CN213694147U

CN213694147U - Mems麦克风

Info

Publication number: CN213694147U
Application number: CN202022605002.7U
Authority: CN
Inventors: 李永斌; 王友; 具子星; 杨凯丽; 陈静
Original assignee: Goertek Microelectronics Inc
Current assignee: Goertek Microelectronics Inc
Priority date: 2020-11-11
Filing date: 2020-11-11
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2030-11-11

Abstract

本实用新型公开一种MEMS麦克风，所述MEMS麦克风包括壳体、保护阀及弹性件；其中，所述壳体设置有封装腔和进声孔；所述保护阀设于所述封装腔，所述保护阀包括阀座和阀芯；所述阀座设有与所述进声孔相对的阀腔，以及位于所述阀腔的顶部的传声孔，该传声孔用于将所述阀腔和所述封装腔连通；所述阀芯可活动地设于所述传声孔，所述阀芯具有受到向内的压力时活动至关闭所述传声孔的关闭状态，以及在该压力解除时活动至打开所述传声孔的打开状态；所述弹性件将所述阀座和所述阀芯连接，以通过释放弹性势能来驱动所述阀芯自所述关闭状态复位至所述打开状态。本实用新型的MEMS麦克风，能够减少外界高压气流直接进入MEMS麦克风内部的情况出现。

Description

MEMS麦克风

技术领域

本实用新型涉及麦克风技术领域，特别涉及一种MEMS麦克风。

背景技术

MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，能够应用到电子设备中作为声电转换装置。MEMS麦克风通常将MEMS芯片及ASIC芯片设置在其壳体的封装腔内，并在壳体上设置供声音进入的进声孔。然而，当外部强气流通过该进声孔直接进入到MEMS麦克风的封装腔内时，容易对MEMS麦克风的内部构件造成损坏(如MEMS芯片振膜破裂)，进而导致MEMS麦克风功能失效。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种MEMS麦克风，旨在减少外界强气流直接进入MEMS麦克风内部的情况出现。

为实现上述目的，本实用新型提出一种MEMS麦克风，所述MEMS麦克风包括壳体、保护阀及弹性件；其中，所述壳体设置有封装腔和进声孔；所述保护阀设于所述封装腔，所述保护阀包括阀座和阀芯；所述阀座设有与所述进声孔相对的阀腔，以及位于所述阀腔的顶部的传声孔，所述传声孔用于将所述阀腔和所述封装腔连通；所述阀芯可活动地设于所述传声孔，所述阀芯具有受到向内的压力时活动至关闭所述传声孔的关闭状态，以及在该压力解除时活动至打开所述传声孔的打开状态；所述弹性件将所述阀座和所述阀芯连接，以通过释放弹性势能来驱动所述阀芯自所述关闭状态复位至所述打开状态。

可选地，所述阀座包括顶板及沿该顶板的环周设置以围合成所述阀腔的围板，在该顶板设置有传声孔；所述阀芯包括设于所述阀腔内用以开关所述传声孔的阀门，以及设于所述阀腔外侧并与所述阀门固定连接的阀盖，所述阀盖设有与所述传声孔相对的通孔。

可选地，所述弹性件设置在所述阀盖和所述阀座的顶面之间，并连接所述阀盖和所述阀座的顶面。

可选地，所述阀芯还包括设置在所述阀门和所述阀盖之间的阀轴，所述阀轴穿设于所述传声孔中，所述阀轴的两端分别连接所述阀门和所述阀盖。

可选地，所述阀门的外周缘的最小宽度大于所述传声孔的直径。

可选地，所述壳体包括基板及设置在所述基板上以与所述基板围合形成封装腔的封盖；其中，在所述基板设置有所述进声孔；或者，在所述封盖设置有所述进声孔。

可选地，所述MEMS麦克风包括多个所述弹性件，多个所述弹性件沿所述传声孔的环周间隔布置。

可选地，所述弹性件为沿所述通孔的内外向可弹性形变的弹簧或弹片。

可选地，所述MEMS麦克风还包括MEMS芯片，所述MEMS芯片配置在所述壳体的封装腔内并罩盖所述保护阀，所述MEMS芯片的振膜与所述传声孔相对设置。

可选地，所述MEMS麦克风还包括ASIC芯片，所述ASIC芯片配置在所述壳体的封装腔内，并与所述MEMS芯片电性连接。

本实用新型的技术方案，通过在MEMS麦克风的封装腔内配置保护阀，该保护阀的阀芯具有受到向内的压力时活动至关闭传声孔的关闭状态，以及在该压力解除时活动至打开传声孔的打开状态；其中，在外界外界气压较高时，保护阀的阀芯可以切换到关闭状态，以使得外界强气流难以进入到MEMS麦克风的封装腔内，进而提高MEMS麦克风功能的稳定性；在外界气压恢复正常时，通过弹性件可将保护阀的阀芯切换回打开状态，使得保护阀的阀芯可以正常工作(详细请参见下文说明)，以保护MEMS麦克风的内部构件。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型MEMS麦克风的一实施例的结构示意图；

