CN211702392U - Mems麦克风和电子产品 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种MEMS麦克风和电子产品，包括基板、支撑框架、防水膜和MEMS芯片；所述基板上开设有贯通的主声孔；所述支撑框架盖设在所述基板上，所述支撑框架盖住所述主声孔，所述支撑框架上开设有贯通的次声孔，所述支撑框架与所述基板之间构成容纳腔；所述防水膜设置在所述容纳腔中，所述防水膜将所述主声孔和次声孔隔开，所述主声孔与次声孔分别位于所述防水膜的两侧；所述MEMS芯片设置在所述支撑框架或所述基板上。本实用新型提供的MEMS麦克风和电子产品，防水膜有效防止外侧环境中的灰尘、液体等异物进入MEMS麦克风内，提高MEMS麦克风的可靠性。
Description
技术领域
本实用新型涉及微机电系统领域，具体涉及一种MEMS麦克风和电子产品。
背景技术
微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)麦克风是基于MEMS技术制造的声电换能器，其具有体积小、频响特性好、噪声低等特点，是移动终端必不可少的器件之一。一般的，MEMS麦克风产品中包含基于电容检测的MEMS芯片和专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)芯片，MEMS芯片的电容会随着传入的声音的变化产生相应的变化，再利用ASIC芯片对变化的电容信号进行处理和输出从而实现对声音的拾取。
近年来电子产品的相关技术发展迅速，对电子产品的性能要求越来越高，以满足电子产品在不同环境下的应用需求和可靠性要求。目前的MEMS麦克风由于需要直接接收外界的声音，所以MEMS芯片通过麦克风声孔与外界环境形成直接连通。这种设计导致了外侧环境中的灰尘、液体等极易从麦克风声孔进入MEMS麦克风中，进而影响MEMS麦克风的声学性能。MEMS麦克风存在进水失效的风险，可靠性有限。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提供一种改进的MEMS麦克风和电子产品。
根据本实用新型的一个方面，提供了一种MEMS麦克风，包括基板、支撑框架、防水膜和MEMS芯片；所述基板上开设有贯通的主声孔；所述支撑框架盖设在所述基板上，所述支撑框架盖住所述主声孔，所述支撑框架上开设有贯通的次声孔，所述支撑框架与所述基板之间构成容纳腔；所述防水膜设置在所述容纳腔中，所述防水膜将所述主声孔和次声孔隔开，所述主声孔与次声孔分别位于所述防水膜的两侧；所述MEMS芯片设置在所述支撑框架或所述基板上。
可选地，还包括封装壳，所述封装壳盖设在所述基板上，所述封装壳与所述基板构成内腔，所述MEMS芯片和支撑框架位于所述内腔中。
可选地，还包括ASIC芯片，所述MEMS芯片及ASIC芯片设置在所述支撑框架上。
可选地，所述ASIC芯片和MEMS芯片通过所述支撑框架与所述基板形成电连接。
可选地，所述主声孔由多个分布于所述基板上的孔洞组成；
和/或，
所述次声孔由多个分布于所述支撑框架上的孔洞组成。
可选地，所述防水膜的边缘粘接固定在所述容纳腔中。
可选地，所述支撑框架以粘接或焊接的方式固定在所述基板上。
可选地，所述防水膜的形状与所述容纳腔的形状相匹配。
可选地，所述防水膜与所述基板的表面之间具有第一间隙；
和/或，
所述防水膜与所述支撑框架的表面之间具有第二间隙。
根据本实用新型的另一个方面，提供了一种电子产品，包括：产品主体和上述MEMS麦克风，所述MEMS麦克风设置在所述产品主体中，所述MEMS麦克风被配置为用于接收声音以转换成声音信号。
本实用新型所述技术方案的有益效果在于：通过防水膜有效防止外侧环境中的灰尘、液体等异物进入MEMS麦克风内，提高MEMS麦克风的可靠性。
通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
图1是本实用新型一种实施方式提供的MEMS麦克风的结构示意图；
图2是本实用新型一种实施方式提供的MEMS麦克风的使用状态示意图；
图3是本实用新型另一种实施方式提供的MEMS麦克风的结构示意图；
图4是本实用新型另一种实施方式提供的MEMS麦克风的使用状态示意图。
图中：1、基板；11、主声孔；2、支撑框架；21、次声孔；3、防水膜；4、MEMS芯片；5、容纳腔；6、封装壳；7、内腔；8、ASIC芯片。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
