CN210781339U - 一种抗强气流及高声压的mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及麦克风领域，尤其涉及一种抗强气流及高声压的MEMS麦克风，包含焊盘PCB板和MEMS麦克风，所述焊盘PCB板上固定有外壳，所述外壳内部的焊盘PCB板上固定有MEMS麦克风，所述MEMS麦克风包含固定在焊盘PCB板上的ASIC芯片，所述ASIC芯片通过键合线连接有MEMS芯片，所述ASIC芯片还通过键合线连接焊盘PCB板，所述外壳上设有贯穿外壳的声孔，所述外壳上声孔位置处固定有限流装置，所述限流装置包含与外壳相互固定的底座，所述底座上固定有贯穿底座并与声孔配合使用的圆形孔，所述底座上圆形孔位置倾斜固定有多个瓣状叶片，瓣状叶片均匀分布在底座上。本装置可以大幅度降低外界恶劣环境，强气流，高声压冲击对麦克风带来的损伤，对麦克风有极好的保护作用。
Description
【技术领域】
本发明涉及麦克风领域，尤其涉及一种抗强气流及高声压的MEMS麦克风。
【背景技术】
MEMS是微机电系统，英文全称是Micro-Electro mechanical System，是指尺寸在几毫米乃至更小的传感器装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。简单来说，MEMS就是将传统传感器的机械部件微型化后，通过三维堆叠技术，例如三维硅穿孔TSV等技术把器件固定在硅晶元(wafer)上，最后根据不同的应用场合采用特殊定制的封装形式，最终切割组装而成的硅基传感器。受益于普通传感器无法企及的IC硅片加工批量化生产带来的成本优势，MEMS同时又具备普通传感器无法具备的微型化和高集成度。
MEMS麦克风涉及到半导体封装领域，将裸片封装在一个容器内以实现形影的功能，与其他半导体封装的不同点在于MEMS麦克风的Sensor芯片是一种气体(声压)敏感元件，并且由于材质和厚度的原因，MEMS芯片的Sensor区域非常脆弱，在强气流以及高声压冲击下，膜片会有破损的风险，实际使用环境很难避免不出现此现象，因此普通封装的MEMS麦克风存在高声压或者强气流冲击失效的风险。
本发明即是针对现有技术的不足而研究提出的。
【发明内容】
本发明的目的是克服上述现有技术的缺点，提供了一种抗强气流及高声压的MEMS麦克风，该麦克风可以有效避免高声压或者强气流冲击失效的问题。
本发明可以通过以下技术方案来实现：
一种抗强气流及高声压的MEMS麦克风，包含焊盘PCB板和MEMS麦克风，所述焊盘PCB板上固定有外壳，所述外壳内部的焊盘PCB板上固定有MEMS麦克风，所述MEMS麦克风包含固定在焊盘PCB板上的ASIC芯片，所述ASIC芯片通过键合线连接有MEMS芯片，所述ASIC芯片还通过键合线连接焊盘PCB板，所述外壳上设有贯穿外壳的声孔，所述外壳上声孔位置处固定有限流装置，所述限流装置包含与外壳相互固定的底座，所述底座上固定有贯穿底座并与声孔配合使用的圆形孔，所述底座上圆形孔位置倾斜固定有多个瓣状叶片，所述瓣状叶片均匀分布在底座上。通过在外壳上声孔位置处固定限流装置，声音信号可以从限流装置的圆形孔上瓣状叶片间的间隙处进入到壳体内部，并且作用在MEMS芯片的振膜上，从而实现声音信号的拾取和转换过程，通过限流装置可以在强气流冲击下减小进入MEMS麦克风内部的气流大小，同样的该装置也可以通过孔径收缩的方式衰减高声压声音信号，当外界气流过大或声压过高时，瓣状叶片会在声压作用下贴合到一起，贴合程度会根据具体声压值改变，从而实现减小进入MEMS麦克风内部的气流大小及衰减进入到MEMS芯片位置高声压声音信号。
一种抗强气流及高声压的MEMS麦克风的生产方法，包含以下步骤
a.将ASIC芯片使用粘合剂贴装在焊盘PCB板上，并通过烘烤固化；
b.将MEMS芯片通过粘合剂贴装在焊盘PCB板上，MEMS芯片底部通过粘合剂完全密封；
c.通过引线键合的方式，使用键合线完成MEMS芯片，ASIC芯片以及焊盘PCB板的电气连接；
d.使用粘合剂将外壳与焊盘PCB板粘合到一起，粘合层完全密封；
f.使用粘合剂将限流装置与外壳固定在一起，并通过烘烤固化。
本发明与现有的技术相比有如下优点：
1.本装置可以大幅度降低外界恶劣环境，强气流，高声压冲击对麦克风带来的损伤，对麦克风有极好的保护作用。
2.当外界气流过大或声压过高时，瓣状叶片会在声压作用下贴合到一起，贴合程度会根据具体声压值改变，从而实现减小进入MEMS麦克风内部的气流大小及衰减进入到MEMS芯片位置高声压声音信号。
3.该装置可以使用在一些极端环境中，比如大风天气较多，或者机场等具有较高声压的场合。
【附图说明】
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，其中：
图1为正常声压下限流装置的结构示意图；
图2为强气流或者高声压冲击下限流装置的结构示意图；
图3为正常声压下限流装置的俯视图；
图4为强气流或者高声压冲击下限流装置的俯视图；
图5为本发明的俯视图；
图6为本发明的结构示意图；
图7为本发明的限流装置结构示意图；
图8为本发明的MEMS芯片结构示意图；
图9为本发明的限流装置与外壳的组装结构示意图；
图中：1、焊盘PCB板；2、外壳；3、ASIC芯片；4、MEMS芯片；401、背极；402、硅基；403、振膜；5、键合线；6、限流装置；61、底座；62、圆形孔；63、瓣状叶片；
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明的实施方式作详细说明：
