CN213694152U

CN213694152U - Mems麦克风及电子装置

Info

Publication number: CN213694152U
Application number: CN202023086075.6U
Authority: CN
Inventors: 谢盈利; 王顺; 金龙
Original assignee: Weifang Goertek Microelectronics Co Ltd
Current assignee: Weifang Goertek Microelectronics Co Ltd
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2030-12-17

Abstract

本实用新型公开一种MEMS麦克风及电子装置，所述MEMS麦克风包括PCB板、壳体及MEMS芯片；所述壳体设置在所述PCB板上，并与所述PCB板围合形成封装腔；所述MEMS芯片配置在所述封装腔内。其中，所述PCB板的内部构造有扩容腔，所述PCB的内表面开设有与所述扩容腔连通的扩容口；所述MEMS芯片包括衬底及设置在所述衬底顶部的感应层，所述感应层固定在所述PCB板的内表面，并罩盖在所述扩容口的上侧。本实用新型的MEMS麦克风，能够增大MEMS麦克风的背腔体积，以提高MEMS麦克风的信噪比，进而大大改善MEMS麦克风的性能。

Description

MEMS麦克风及电子装置

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麦克风及电子装置。

背景技术

微型机电系统(Micro Electro Mechanical System)麦克风(简称为MEMS麦克风)，通常应用到电子装置中作为声电转换装置。目前市场上出现一种将MEMS芯片倒装的MEMS麦克风，这种MEMS麦克风的MEMS芯片的感应层贴装在PCB板的上表面，使得MEMS芯片的感应层和PCB板上表面之间的距离较小，从而导致MEMS麦克风的形成在该感应层和PCB板表面之间的背腔体积非常狭窄，进而导致MEMS麦克风的信噪比较差。

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，旨在增大MEMS麦克风的背腔体积，以提高MEMS麦克风的信噪比。

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PCB板、壳体及MEMS芯片；所述壳体设置在所述PCB板上，并与所述PCB板围合形成封装腔；所述MEMS芯片配置在所述封装腔内。其中，所述PCB板的内部构造有扩容腔，所述PCB的上表面开设有与所述扩容腔连通的扩容口；所述MEMS芯片包括衬底及设置在所述衬底顶部的感应层，所述感应层固定在所述PCB板的上表面，并罩盖在所述扩容口的上侧。

可选地，所述扩容腔朝向所述PCB板的下表面的投影面积，大于所述MEMS芯片朝向所述PCB板的下表面的投影面积。

可选地，所述MEMS麦克风还包括ASIC芯片，所述ASIC芯片安装于所述PCB板的上表面；所述ASIC芯片朝向所述PCB板的下表面的投影，落入在所述扩容腔朝向所述PCB板的下表面的投影内。

可选地，所述扩容腔包括位于所述MEMS芯片下方的第一扩容区，以及自所述第一扩容区侧向延伸的第二扩容区，所述第二扩容区至少部分位于所述ASIC芯片的下方。

可选地，所述扩容腔还包括第三扩容区，所述第三扩容区自所述第一扩容区朝远离所述第二扩容区的方向延伸。

可选地，所述封装腔向所述PCB板的下表面的投影，覆盖所述扩容腔向所述PCB板的下表面的投影。

可选地，所述MEMS芯片的感应层包括与所述扩容口相对的感应部，以及位于所述感应部外围的支撑部；所述支撑部与所述扩容口的周缘之间设置有导电结构。

可选地，所述MEMS芯片的感应层的环周还设置有粘性材料，所述粘性材料将所述感应层和所述PCB板的内表面连接固定。

可选地，所述壳体开设有与所述封装腔连通的进声孔；或者，所述PCB板开设有与所述封装腔连通的进声孔。

本实用新型还提供一种电子装置，所述电子装置包括电子装置本体和MEMS麦克风；所述MEMS麦克风安装于所述电子装置本体内。所述MEMS麦克风包括PCB板、壳体及MEMS芯片；所述壳体设置在所述PCB板上，并与所述PCB板围合形成封装腔；所述MEMS芯片配置在所述封装腔内。其中，所述PCB板的内部构造有扩容腔，所述PCB的内表面开设有与所述扩容腔连通的扩容口；所述MEMS芯片包括衬底及设置在所述衬底顶部的感应层，所述感应层固定在所述PCB板的上表面，并罩盖在所述扩容口的上侧。