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讨论。
如图1至图4所示，本实施例提供一种MEMS麦克风，其包括基板1、支撑框架2、防水膜3和MEMS芯片4。基板1上开设有贯通的主声孔11，如图1所示，主声孔11由基板1的底面贯穿至基板1的顶面，声音由主声孔11进入MEMS麦克风内。在其它实施方式中，主声孔11可以根据实际传声要求在基板1内具有弯曲延伸的特点。
具体地，内部中空的支撑框架2形成有开口向下的容纳空间，支撑框架2盖设在基板1上，支撑框架2盖住主声孔11，主声孔11位于容纳空间的下方。支撑框架2上开设有贯通的次声孔21，位于容纳空间上方的次声孔21贯穿容纳空间的顶面和支撑框架2顶面。支撑框架2的容纳空间与基板1之间围合构成容纳腔5，在不设置防水膜3的情况下，主声孔11与次声孔21通过所述容纳腔5形成连通。
进一步具体地，防水膜3设置在容纳腔5中。优选的，防水膜3的边缘固定在基板1上，支撑框架2直接罩设在防水膜3的上方，简化了防水膜3在容纳腔5中的固定形式。防水膜3将主声孔11和次声孔21隔开，主声孔11与次声孔21分别位于防水膜3的两侧。通过设置防水膜3，使次声孔21连通于MEMS麦克风内部的部分受到防水膜3保护，从主声孔11进入的异物会被防水膜3挡住，难以进入次声孔21。
另外，容纳腔5由支撑框架2的容纳空间与基板1之间围合构成，防水膜3设置在基板1上，并被支撑框架2的容纳空间很好地容纳，其能够较好地阻挡由主声孔11进入的液体、灰尘等异物，使MEMS麦克风具有良好防水、防尘性能。通过支撑框架2罩住固定在基板1上的防水膜3，并不需要改变基板1、MEMS芯片4的结构，使得现有的基板1、MEMS芯片4均适用于本实施例的MEMS麦克风，从而很好地简化了MEMS麦克风的加工和装配工艺，适用范围更广。
在本实施例中，MEMS芯片4设置在支撑框架2或所述基板1上，支撑框架2或所述基板1用于对MEMS芯片4进行支撑和固定。可选地，MEMS芯片4设置在支撑框架2上，MEMS芯片4与次声孔21的位置对应，MEMS芯片4的内腔空间与次声孔21连通。MEMS芯片4对由次声孔21进入MEMS芯片4的内腔空间的声压进行感应并将声压转变成电信号。
本实施例提供的MEMS麦克风的工作原理为：声音依次经过主声孔11、防水膜3和次声孔21，然后进入MEMS芯片4的内腔空间，由MEMS芯片4感应声压并将声压转变成电信号。
在本实施例中，防水膜3用于阻挡外界环境中的灰尘、液体等由主声孔11进入次声孔21中，进而有效地防止外界环境中的灰尘、液体等进入MEMS芯片4的内腔空间中。这有助于保持MEMS芯片4具有干净、整洁的内腔环境，进而保证了MEMS芯片4能够快速且精确地感应声压并将声压转变成电信号。同时，当强气流由主声孔11进入时，防水膜3能够拦截强气流带给MEMS芯片4的冲击力，防止MEMS芯片4受到强气流的冲击，保证了MEMS芯片4将声压转换为电信号的稳定性，从而保证了MEMS麦克风在使用过程中的稳定性和可靠性。
本实用新型的技术方案通过设置支撑框架2以使容纳空间很好地容纳防水膜3。一方面占用的空间少，对MEMS麦克风整体的外形影响较小。并且，防水膜3直接设置在基板1上，加工工艺简单。另一方面，防水膜3能够受到支撑框架2和基板1的保护作用，降低损坏的风险。
本实用新型采用的防水膜3可以通过密封的固定连接形式，将主声孔11与次声孔21完全隔离开，也可以采用不密封的固定连接形式，留有供声音穿过的缝隙，降低声阻。
防水膜3自身的材料至少可以采用两种不同的形式。第一种形式为，防水膜3密度高，隔离防水性能好，气流难以直接通过。这种防水膜3可以采用密封的固定连接方式，从主声孔11传入的声波对防水膜3产生压力，进而使防水膜3自身产生振动，通过次声孔21向MEMS芯片4传递声音振动，从而实现声音的传播。第二种形式为，防水膜3密度相对较低，具有一定防水性能，同时气流能够从中穿过。主声孔11传入的声波可以经过防水膜3直接传递至次声孔21以及MEMS芯片4，实现声音的传播。
可选地，还包括封装壳6，封装壳6盖设在基板1上，封装壳6与基板1构成内腔7，MEMS芯片4和支撑框架2位于内腔7中。封装壳6不仅能够更好地保护MEMS芯片4，而且使得MEMS芯片4在封闭的内腔7中准确地感应声压并将声压稳定地转变成电信号。为MEMS麦克风设计内腔7结构能够有效提高麦克风的声学性能。
