在振膜上，也会导致振膜与背极之间相互排斥，使得振膜被撕裂或偏离正常位置。

如何避免静电放电ESD对硅麦克风的性能造成影响，是目前亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种硅麦克风封装结构及一种电子设备，改善硅麦克风的静电失效问题。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种硅麦克风封装结构，包括：基板，具有相对的第一表面和第二表面；封装壳体，设置于所述基板的第一表面上，与所述基板之间构成腔体；MEMS芯片，设置于所述腔体内；声孔，连通所述腔体内外部；导电防尘膜片，覆盖整个所述声孔。

可选的，所述声孔开设于所述封装壳体上，所述导电防尘膜片设置于所述封装壳体内侧或外侧。

可选的，所述声孔开设于所述基板上，所述导电防尘膜片内嵌于所述基板内，且所述导电防尘膜片表面与所述基板的第二表面齐平。

可选的，所述基板具有接地端，所述导电防尘膜片与所述接地端电连接。

可选的，所述封装壳体至少包括导电部分，所述导电部分通过所述基板内的电路布线与所述接地端电连接；所述导电防尘膜片与所述封装壳体的导电部分电连接。

可选的，所述导电防尘膜片与所述封装壳体之间通过粘结层固定，且所述导电防尘膜片与所述封装壳体之间设置有接地环且与所述接地环电连接，所述接地环位于所述声孔外围，位于所述声孔与所述导电防尘膜片之间，所述接地环电连接至所述接地端。

可选的，所述导电防尘膜片为网状，且至少部分区域为导电材料。

可选的，所述导电防尘膜片的材料包括金属、导电纤维、具有导电镀层的材料以及纳米导电材料中的至少一种。

本实用新型的技术方案还提供一种电子设备，包括：如上述任一项所述的硅麦克风封装结构；进声通道，通过所述声孔与所述硅麦克风封装结构的腔体连通。

本实用新型的硅麦克风封装结构包括覆盖声孔的导电防尘膜片，能够吸附空气中的静电荷，避免静电荷进入麦克风腔体内，对MEMS芯片造成损坏。并且，可以通过吸附静电荷，减少空气中的静电放电现象，进一步减少静电放电导致的空气热膨胀产生的强气流对所述硅麦克风传感芯片造成的影响。

进一步，所述导电防尘膜片电连接至基板的接地端，能够将吸附的静电荷释放，避免导电防尘膜片上积累过多静电荷而导致放电，产生电火花达到MEMS芯片上，从而进一步提供静电防护效果。

进一步的，所述导电防尘膜片还可以具有一定的硬度，不易受气流影响二发生形变。ESD放电后瞬间加热声孔外部气体，空气膨胀后所述导电防尘膜片由于对气流具有一定的阻力，可以过滤强气流，起到缓冲作用。而且所述导电防尘膜片的强度较大，在强气流下不易发生形变，使得在ESD放电情况下，硅麦克风封装结构内的腔体压强无影响，或影响较小，从而不会由于腔体内瞬间压强变化而导致对所述MEMS芯片造成损伤。

附图说明

图1至图4为本实用新型具体实施方式的硅麦克风封装结构的结构示意图；

图5至图6为本实用新型具体实施方式的电子设备的剖面示意图。

具体实施方式

如背景技术中所述，现有技术的硅麦克风容易受到静电影响。现有技术中可能采用增加防静电电路等方式，来改善静电失效问题，但是，会导致硅麦克风结构复杂度提高，成本提高。

实用新型人发现，通常硅麦克风的声孔处均设置有防尘膜，以过滤空气中的杂质。现有的防尘膜仅起到过滤作用，对硅麦克风的其他性能没有任何作用，实用新型人基于此，设计了一种新的硅麦克风封装结构，通过防尘膜来改善硅麦克风的静电失效问题，无需改变硅麦克风封装结构的具体结构。

下面结合附图对本实用新型提供的硅麦克风封装结构及电子设备的具体实施方式做详细说明。

请参考图1，为本实用新型一具体实施方式的硅麦克风封装结构的结构示意图。

所述硅麦克风封装结构包括：基板100，具有相对的第一表面和第二表面；封装壳体4，设置于所述基板100的第一表面上，与所述基板100之间构成腔体101；MEMS芯片5，设置于所述腔体101内；声孔3，连通所述腔体101内外部；导电防尘膜片1，覆盖整个所述声孔。

所述基板100为电路板，所述基板100的内部和两侧表面均可以形成有电路布线。

所述MEMS芯片5为麦克风芯片，包括声压感应层6，可以为由振膜和背极构成的电容器，以及位于所述声压感应层6一侧的背腔51。所述MEMS芯片5固定于所述基板100的第一表面上，所述背腔51位于所述基板100与所述声压感应层6之间。

