CN210781344U - 一种光照强度变暗时启动的智能mems麦克风 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及麦克风领域，尤其涉及一种光照强度变暗时启动的智能MEMS麦克风，包含封装基板和光敏电阻，所述封装基板上固定有Sensor芯片，所述Sensor芯片通过键合线与ASIC芯片电性相连，所述ASIC与前述封装基板电性相连，所述光敏电阻与一个固定电阻串联后与电源正极相连，所述ASIC芯片供电端通过三极管与前述光敏电阻连接，所述封装基板上固定有腔体板，所述腔体板上放固定有前述光敏电阻的光敏型基板。通过本装置可以实现根据光照强度智能开启麦克风的功能。

Description

一种光照强度变暗时启动的智能MEMS麦克风

【技术领域】

本发明涉及麦克风领域，尤其涉及一种光照强度变暗时启动的智能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；

目前的MEMS麦克风在提供合适电压的情况下进入工作状态，工作方式不够智能，无法在光照强度变暗时智能启动。

本发明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，提供了一种光照强度变暗时启动的智能MEMS麦克风。

本发明可以通过以下技术方案来实现：

本发明公开了一种光照强度变暗时启动的智能MEMS麦克风，包含封装基板和光敏电阻，所述封装基板上固定有Sensor芯片，所述 Sensor芯片通过键合线与ASIC芯片电性相连，所述ASIC与前述封装基板电性相连，所述光敏电阻与一个固定电阻串联后与电源正极相连，所述封装基板上固定有腔体板，所述腔体板上放固定有前述光敏电阻的光敏型基板，所述Sensor芯片上有BIAS端和VOUT端，所述 Sensor芯片上BIAS端与ASIC芯片的BIAS端电性相连，所述Sensor 芯片上VOUT端与ASIC芯片的VOUT端电性相连，所述ASIC芯片供电端通过三极管与光敏电阻并联后与前述固定电阻一端串联，所述固定电阻另一端接地。通过ASIC芯片与光敏电阻并联，光线变暗时，光敏电阻阻值增大，光敏电阻上电压增大，ASIC芯片上电压增大到一定值时，三极管导通，从而启动ASIC芯片，从而启动ASIC芯片，MEMS 麦克风开始工作。MEMS麦克风的工作原理是，通过外部电源给ASIC 芯片供电使ASIC芯片进入工作状态，ASIC芯片通过ASIC内部的电荷泵为振膜和背极提供偏置电压使Sensor芯片的振膜和背极间存在电势差，从而在外部声压作用下，声音信号转化为振膜的机械能，同时类比平行板电容器工作原理，在振膜和背极之间距离变化的情况下，Sensor芯片有电信号从Sensor芯片的VOUT端输出，此信号为所检测声音的初始信号，信号经过信号ASIC芯片处理后从OUT端输出；利用光敏电阻在不同光照度下电导率不同的内光电效应，光照产生的载流子参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻器的阻值迅速下降，在强光照射时，光敏电阻阻值变小，从而可以起到阻值调整的作用；本发明通过光敏电阻和定值电阻串联分压的方式实现控制ASIC芯片的工作状态；固定电阻和光敏电阻串联后，与麦克风电路并联，ASIC 芯片与任一电阻并联后，由于外界光照条件的变化，其分压值都会发生变化；分压值变小，ASIC芯片不能正常工作。

优选的，所述封装基板上设有声孔。

优选的，所述键合线为金，铝，铜等金属材质制成。

本发明与现有的技术相比有如下优点：

本设计的麦克风工作方式智能，可以在光照强度强度变暗时自动开启，工作方式智能，尤其是一些监听功能，可以选择在夜晚的时候自动开启，其他时间麦克风会进入休眠模式。

【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为本发明的爆炸图；

图2为本发明的电路图；

图3为本发明的Sensor芯片结构图；

图4为Sensor芯片工作状态图；

图中：1、光敏电阻；2、腔体板；3、ASIC芯片；4、Sensor芯片；401、背极；402、硅基；403、振膜；5、封装基板；51、声孔； 6、三极管；7、键合线；8、固定电阻；

【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4所示，本发明公开了一种光照强度变暗时启动的智能MEMS麦克风，包含封装基板5和光敏电阻1，封装基板5上固定有Sensor芯片4，Sensor芯片4通过键合线7与ASIC芯片3电性相连，ASIC与封装基板5电性相连，光敏电阻1与一个固定电阻8 串联后与电源正极相连，ASIC芯片3供电端通过三极管6与光敏电阻1连接，封装基板5上固定有腔体板2，腔体板2上放固定有光敏电阻1的光敏型基板，Sensor芯片4上有BIAS端和VOUT端，Sensor芯片4上BIAS端与ASIC芯片3的BIAS端电性相连，Sensor芯片4 上VOUT端与ASIC芯片3的VOUT端电性相连。MEMS麦克风的工作原理是，通过外部电源给ASIC芯片3供电，使ASIC芯片3进入工作状态，ASIC芯片3通过ASIC内部的电荷泵为振膜403和背极401提供偏置电压使Sensor芯片4的振膜403和背极401间存在电势差，从而在外部声压作用下，声音信号转化为振膜403的机械能，同时类比平行板电容器工作原理，在振膜403和背极401之间距离变化的情况下，Sensor芯片4有电信号从Sensor芯片4的VOUT端输出，此信号为所检测声音的初始信号，信号经过信号ASIC芯片3处理后从OUT 端输出；利用光敏电阻1在不同光照度下电导率不同的内光电效应，光照产生的载流子参与导电，在外加电场的作用下作漂移运动，电子奔向电源的正极，空穴奔向电源的负极，从而使光敏电阻1器的阻值迅速下降，在强光照射时，光敏电阻1阻值变小，从而可以起到阻值调整的作用；本发明通过光敏电阻1和定值电阻串联分压的方式实现控制ASIC芯片3的工作状态；固定电阻8和光敏电阻1串联后，与麦克风电路并联，ASIC芯片3与任一电阻并联后，由于外界光照条件的变化，其分压值都会发生变化；分压值变小，ASIC芯片3通过三极管6后无法活得一个合适的电压，ASIC芯片3不能正常工作。

如图4所述为Sensor芯片4的结构，Sensor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Sensor芯片输出信号为△U＝U1-U2；Sensor芯片在外部声压的作用下，完成了声能-机械能-电能的转化。

其中，封装基板5上设有声孔6。

其中，键合线7为铜等金属材质制成。

其中，ASIC芯片3供电端通过三极管6与光敏电阻1并联后与固定电阻8一端串联，固定电阻8另一端接地。通过ASIC芯片3与光敏电阻1并联，光线变暗时，光敏电阻1阻值增大，光敏电阻1上电压增大，ASIC芯片3上增大到一定值时，三极管6导通，从而启动ASIC芯片3，MEMS麦克风开始工作。

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 (2)

1.一种光照强度变暗时启动的智能MEMS麦克风，其特征在于：包含封装基板和光敏电阻，所述封装基板上固定有Sensor芯片，所述Sensor芯片通过键合线与ASIC芯片电性相连，所述ASIC与前述封装基板电性相连，所述光敏电阻与一个固定电阻串联后与电源正极相连，所述ASIC芯片供电端通过三极管与光敏电阻并联后与前述固定电阻一端串联，所述固定电阻另一端接地，所述封装基板上固定有腔体板，所述腔体板上放固定有前述光敏电阻的光敏型基板。

2.根据权利要求1所述的光照强度变暗时启动的智能MEMS麦克风，其特征在于：所述封装基板上设有声孔。

Images