CN210781347U - 一种信噪比高的mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及麦克风领域,尤其涉及一种信噪比高的MEMS麦克风,包含焊盘PCB板和MEMS麦克风,所述焊盘PCB板上固定有容积转换板,所述容积转换板上端面固定有外壳,所述外壳一侧设有贯穿外壳的第一声孔,所述容积转换板上端面远离第一声孔的一侧设有贴装凹槽,所述贴装凹槽底部设有第二声孔,所述容积转换板下端面上第一声孔位置处设有容积扩展槽,所述容积扩展槽通过连接孔连接前述第二声孔,MEMS麦克风包含固定在第一声孔下方容积转换板上的ASIC芯片,所述ASIC芯片通过键合线连接有MEMS芯片,所述MEMS芯片固定在前述容积转换板上第二声孔位置处。本装置能有效增大装置的信噪比以及灵敏度。
Description
【技术领域】
本发明涉及麦克风领域,尤其涉及一种信噪比高的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。
信噪比是麦克风的一项重要参数,通常具有较大背腔的麦克风具有较高的信噪比,背进音麦克风因为直接将MEMS芯片置于声孔上,所以前腔较小,并且有足够大的背腔,因此其信噪比较高,传统前进音的MEMS麦克风恰恰与之相反,具有较大的前腔,背腔较大,因此其信噪比以及灵敏度都偏低,但其性能可以通过调整前腔和背腔的容积改善产品性能;
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,提供了一种信噪比高的MEMS麦克风及其生产方法,该MEMS麦克风与传统麦克风相比具有更高的灵敏度以及信噪比,该设计的方式在于通过设计将前进音MEMS麦克风背腔小,前腔大的封装形式优化为背腔大,前腔小,从而改善了麦克风的信噪比。
本发明可以通过以下技术方案来实现:
本发明公开了一种信噪比高的MEMS麦克风,包含焊盘PCB板和MEMS麦克风,所述焊盘PCB板上固定有容积转换板,所述容积转换板上端面固定有外壳,所述外壳一侧设有贯穿外壳的第一声孔,所述容积转换板上端面远离第一声孔的一侧设有贴装凹槽,所述贴装凹槽底部设有第二声孔,所述容积转换板下端面上第一声孔位置处设有容积扩展槽,所述容积扩展槽通过连接孔连接前述第二声孔,MEMS麦克风包含固定在第一声孔下方容积转换板上的ASIC芯片,所述ASIC芯片通过键合线连接有MEMS芯片,所述MEMS芯片固定在前述容积转换板上第二声孔位置处。将ASIC芯片和MEMS芯片固定在容积转换板上,将焊盘PCB板和外壳分别与容积转换板相固定,外壳与容积转换板、MEMS芯片、ASIC芯片之间的间隙形成前腔,MEMS芯片内部与第二声孔和容积扩展槽形成背腔,上述的MEMS麦克风是一种具有较大背腔和较小前腔的新型麦克风,通过腔体容积转换板,可以改变前腔和背腔的容积,从而改善产品性能,在焊盘PCB板上贴有一块腔室容积转换板,容积转换板上放置有第二声孔,第二声孔连接了MEMS麦克风的背腔和背腔容积扩展槽,能进一步扩大背腔容积,该MEMS芯片贴装在第二声孔的正上方,由于其高度比ASIC芯片高,MEMS芯片位于一个贴装凹槽内,所以MEMS芯片和ASIC芯片的高度基本保持一致,从而增大了信噪比以及灵敏度。
一种信噪比高的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容积转换板上,并通过烘烤固化;
b.将MEMS芯片通过粘合剂贴装在容积转换板上第二声孔的正上方,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.使用粘合剂将容积转换板与焊盘PCB板粘合到一起,粘合层完全密封;
f.使用粘合剂将容积转换板和外壳粘合到一起,粘合层完全密封。
本发明与现有的技术相比有如下优点:
1.通过腔体容积转换板,将现有技术中前进音MEMS麦克风的前腔分割为容积转换板体积、第二声孔、连接孔和容积扩展槽,外壳与容积转换板、MEMS芯片、ASIC芯片之间的间隙形成前腔,MEMS芯片内部空间与第二声孔和容积扩展槽形成背腔,从而改变前腔和背腔的容积,增大背腔容积,减小前腔容积,从而增大了信噪比以及灵敏度。
2.由于前腔变小,赫姆霍兹谐振中心频率点升高,使得MEMS麦克风具有更平坦的频响曲线。
3.后腔变大后,容积变大,声波更容易推动MEMS芯片振膜振动,因此在一定程度上提高了产品的灵敏度。
【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为现有技术中背进音MEMS麦克风示意图;
图2为现有技术中前进音MEMS麦克风示意图;
图3为本发明的结构示意图;
图4为本发明的爆炸图;
图5为本发明的爆炸图;