所述硅麦克风封装结构还包括一ASIC芯片102，位于所述腔体101内，固定于所述基板100的第一表面。所述ASIC芯片102可以通过导线分别与所述MEMS芯片5和所述基板100电连接，用于接收所述MEMS芯片5的感应信号，进行处理后，通过所述基板100输出。所述MEMS芯片1和所述ASIC芯片102可以通过绝缘胶体固定于所述基板100的第一表面。

在其他具体实施方式中，所述ASIC芯片102还可以埋置在所述基板100内部，直接与所述基板100内部的电路布线连接，所述MEMS芯片5通过焊接或导线与所述ASIC芯片连接。

所述声孔3开设于所述封装壳体4上，所述导电防尘膜片1设置于所述封装壳体外侧表面，完全覆盖所述声孔3。在其他具体实施方式中，所述导电防尘膜片1还可以设置于所述封装壳体4的内侧表面。

所述导电防尘膜片1具有透气性，以起到过滤异物且连通腔体内外部的作用。所述导电防尘膜片1至少部分区域为导电材料，从而使得所述导电防尘膜片1至少部分区域导电。例如，所述导电防尘膜片1包括多个同心的环状导电区域或多个阵列排布的导电区域等。该具体实施方式中，所述导电防尘膜片1整体均为导电区域。所述导电防尘膜片1的导电区域采用的材料包括金属、导电纤维、具有导电镀层的材料以及纳米导电材料中的至少一种。该具体实施方式中，所述导电防尘膜片1采用导电材料编制而成的网状薄片，具有透气性，可以阻挡异物。

所述导电防尘膜片1具有导电性，能够吸附空气中的静电荷，避免静电荷进入所述腔体101内，吸附至所述硅麦克风传感芯片5的振膜上，避免静电力导致振膜以为或损坏的问题，降低由ESD造成振膜破损风险。并且，可以通过吸附静电荷，减少空气中的静电放电现象，进一步减少静电放电导致的空气热膨胀产生的强气流对所述硅麦克风传感芯片5造成的影响。

所述导电防尘膜片1通过粘结层2固定于所述封装壳体4表面，所述粘结层2距离所述声孔3的边缘有一定距离，以避免所述粘结剂层2对声孔3造成遮挡，或在粘结所述导电防尘膜片1的过程中，粘结剂从声孔3掉落进空腔101内。

进一步的，所述导电防尘膜片1还可以具有一定的硬度，不易受气流影响二发生形变。ESD放电后瞬间加热声孔外部气体，空气膨胀后所述导电防尘膜片1由于对气流具有一定的阻力，可以过滤强气流，起到缓冲作用。而且所述导电防尘膜片1的强度较大，在强气流下不易发生形变，使得在ESD放电情况下，硅麦克风封装结构内的腔体压强无影响，或影响较小，从而不会由于腔体101内瞬间压强变化而导致对所述MEMS芯片5的振膜造成损伤。

所述防尘导电膜片1的强度较大，结构稳固，在机台设备吸取所述硅麦克风封装结构时，可以提高吸取的成功率，提高将所述硅麦克风封装结构安装至客户端时的成功率。

请参考图2，为本实用新型另一具体实施方式的硅麦克风封装结构的结构示意图。

所述导电防尘膜片1与所述封装壳体4之间通过粘结层2固定，且所述导电防尘膜片1与所述封装壳体4之间设置有接地环8且与所述接地环8电连接。所述接地环8位于所述声孔3外围，环绕所述声孔3设置，位于所述声孔3与所述导电防尘膜片1之间。所述接地环8可以嵌于所述封装壳体4内，或位于所述封装壳体4的表面。较佳的，所述接地环8凸出于所述封装壳体4表面，从而可以避免所述粘结层2的材料进入声孔3内。

所述基板100具有接地端10，所述接地环8电连接至所述接地端10，从而将所述导电风尘膜片1电连接至所述接地端10。

所述封装壳体4至少包括导电部分，所述导电部分通过所述基板100内的电路布线与所述接地端10电连接；所述导电防尘膜片1与所述封装壳体4的导电部分电连接。该具体实施方式内，所述封装壳体4内具有电连接线路9，所述电连接线路9一端连接至所述导电环8，另一端电连接至所述基板100，通过所述基板100内的电路布线电连接至所述接地端10。

所述封装壳体4可以采用内部具有电连接线路的电路板制成，无需再额外形成电连接线路。电连接线路9可以位于所述封装壳体4的壳体材料内部，也可以位于所述壳体的表面。

所述导电防尘膜片1与所述接地端100形成电连接，能够将吸附的静电荷释放，避免导电防尘膜片1上积累过多静电荷而导致放电，产生电火花达到MEMS芯片5上，从而进一步提供静电防护效果。