图2为图1中保护阀的结构示意图；

图3为图2中保护阀的阀芯处于打开状态的示意图；

图4为图2中保护阀的阀芯处于关闭状态的示意图；

图5为图3中保护阀的阀门和传声孔的大小对比图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	壳体	222	阀门
110	基板	223	阀轴
				120	封盖	201	传声孔
101	封装腔	202	通孔
				102	进声孔	204	阀腔
200	保护阀	300	弹性件
				210	阀座	400	MEMS芯片
220	阀芯	500	ASIC芯片
				221	阀盖	600	粘性材料

本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

请参阅图1，本实用新型提出一种MEMS麦克风的实施例，所述MEMS麦克风能够减少外界强气流直接进入MEMS麦克风内部的情况出现，进而提高MEMS麦克风功能的稳定性。应说明的是，所述MEMS麦克风可以应用在手机、平板、笔记本电脑、传感器等电子设备中。

请参阅图1至图4，在本实用新型MEMS麦克风的一实施例中，所述MEMS麦克风包括壳体100、保护阀200及弹性件300；其中，壳体100设置有封装腔101和进声孔102。保护阀200设于封装腔101，保护阀200包括阀座210和阀芯220；阀座210设有与进声孔102相对的阀腔204，以及位于阀腔204的顶部的传声孔201，传声孔201用于将阀腔204和封装腔101连通；阀芯220可活动地设于传声孔201，阀芯220具有受到向内的压力时活动至关闭传声孔201的关闭状态，以及在该压力解除时活动至打开传声孔201的打开状态。弹性件300将阀座210和阀芯220连接，以通过释放弹性势能来驱动阀芯220自所述关闭状态复位至所述打开状态。

具体说来，壳体100的封装腔101用于封装MEMS麦克风的MEMS芯片400、ASIC芯片500等内部构件，以避免这些内部构件受到外界的损害。MEMS芯片400、ASIC芯片500等内部构件较为敏感，如果这些内部构件受到外界较强的气压或气流冲击时，极容易受到损坏。

基于此，在所述MEMS麦克风的封装腔101内配置保护阀200。对于保护阀200而言，保护阀200的阀座210通过阀腔204罩盖于进声孔102上；保护阀200的阀芯220沿传声孔201的内外向可活动，从而在MEMS麦克风所处环境的气压发生改变时，环境气压施加在阀芯上的作用力会使得阀芯220活动而在打开状态和关闭状态之间切换，实现将壳体100的封装腔101封闭或泄气。

请参阅图3，外界气压处于常压状态下，阀芯220处于打开状态，此时，阀芯220打开传声孔201，弹性件300处于初始状态。因此，外界气流可以依次经保护阀200的进声孔102、传声孔201进入到壳体100的封装腔101内，进而被MEMS麦克风的内部构件接收，并转换成电信号传输给后端的处理器，使得MEMS麦克风可以正常工作。

请参阅图4，外界气压升至较高时，高压气流自进声孔102进入到保护阀200的阀座210内，高压气流冲压保护阀200的阀芯220，使得阀芯220向传声孔201的内侧活动(如图4中F₂箭头指示方向)，直到阀芯220活动至封堵该传声孔201时，阀芯220到达所述关闭状态；此时，弹性件300被阀芯220带动而积蓄有弹性势能。因此，外界高压气流只能停留在保护阀200内，无法进入到MEMS麦克风的封装腔101中，也就不会冲击MEMS麦克风的内部构件，使得这些内部构件不受到气流冲击损坏，保障MEMS麦克风的功能正常。

在此之后，如外界气压恢复正常时，外界气压解除对保护阀200的阀芯220的压力，弹性件300则会释放弹性势能，进而推动阀芯220向传声孔201的外侧活动(如图3中F₁箭头指示方向)，直到阀芯220将传声孔201显露出时，弹性件300恢复到初始状态，阀芯220复位回所述打开状态。