图6为本发明的容积转换板结构示意图;
图7为本发明的容积转换板结构示意图;
图8为本发明的MEMS芯片结构示意图;
图中:1、焊盘PCB板;2、容积转换板;21、第二声孔;22、容积扩展槽;23、贴装凹槽;24、连接孔;3、ASIC芯片;4、MEMS芯片;401、背极;402、硅基;403、振膜;5、外壳;51、第一声孔;6、前腔;7、背腔;
【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8所示,本发明公开了一种信噪比高的MEMS麦克风,包含焊盘PCB板1和MEMS麦克风,焊盘PCB板1上固定有容积转换板2,容积转换板2上端面固定有外壳5,外壳5一侧设有贯穿外壳5的第一声孔51,容积转换板2上端面远离第一声孔51的一侧设有贴装凹槽23,贴装凹槽23底部设有第二声孔21,容积转换板2下端面上第一声孔51位置处设有容积扩展槽22,容积扩展槽22通过连接孔24连接第二声孔21,MEMS麦克风包含固定在第一声孔51下方容积转换板2上的ASIC芯片3,ASIC芯片3通过键合线连接有MEMS芯片4,MEMS芯片4固定在容积转换板2上第二声孔21位置处。将ASIC芯片3和MEMS芯片4固定在容积转换板2上,将焊盘PCB板1和外壳5分别与容积转换板2相固定,外壳5与容积转换板2、MEMS芯片4、ASIC芯片3之间的间隙形成前腔6,MEMS芯片4内部与第二声孔21和容积扩展槽22形成背腔7,上述的MEMS麦克风是一种具有较大背腔7和较小前腔6的新型麦克风,通过腔体容积转换板2,可以改变前腔6和背腔7的容积,从而改善产品性能,在焊盘PCB板1上贴有一块腔室容积转换板2,容积转换板2上放置有第二声孔21,第二声孔21连接了MEMS麦克风的背腔7和背腔7容积扩展槽22,能进一步扩大背腔7容积,该MEMS芯片4贴装在第二声孔21的正上方,由于其高度比ASIC芯片3高,MEMS芯片4位于一个贴装凹槽23内,所以MEMS芯片4和ASIC芯片3的高度基本保持一致,从而增大了信噪比以及灵敏度。
一种信噪比高的MEMS麦克风的生产方法,包含以下步骤
a.将ASIC芯片3使用粘合剂贴装在容积转换板2上,并通过烘烤固化;
b.将MEMS芯片4通过粘合剂贴装在容积转换板2上第二声孔21的正上方,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.使用粘合剂将容积转换板2与焊盘PCB板1粘合到一起,粘合层完全密封;
f.使用粘合剂将容积转换板2和外壳5粘合到一起,粘合层完全密封。
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)
1.一种信噪比高的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板上固定有容积转换板,所述容积转换板上端面固定有外壳,所述外壳一侧设有贯穿外壳的第一声孔,所述容积转换板上端面远离第一声孔的一侧设有贴装凹槽,所述贴装凹槽底部设有第二声孔,所述容积转换板下端面上第一声孔位置处设有容积扩展槽,所述容积扩展槽通过连接孔连接前述第二声孔,MEMS麦克风包含固定在第一声孔下方容积转换板上的ASIC芯片,所述ASIC芯片通过键合线连接有MEMS芯片,所述MEMS芯片固定在前述容积转换板上第二声孔位置处。
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CN201922177185.4U CN210781347U (zh) | 2019-12-07 | 2019-12-07 | 一种信噪比高的mems麦克风 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111314830A (zh) * | 2019-12-07 | 2020-06-19 | 朝阳聚声泰(信丰)科技有限公司 | 一种信噪比高的mems麦克风及其生产方法 |
TWI730834B (zh) * | 2020-07-03 | 2021-06-11 | 加高電子股份有限公司 | 麥克風結構 |
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2019
- 2019-12-07 CN CN201922177185.4U patent/CN210781347U/zh not_active Withdrawn - After Issue
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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