可选地，还包括ASIC芯片8，MEMS芯片4及ASIC芯片8设置在支撑框架2上，支撑框架2对MEMS芯片4及ASIC芯片8进行支撑。通过将ASIC芯片8设置在支撑框架2，基板1上原本留出用于承载ASIC芯片8或其它器件的空间，就可以用来形成容纳腔5。这样，容纳腔5在基板1上所占用的面积可以得到增加，以供容纳面积更大的防水膜3。防水膜3的面积越大，其对声音振动从主声孔11到次声孔21的传播过程造成的阻碍作用就相对越弱，能够使声音能够更好地穿过防水膜3并由次声孔21进入MEMS芯片4的内腔空间中，声音损耗较小。
此外，面积相对较大的防水膜3也能够综合改善MEMS麦克风的声学性能，从而保证了MEMS麦克风具有较低的失真率、较好的声学效果。在一种可选的实施方式中，防水膜3在基板1中占用的面积较大，其膜材可以选用隔离性能较好的材料。这样，异物难以从防水膜3中穿过。另一方面，由于防水膜3的面积较大，其在接收到声音振动时，自身随之产生振动的灵敏度较高，能够更好的还原由主声孔11传入的声音，进而再将振动传递给MEMS芯片4。MEMS麦克风的失真度降低，同时防水性能得到保障。
在一个具体的实施方式中，ASIC芯片8设置在支撑框架2，支撑框架2可以采用含有电路的材料制成，MEMS芯片4可以通过导线与ASIC芯片8电连接，也可以通过支撑框架2与ASIC芯片8连接。MEMS芯片4通过支撑框架2与ASIC芯片8连接，减少了MEMS芯片4和ASIC芯片8之间相连的导线，优化了MEMS麦克内部的线路布局。ASIC芯片8可以通过导线与基板1电路连接，也可以通过支撑框架2与基板1电连接。ASIC芯片8通过支撑框架2与基板1电连接，这减少了ASIC芯片8和基板1之间的相连的导线，优化了MEMS麦克内部的线路布局。
可选地，主声孔11由多个分布于基板1上的孔洞组成。也即，主声孔11可以不是一个单独的孔道，而是由多个孔洞组合而成。所述主声孔11指设置在基板1上的、贯穿所述第一基板1以便声音传入的孔结构。在一种可选的实施方式中，所述主声孔11可以由三个通孔并排分布组成。将主声孔11设计为多个孔洞有助于初步阻挡外界杂质由主声孔11进入容纳腔5中，也可以起到降低气流冲击的作用，避免防水膜3受到强气流冲击而损坏。
在一个可选的的实施方式中，次声孔21由多个分布于支撑框架2上的孔洞组成。这有助于阻挡杂质进入MEMS芯片4的内腔空间中，降低了声音对MEMS芯片4的冲击力。
在另一个可选的的实施方式中，主声孔11由多个分布于基板1上的孔洞组成，且次声孔21由多个分布于支撑框架2上的孔洞组成。这既能阻挡外界杂质由主声孔11进入容纳腔5中，也可以起到降低气流冲击的作用，避免防水膜3受到强气流冲击而损坏，同时又能有效阻挡杂质进入MEMS芯片4的内腔空间中，降低声音对MEMS芯片4的冲击力。声音能够更加平稳地依次经过主声孔11、防水膜3、次声孔21进入MEMS芯片4的内腔空间中，从而便于MEMS芯片4准确地将声音信号转换为电信号，提高麦克风的声学性能和可靠性。
可选地，防水膜3的边缘粘接固定在容纳腔5中。优选的，防水膜3的边缘粘接固定在基板1上。粘接提高了防水膜3固定在基板1上的稳定性。将防水膜3的边缘粘接固定在基板1上能够起到密封连接的效果，防水膜3通过粘接与容纳腔5的底面形成环形的密封连接，从而将主声孔11与次声孔21完全隔开。防水膜3能够更好地起到过滤、隔离的作用。
可选地，支撑框架2以粘接或焊接的方式固定在基板1上，这使得支撑框架2能够牢固地固定在基板1上。在支撑框架2采用焊接的形式固定在基板1上的实施方式中，支撑框架2可以通过焊接处与基板1形成电连接。进一步地，支撑框架2中也可以形成有电路，MEMS芯片4可以通过支撑框架2与ASIC芯片8形成电连接。
可选地，防水膜3的形状与容纳腔5的形状相匹配。根据容纳腔5的形状匹配防水膜3的形状，使固定在容纳腔5中的防水膜3具有较大的面积。面积相对较大的防水膜3也能够综合改善MEMS麦克风的声学性能，从而保证了MEMS麦克风具有较低的失真率、较好的声学效果。
可选地，防水膜3与基板1的表面之间具有第一间隙。如图1和图3所示，防水膜3与基板1的上表面之间具有第一间隙，便于防水膜3在接收到声音振动时能够在第一间隙中震动，自身随之产生振动的灵敏度较高，能够较好的还原由主声孔11传入的声音。