请参考图3，为本实用新型另一具体实施方式的硅麦克风封装结构的结构示意图。

该具体实施方式中，所述封装壳体11采用导电材料，例如为金属壳体，通过基板100内的电路布线电连接至所述接地端10。

所述导电防尘膜片1通过所述导电环8电连接至所述封装壳体11，从而与所述接地端10形成电连接。

并且，所述封装壳体11与所述导电防尘膜片1构成一屏蔽罩，可以屏蔽外部电磁场对所述内部的MEMS芯片5以及ASIC芯片102的影响。

请参考图4，为本实用新型另一具体实施方式的硅麦克风封装结构的结构示意图。

该具体实施方式中，所述声孔31开设于所述基板100上，连通至所述封装壳体4与所述基板101构成的腔体100内，具体的连通至所述腔体101内的MEMS芯片5的背腔51。

该具体实施方式中，所述导电防尘膜片1设置于所述基板100的第二表面。由于所述基板100的第二表面需要贴装至客户端，因此，该具体实施方式中，所述导电防尘膜片1内嵌于所述基板100内，且所述导电防尘膜片1表面与所述基板100的第二表面齐平。

可以通过在所述基板100的第二表面上开设凹槽，将所述导电防尘膜片1设置于所述凹槽内。该具体实施方式中，所述导电防尘膜片1通过粘结层21固定于凹槽内。所述导电防尘膜片1与声孔31之间设置有导电环81，所述导电环81与所述导电防尘膜片1之间电连接，且所述导电环81电连接至所述基板100的接地端10，从而将所述导电防尘膜1接地。该具体实施方式中，所述导电环81设置于所述声孔31的内壁处。

本实用新型的具体实施方式，还提供一种具有上述硅麦克风封装结构的电子设备。

请参考图5，为本实用新型一具体实施方式的硅麦克风封装结构的局部剖面结构示意图。

所述电子设备，包括上述任一具体实施方式中的硅麦克风封装结构；还包括一进声通道7，通过所述声孔3与所述硅麦克风封装结构的腔体101连通。

该具体实施方式中，所述电子设备采用如图2中所示的硅麦克风封装结构。

所述硅麦克风封装结构为顶部进音的麦克风，封装壳体4顶部贴装于电子设备的外壳500下方，声孔3与外壳500的进声通道7连通。通常进声通道7较为细长，静电放电(ESD)时被电火花加热膨胀的气流产生的压强较大，对MEMS芯片的振膜造成的风险越高。

该具体实施方式的硅麦克风封装结构具有导电防尘膜片1，位于所述进声通道7和声孔3之间，既能够吸收静电电荷，又可以缓冲被静电放电加热而膨胀的气流，保护MEMS芯片的振膜不受损伤，同时还可以起到防尘作用。

请参考图6，为本实用新型另一具体实施方式的电子设备的局部剖面示意图。

该具体实施方式中，所述电子设备包括如图4的所示的底部进音的硅麦克风封装结构。

所述硅麦克风封装结构的基板100贴装于电子设备外壳600的上方，电子设备外壳600的进声通道位于所述声孔3的下方。所述导电防尘膜片1既能够起到防尘作用，又能够改善静电对硅麦克风封装结构的影响。

本实用新型的电子设备的麦克风的效果提高，提高所述麦克风的可靠性。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种硅麦克风封装结构，其特征在于，包括：

基板，具有相对的第一表面和第二表面；

封装壳体，设置于所述基板的第一表面上，与所述基板之间构成腔体；

MEMS芯片，设置于所述腔体内；

声孔，连通所述腔体内外部；

导电防尘膜片，覆盖整个所述声孔。

2.根据权利要求1所述的硅麦克风封装结构，其特征在于，所述声孔开设于所述封装壳体上，所述导电防尘膜片设置于所述封装壳体内侧或外侧。

3.根据权利要求1所述的硅麦克风封装结构，其特征在于，所述声孔开设于所述基板上，所述导电防尘膜片内嵌于所述基板内，且所述导电防尘膜片表面与所述基板的第二表面齐平。

4.根据权利要求1所述的硅麦克风封装结构，其特征在于，所述基板具有接地端，所述导电防尘膜片与所述接地端电连接。

5.根据权利要求4所述的硅麦克风封装结构，其特征在于，所述封装壳体至少包括导电部分，所述导电部分通过所述基板内的电路布线与所述接地端电连接；所述导电防尘膜片与所述封装壳体的导电部分电连接。

6.根据权利要求5所述的硅麦克风封装结构，其特征在于，所述导电防尘膜片与所述封装壳体之间通过粘结层固定，且所述导电防尘膜片与所述封装壳体之间设置有接地环且与所述接地环电连接，所述接地环位于所述声孔外围，位于所述声孔与所述导电防尘膜片之间，所述接地环电连接至所述接地端。

7.根据权利要求1所述的硅麦克风封装结构，其特征在于，所述导电防尘膜片为网状，且至少部分区域为导电材料。

8.根据权利要求1所述的硅麦克风封装结构，其特征在于，所述导电防尘膜片的材料包括金属、导电纤维、具有导电镀层的材料以及纳米导电材料中的至少一种。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至8中任一项所述的硅麦克风封装结构；

进声通道，通过所述声孔与所述硅麦克风封装结构的腔体连通。