本实用新型的技术方案，通过将在PCB板的内部构造扩容腔，并将MEMS芯片的感应层罩盖在所述扩容口的上侧，使得MEMS麦克风在该感应层的下表面到扩容腔的整个空间形成背腔，从而有效增大MEMS麦克风的背腔体积，进而提高MEMS麦克风的信噪比，大大改善MEMS麦克风的性能。此外，还可以使得MEMS芯片在工作时的频响共振峰靠后，在不改变其他原有设计的情况下，MEMS麦克风的性能能够达到同Bottom MIC水平。

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麦克风一实施例的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为图1中MEMS麦克风的各个结构的同向投影大小的对比示意图；

图4为图1中MEMS麦克风的扩容腔划分区域的示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	PCB板	202	进声孔
110	扩容腔	300	MEMS芯片
				111	第一扩容区	310	衬底
112	第二扩容区	320	感应层
				113	第三扩容区	321	感应部
120	扩容口	322	支撑部
				200	壳体	400	ASIC芯片
210	顶壁	500	导电结构
				220	侧壁	600	粘性材料
201	封装腔

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，本实用新型提供一种MEMS麦克风的实施例，所述MEMS麦克风为高性能指向性双MEMS麦克风，所述MEMS麦克风的MEMS芯片采用倒装的方式安装在PCB板上，故所述MEMS麦克风也俗称为倒装式TOP型麦克风。所述MEMS麦克风具有较大的背腔体积，从而可提高MEMS麦克风的信噪比，大大改善MEMS麦克风的性能。所述MEMS麦克风可以应用在电子装置上，所述电子装置可以是手机、平板、笔记本电脑、电视机、传感器、等电子设备。

请参阅图1和图2，在本实用新型MEMS麦克风的一实施例中，所述MEMS麦克风包括PCB板100、壳体200及MEMS芯片300；壳体200设置在PCB板100上，并与PCB板100围合形成封装腔201；MEMS芯片300配置在封装腔201内。其中，PCB板100的内部构造有扩容腔110，PCB板100的上表面开设有与扩容腔110连通的扩容口101；MEMS芯片300包括衬底310及设置在衬底310顶部的感应层320，该感应层320固定在PCB板100的上表面，并罩盖在扩容口101的上侧。

具体说来，壳体200包括顶壁210及沿顶壁210环周设置的侧壁220，侧壁220的下端周缘与PCB板100密封连接，从而壳体200与PCB板100围合形成封装腔201，该封装腔201用于封装MEMS麦克风的MEMS芯片300和ASIC芯片400。其中，可在PCB板100设置进声孔202，或者在壳体200上设置进声孔202均可。在本实施例中，进声孔202设置在壳体200上，并位于壳体200的顶壁210上。

对于MEMS芯片300而言，MEMS芯片300采用倒装方式安装于PCB板100上，也就是说，MEMS芯片300的感应层320贴装在PCB板100的上表面，而MEMS芯片300的衬底310朝向PCB板100的上侧。由于MEMS芯片300的感应层320罩盖在扩容口101的上侧，从而在感应层320的下表面到扩容腔110所形成的整个空间，即形成MEMS麦克风的背腔。显然，相对于仅在感应层320的下表面和PCB板100上表面形成的背腔而言，本实用新型中PCB板100设置的扩容腔110，可明显增大MEMS麦克风的背腔。