可选地，防水膜3与支撑框架2的表面之间具有第二间隙。如图1和图3所示，防水膜3与支撑框架2的内侧表面之间具有第二间隙。防水膜3在接收到声音振动时能够在第二间隙中震动，自身随之产生振动的灵敏度较高，能够较好的还原由主声孔11传入的声音。
在一个可选的实施例方式中，防水膜3与基板1之间形成有第一间隙，且防水膜3与支撑框架2之间形成有第二间隙，这使得防水膜3在接收到声音振动时既能够在第一间隙中震动，也能够在第二间隙中震动，防水膜3随声音振动产生振动的灵敏度较高，能够很好的还原由主声孔11传入的声音，进而再将振动传递给MEMS芯片4。MEMS麦克风的失真度降低，同时防水性能得到保障。
另外，本实施例提供一种电子产品，其包括产品主体和上述MEMS麦克风，MEMS麦克风设置在产品主体中，MEMS麦克风被配置为用于接收声音以转换成声音信号。该电子产品能够有效阻挡灰尘、液体异物进入MEMS麦克风内，提高MEMS麦克风的可靠性，进而使得该电子产品具有较高的可靠性和良好的声学性能。
虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种MEMS麦克风，其特征在于，包括：
基板，所述基板上开设有贯通的主声孔；
支撑框架，所述支撑框架盖设在所述基板上，所述支撑框架盖住所述主声孔，所述支撑框架上开设有贯通的次声孔，所述支撑框架与所述基板之间构成容纳腔；
防水膜，所述防水膜设置在所述容纳腔中，所述防水膜将所述主声孔和次声孔隔开，所述主声孔与次声孔分别位于所述防水膜的两侧；
MEMS芯片，所述MEMS芯片设置在所述支撑框架或所述基板上。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括封装壳，所述封装壳盖设在所述基板上，所述封装壳与所述基板构成内腔，所述MEMS芯片和支撑框架位于所述内腔中。
3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括ASIC芯片，所述MEMS芯片及ASIC芯片设置在所述支撑框架上。
4.根据权利要求3所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述ASIC芯片和MEMS芯片通过所述支撑框架与所述基板形成电连接。
5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述主声孔由多个分布于所述基板上的孔洞组成；
和/或，
所述次声孔由多个分布于所述支撑框架上的孔洞组成。
6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述防水膜的边缘粘接固定在所述容纳腔中。
7.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述支撑框架以粘接或焊接的方式固定在所述基板上。
8.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述防水膜的形状与所述容纳腔的形状相匹配。
9.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述防水膜与所述基板的表面之间具有第一间隙；
和/或，
所述防水膜与所述支撑框架的表面之间具有第二间隙。
10.一种电子产品，其特征在于，包括：产品主体和权利要求1-9任意之一所述的MEMS麦克风，所述MEMS麦克风设置在所述产品主体中，所述MEMS麦克风被配置为用于接收声音以转换成声音信号。
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
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| CN113242500A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-08-10 | 歌尔微电子股份有限公司 | Mems麦克风和电子设备 |
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2020
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| GR01 | Patent grant | ||
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