本实用新型的技术方案，通过在MEMS麦克风的封装腔101内配置保护阀200，该保护阀200的阀芯220具有受到向内的压力时活动至关闭传声孔201的关闭状态，以及在该压力解除时活动至打开传声孔201的打开状态；其中，在外界气压较高时，保护阀200的阀芯220可以切换到关闭状态，以使得外界强气流难以进入到MEMS麦克风的封装腔101内，进而提高MEMS麦克风功能的稳定性；在外界气压恢复正常时，通过弹性件300可将保护阀200的阀芯220切换回打开状态，使得保护阀200的阀芯220可以正常工作(详细请参见前述说明，在此不赘述)。

请参阅图1至图4，在一实施例中，壳体100包括基板110及设置在基板110上以与基板110围合形成封装腔101的封盖120。其中，基板110为PCB板，PCB板上集成有电路；封盖120采用金属材料制成，该封盖120罩盖在基板110上，封盖120的下周缘与基板110通过焊接材料焊接连接，以与基板110封装形成封装腔101。

对于在壳体100上设置进声孔102的具体位置，可选在基板110上设置进声孔102，相应地，可将保护阀200对应安装在基板110上，以罩盖基板100上的进声孔102。当然，在其他实施例中，也可以在封盖120上设置进声孔102；相应地，可将保护阀200对应安装在封盖120上，以罩盖封盖120上的进声孔102。

具体在本实施例中，以在基板110上设置进声孔102为例，对保护阀200的安装方式进行介绍说明。可选地，将保护阀200的阀座210通过粘性材料600与基板110连接固定。粘性材料宜是具有较佳粘性的材料600，例如胶水、邦定胶或其他粘合剂等。

在一实施例中，所述MEMS麦克风还包括MEMS芯片400，MEMS芯片400配置在壳体100的封装腔101内并罩盖保护阀200，MEMS芯片400的振膜与传声孔201相对设置，以在保护阀200将传声孔201打开时，从传声孔201进入的声音可以直接传播到MEMS芯片400的振膜上，使得MEMS芯片400有效接收音频信号。

当然，所述MEMS麦克风还包括ASIC芯片500，ASIC芯片500配置在壳体100的封装腔101内，并与MEMS芯片400电性连接。具体地，ASIC芯片500位于MEMS芯片400的一侧，ASIC芯片500与MEMS芯片400、基板110均通过金属线连接。其中，MEMS芯片400用于感应声压并将其转化成电信号发送给ASIC芯片500，ASIC芯片500将其接收到的电信号进行处理并通过电路发送给后端的处理器。

请参阅图2至图3，基于上述任意一实施例，对于保护阀200的阀芯220而言，阀芯220可以有多种形状结构设计方式，例如阀板或者堵头等。在本实施例中，阀座210包括顶板211及沿顶板211的环周设置以与该顶板211围合形成阀腔204的围板212；其中，在顶板211上贯设有传声孔201；阀芯220包括设置在阀腔204内用以开关传声孔201的阀盖221，以及设置在阀腔204的外侧并与阀门222固定连接的阀盖22，阀盖221设有与传声孔201相对的通孔202。

具体说来，阀门222位于顶板211的内侧，并与传声孔201的外端对应，以从传声孔201的外端开关该传声孔201。阀盖221位于顶板211的外侧，并罩盖传声孔201的内端，该阀盖221的通孔202与传声孔201的内端对应，以将传声孔201与封装腔101连通。值得一提的是，阀盖221和阀门222之间的间距应大于传声孔201的孔深度，以使阀芯220可沿传声孔201的内外向活动。

阀盖221和阀门222两者配合限定出阀芯220在活动过程中的行程，即：阀门222朝传声孔201内侧活动至阀门222和顶板211抵持时，阀门222到达所述关闭状态；阀门222朝传声孔201外侧活动至阀盖221和顶板211抵持时，阀门222到达所述打开状态。

进一步地，弹性件300可以设置在阀盖221和阀座210的顶板211之间，也可以设置在阀门222和阀座210的顶板211之间，具体可以按照装配的难易程度进行选择。具体可选为，弹性件300设置在阀盖221和阀座210的顶板211之间，且弹性件300的两端分别与阀盖221、阀座210的顶板211连接。

请参阅图4，当保护阀200切换到所述关闭状态时，阀门222在阀腔204内朝向传声孔201内侧活动至贴靠在阀座210的顶板211上，从而将传声孔201遮盖使得传声孔201被关闭；在此过程中，弹性件300被阀盖221带动朝向远离阀座210的顶面方向拉伸而积蓄有弹性势能。

请参阅图3，当保护阀200切换到所述打开状态时，弹性件300释放弹性势能而收缩，从而将阀盖221朝向靠近阀座210的顶板211的方向拉动，阀盖221带动阀门222向传声孔201的外侧移动，从而使得阀门222从阀座210的顶板211离开，进而将传声孔201显露出来，使得传声孔201打开；在此过程中，弹性件300恢复到初始状态。