本实用新型的技术方案，通过将在PCB板100的内部构造扩容腔110，并将MEMS芯片300的感应层320罩盖在扩容口101的上侧，使得MEMS麦克风在该感应层320的下表面到扩容腔110的整个空间形成背腔，从而有效增大MEMS麦克风的背腔体积，进而提高MEMS麦克风的信噪比，大大改善MEMS麦克风的性能。此外，还可以使得MEMS芯片300在工作时的频响共振峰靠后，在不改变其他原有设计的情况下，MEMS麦克风的性能能够达到同Bottom MIC水平。

请参阅图1，对于PCB板100而言，在保证PCB板100结构稳定性的情况下，PCB板100的扩容腔110越大，MEMS麦克风获得的背腔体积就越大，越有利于改善MEMS麦克风的性能。鉴于PCB板100的厚度方向空间较窄，从而可通过扩展扩容腔110的横向宽度，使得扩容腔110的横向宽度大于扩容口101的宽度，如此则可以尽可能地增大MEMS麦克风的背腔体积。鉴于此，可选地，扩容腔110朝向PCB板100的下表面的投影面积，大于MEMS芯片300朝向PCB板100的下表面的投影面积。

如图3所示，图3中Y₁表示为扩容腔110朝向PCB板100的下表面的投影，Y₂表示为MEMS芯片300朝向PCB板100的下表面的投影，则有Y₁的面积大于Y₂的面积，这样可使得扩容腔110的横向延伸宽度较广，从而可获得较大的横向空间。相对于仅在MEMS芯片300下方扩容腔110而言，本实施例中将扩容腔110扩大至MEMS芯片300下方意外的位置，可显著增大MEMS麦克风获得的背腔体积。

请参阅图1和图4，在一实施例中，所述MEMS麦克风还包括配置在封装腔201内的ASIC芯片400，ASIC芯片400安装于PCB板100的内表面，并与MEMS芯片300电性连接。具体地，ASIC芯片400也与PCB板100电性连接。MEMS芯片300感应从进声孔202传入的声音，并其将其转化成电信号发送给ASIC芯片400，ASIC芯片400将其接收到的电信号进行处理并通过电路发送给PCB板100进行处理。

传统PCB板100的对应ASIC芯片400的位置通常为实心结构，具有较大的镂空潜能。因此，可选地，ASIC芯片400朝向PCB板100的下表面的投影，落入在扩容腔110朝向PCB板100的下表面的投影内，也就是说，PCB板100的扩容腔110扩大至PCB板100的对应ASIC芯片400的位置，从而有效增大PCB板100的扩容腔110。

进一步地，扩容腔110包括位于MEMS芯片300下方的第一扩容区111，以及自第一扩容区111侧向延伸的第二扩容区112，第二扩容区112至少部分位于ASIC芯片400的下方。

具体说来，扩容腔110的第一扩容区111位于MEMS芯片300下方；而第二扩容区112自第一扩容区111的一侧向ASIC芯片400的下方延伸，直到ASIC芯片400向PCB下表面的投影完全落在第二扩容区112内。第一扩容区111和第二扩容区112组合可以大大增大扩容腔110的体积，进而增大MEMS麦克风的背腔体积。

还请参阅图1和图4，考虑到MEMS芯片300和壳体200的侧壁之间还形成有一段距离，因此，还可以将扩容腔110扩大至PCB板100的对应位于MEMS芯片300和壳体200的侧壁之间的位置。鉴于此，可选地，扩容腔110还包括第三扩容区113，第三扩容区113自第一扩容区111朝远离第二扩容区112的方向延伸。

具体说来，该扩容腔110的第三扩容区113自第一扩容区111朝远离第二扩容区112的方向延伸，并延伸至靠近壳体200的侧壁向PCB下表面的投影位置即可。第三扩容区113与前述的第一扩容区111、第二扩容区112组合可以大大增大扩容腔110的体积，进而增大MEMS麦克风的背腔体积。

当然，上述扩容腔110的第二扩容区112和第三扩容区113并不是必须的。扩容腔110可以仅由第一扩容区111构成，或者由第一扩容区111和第二扩容区112构成，还可以由第一扩容区111和第三扩容区113构成。