如图1至图9所示，一种抗强气流及高声压的MEMS麦克风，包含焊盘PCB板1和MEMS麦克风，焊盘PCB板1上固定有外壳2，外壳2内部的焊盘PCB板1上固定有MEMS麦克风，MEMS麦克风包含固定在焊盘PCB板1上的ASIC芯片3，ASIC芯片3通过键合线5连接有MEMS芯片4，ASIC芯片3还通过键合线5连接焊盘PCB板1，外壳2上设有贯穿外壳2的声孔，外壳2上声孔位置处固定有限流装置6，限流装置6包含与外壳2相互固定的底座61，底座61上固定有贯穿底座61并与声孔配合使用的圆形孔62，底座61上圆形孔62位置倾斜固定有多个瓣状叶片63，瓣状叶片63均匀分布在底座61上。通过在外壳2上声孔位置处固定限流装置6，声音信号可以从限流装置6的圆形孔62上瓣状叶片63间的间隙处进入到壳体内部，并且作用在MEMS芯片4的振膜403上，从而实现声音信号的拾取和转换过程，通过限流装置6可以在强气流冲击下减小进入MEMS麦克风内部的气流大小，同样的该装置也可以通过孔径收缩的方式衰减高声压声音信号，当外界气流过大或声压过高时，瓣状叶片63会在声压作用下贴合到一起，贴合程度会根据具体声压值改变，从而实现减小进入MEMS麦克风内部的气流大小及衰减进入到MEMS芯片4位置高声压声音信号。
一种抗强气流及高声压的MEMS麦克风的生产方法，包含以下步骤
a.将ASIC芯片3使用粘合剂贴装在焊盘PCB板1上，并通过烘烤固化；
b.将MEMS芯片4通过粘合剂贴装在焊盘PCB板1上，MEMS芯片4底部通过粘合剂完全密封；
c.通过引线键合的方式，使用键合线5完成MEMS芯片4，ASIC芯片3以及焊盘PCB板1的电气连接；
d.使用粘合剂将外壳2与焊盘PCB板1粘合到一起，粘合层完全密封；
f.使用粘合剂将限流装置6与外壳2固定在一起，并通过烘烤固化。
如图1至图4所示，当外界气流过大或声压过高时，瓣状叶片63会在声压作用下贴合到一起，贴合程度会根据具体声压值改变，如图2和图4为高声压或者强气流状态下瓣状叶片63的屈服程度示意图；正常状态下，声音孔直径D0，瓣状叶片63的垂直高度H0，强气流或者高声压冲击下，声音孔直径D1，瓣状叶片63的垂直高度H1，其中D0＞D1，H0＞H1，并且在强气流或高声压冲击作用下，瓣状叶片63间隙变小，即进音区域减小。
如图8所示为MEMS芯片4的结构，MEMS芯片4由振膜403，背极401以及硅基402组成，振膜403和背极401通过半导体加工工艺(刻蚀，抛光，蒸镀等)固定在硅基402腔体内部；其工作原理可等效为平行板电容器；振膜403和背极401组成电容器的上下两基板，在电压作用下，电荷发生定向移动，在上下基板间会形成稳定的电压差，当外界声压作用在振膜403上时，振膜403和背极401间的距离发生变化，由公式C＝εS/4πkd，可知，在距离发生变化时，电容器的电容量会随之发生变化(C：电容量,ε：介电常数,S：振膜403和背极401之间的正对面积d：两板间距离，k：静电力恒量)；由U＝Q/C可知，在电容量发生变化的情况下，输出电压值会发生变化(Q为电容器的电荷量，Q为定值保持不变；U为振膜403形变后两极板之间的电压)，若记形变前的电压为U1，形变后的电压为U2，那么在声压作用下MEMS芯片4输出信号为△U＝U1-U2；MEMS芯片4在外部声压的作用下，完成了声能-机械能-电能的转化。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，这些变化、修改、替换和变型，也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种抗强气流及高声压的MEMS麦克风，其特征在于：包含焊盘PCB板和MEMS麦克风，所述焊盘PCB板上固定有外壳，所述外壳内部的焊盘PCB板上固定有MEMS麦克风，所述MEMS麦克风包含固定在焊盘PCB板上的ASIC芯片，所述ASIC芯片通过键合线连接有MEMS芯片，所述ASIC芯片还通过键合线连接焊盘PCB板，所述外壳上设有贯穿外壳的声孔，所述外壳上声孔位置处固定有限流装置，所述限流装置包含与外壳相互固定的底座，所述底座上固定有贯穿底座并与声孔配合使用的圆形孔，所述底座上圆形孔位置倾斜固定有多个瓣状叶片，所述瓣状叶片均匀分布在底座上。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN201922174727.2U CN210781339U (zh) | 2019-12-07 | 2019-12-07 | 一种抗强气流及高声压的mems麦克风 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201922174727.2U CN210781339U (zh) | 2019-12-07 | 2019-12-07 | 一种抗强气流及高声压的mems麦克风 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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| CN201922174727.2U Active CN210781339U (zh) | 2019-12-07 | 2019-12-07 | 一种抗强气流及高声压的mems麦克风 |
Country Status (1)
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2019
- 2019-12-07 CN CN201922174727.2U patent/CN210781339U/zh active Active
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