请参阅3，在一实施例中，阀芯220还包括设自传声孔201穿过的阀轴223，阀轴223的两端分别与阀门222、阀盖221连接，以使得阀门222和阀盖221同步运动。在此考虑到，阀盖221贯设有与传声孔201相对的通孔202，阀轴223从传声孔201通过后伸入到该通孔202中，阀轴223的靠近阀盖221的一端悬空于该通孔202内，不易直接与阀盖221连接。

鉴于上述问题，在阀轴223的靠近阀盖221的一端朝侧向延伸出有多个连接筋203，多个连接筋203均与通孔202的内壁面连接固定。即是说，阀轴223的靠近阀盖221的一端通过多个连接筋203和阀盖221连接固定，这样既方便阀轴223和阀盖221连接，也不会遮挡通孔202，不影响通孔202传播声音。

请参阅4和图5，进一步地，为确保阀门222可以完全关闭传声孔201，可选地，阀门222的周缘的最小宽度大于传声孔201的直径。如图5中，D₁表示为阀门222的周缘的最小宽度，D₂表示为传声孔201的直径，则应当有D₁＞D₂。这样设计，可以使得阀门222在关闭状态下可以完全覆盖传声孔201，提高关闭传声孔201后的气密性。

请参阅4，基于上述任意一实施例，所述MEMS麦克风可以包括一个或多个弹性件300，具体可以根据阀盖221的大小进行合理设计，要求可以稳定支撑阀盖221并驱动阀盖221回复初始位置即可。在本实施例中，所述MEMS麦克风包括多个弹性件300，多个弹性件300沿进声孔102的环周间隔布置，从而通过多个弹性件300稳定支撑阀盖221的环周，使得阀盖221活动时不易侧倾，提高阀盖221安装的活动的稳定性。

对于弹性件300的具体类型，要求具有较佳的可恢复性形变即可，例如但不局那些于：沿通孔202的内外向可弹性形变的弹簧或弹片或弹性海绵垫。具体在此，弹性件300可选为弹簧，以使得弹性件300具有较佳的弹性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风包括：

壳体，所述壳体设置有封装腔和进声孔；

保护阀，所述保护阀设于所述封装腔，所述保护阀包括阀座和阀芯；所述阀座设有与所述进声孔相对的阀腔，以及位于所述阀腔的顶部的传声孔，所述传声孔用于将所述阀腔和所述封装腔连通；所述阀芯可活动地设于所述传声孔，所述阀芯具有受到向内的压力时活动至关闭所述传声孔的关闭状态，以及在该压力解除时活动至打开所述传声孔的打开状态；以及

弹性件，所述弹性件将所述阀座和所述阀芯连接，以通过释放弹性势能来驱动所述阀芯自所述关闭状态复位至所述打开状态。

2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述阀座包括顶板及沿该顶板的环周设置以围合成所述阀腔的围板，在该顶板设置有传声孔；

所述阀芯包括设于所述阀腔内用以开关所述传声孔的阀门，以及设于所述阀腔外侧并与所述阀门固定连接的阀盖，所述阀盖设有与所述传声孔相对的通孔。

3.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述弹性件设置在所述阀盖和所述阀座的顶板之间，所述弹性件的两端分别与所述阀盖、所述阀座的顶板连接。

4.如权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述阀芯还包括自所述传声孔穿过的阀轴，所述阀轴的两端分别与所述阀门、所述阀盖连接。

5.如权利要求2至4任意一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述阀门的外周缘的最小宽度大于所述传声孔的直径。

6.如权利要求1至4任意一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述壳体包括基板及设置在所述基板上以与所述基板围合形成封装腔的封盖；其中，在所述基板设置有所述进声孔；或者，在所述封盖设置有所述进声孔。

7.如权利要求1至4任意一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风包括多个所述弹性件，多个所述弹性件沿所述传声孔的环周间隔布置。

8.如权利要求3所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述阀盖贯设有与传声孔相对的通孔；所述弹性件为沿所述通孔的内外向可弹性形变的弹簧或弹片。

9.如权利要求1至4任意一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风还包括MEMS芯片，所述MEMS芯片配置在所述壳体的封装腔内并罩盖所述保护阀，所述MEMS芯片的振膜与所述传声孔相对设置。

10.如权利要求8所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风还包括ASIC芯片，所述ASIC芯片配置在所述壳体的封装腔内，并与所述MEMS芯片电性连接。