请参阅图1和图3，在一实施例中，封装腔201向PCB板100的下表面的投影，覆盖扩容腔110向PCB板100的下表面的投影。如图3所示，图3中Y₁表示为扩容腔110朝向PCB板100的下表面的投影，Y₃表示为封装腔201向PCB板100的下表面的投影，则有Y₃覆盖Y₁，也即是说Y₃的面积大于Y₁的面积。这样设计，可以避免扩容腔110的左右两端延伸至PCB板100的位于壳体200外侧的部分，减少扩容腔110受壳体200以外的干扰信号影响，提高MEMS麦克风的信噪比。

请参阅图1和图2，基于上述任意一实施例，MEMS芯片300的感应层320包括与扩容口101相对的感应部321，以及位于感应部321外围的支撑部322；支撑部322与扩容口101的周缘之间设置有导电结构500。

具体说来，MEMS芯片300通过感应层320的支撑部322支撑于扩容口101的周缘上，并通过感应层320的感应部321感应声压。将导电结构500设置在该感应层320的支撑部322与扩容口101的周缘之间，用以将MEMS芯片300和PCB板100电性导通。至于所述导电结构500的类型，可选地，导电结构500可以是导电胶或者锡膏，亦或者是其他具有导电性能的结构，在此不设具体限定。

进一步地，为了确保MEMS芯片300安装在PCB板100上的牢固性，可选地，MEMS芯片300的感应层320的环周还设置有粘性材料600，所述粘性材料600将感应层320和PCB板100的内表面连接固定。所述粘性材料600可以是胶水或者锡膏等材料。

本实用新型还提供一种电子装置，所述电子装置包括电子装置本体和MEMS麦克风；其中，所述MEMS麦克风安装于所述电子装置本体内。所述MEMS麦克风的具体结构参照上述实施例，由于本电子装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。所述电子装置可以是传感器、手机、平板、笔记本电脑等电子设备。

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：

PCB板；

壳体，所述壳体设置在所述PCB板上，并与所述PCB板围合形成封装腔；以及

MEMS芯片，所述MEMS芯片配置在所述封装腔内；其中，

所述PCB板的内部构造有扩容腔，所述PCB的上表面开设有与所述扩容腔连通的扩容口；所述MEMS芯片包括衬底及设置在所述衬底顶部的感应层，所述感应层固定在所述PCB板的上表面，并罩盖在所述扩容口的上侧。

2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述扩容腔朝向所述PCB板的下表面的投影面积，大于所述MEMS芯片朝向所述PCB板的下表面的投影面积。

3.如权利要求2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芯片安装于所述PCB板的上表面；所述ASIC芯片朝向所述PCB板的下表面的投影，落入在所述扩容腔朝向所述PCB板的下表面的投影内。

4.如权利要求3所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述扩容腔包括位于所述MEMS芯片下方的第一扩容区，以及自所述第一扩容区侧向延伸的第二扩容区，所述第二扩容区至少部分位于所述ASIC芯片的下方。

5.如权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述扩容腔还包括第三扩容区，所述第三扩容区自所述第一扩容区朝远离所述第二扩容区的方向延伸。

6.如权利要求1至5任意一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述封装腔向所述PCB板的下表面的投影，覆盖所述扩容腔向所述PCB板的下表面的投影。

7.如权利要求1至5任意一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS芯片的感应层包括与所述扩容口相对的感应部，以及位于所述感应部外围的支撑部；所述支撑部与所述扩容口的周缘之间设置有导电结构。

8.如权利要求1至5任意一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS芯片的感应层的环周还设置有粘性材料，所述粘性材料将所述感应层和所述PCB板的内表面连接固定。

9.如权利要求1至5任意一项所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述壳体开设有与所述封装腔连通的进声孔；或者，

所述PCB板开设有与所述封装腔连通的进声孔。

10.一种电子装置，其特征在于，所述电子装置包括：

电子装置本体；以及

如权利要求1至9任意一项所述的MEMS麦克风，所述MEMS麦克风安装于所述电子装置本体内。