CN218071808U - 封装结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种封装结构及电子设备。所述封装结构包括第一基板、第二基板、外壳以及感测组件；第一基板具有相对的第一侧和第二侧，第一基板的第一侧与第二基板固定连接，第一基板的第二侧与外壳固定连接并与外壳共同形成腔体，感测组件位于腔体内；外壳上设置有贯穿外壳的进音孔，感测组件包括声电转换部件；其中，声电转换部件与外壳固定连接，在垂直于进音孔的轴线的平面上，声电转换部件的声波感测区域的投影与进音孔的投影至少部分交叠，并且声电转换部件的背腔的开口朝向进音孔。本申请所公开的技术方案有效解决了现有的前进音封装结构的灵敏度与信噪比低，异物易进入MEMS麦克风的问题。

Description

封装结构及电子设备

技术领域

本申请涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种封装结构及电子设备。

背景技术

当前，消费类电子产品市场需求急剧增加，音频输入设备广泛的应用于各类电子产品中，例如手机、笔记本电脑、平板电脑、照相机、摄像机等，因此需要大量的麦克风集成到这些产品中。MEMS麦克风以体积更小、成本更低、集成度更高和抗震耐热性等优势逐步取代了驻极体电容式麦克风，成为消费类电子产品领域中麦克风的未来发展趋势。

电容式硅麦克风是MEMS麦克风中的重要分类之一，电容式硅麦克风的工作原理是在背极板和振膜之间加上一个恒定的偏执电压，此时背极板与振膜会保持恒定的距离，当有声音信号导致空气振动时，空气振动使振膜振动，背极板与振膜)之间的距离会在声压作用下产生位移，从而两极板间的电容值发生改变产生交变电信号。电容式硅麦克风一般采用后进音封装结构，随着目前多种客户不同的贴片需求，前进音封装结构的需求也越来越广泛，但是背极板上的疏孔较多，异物很容易进入影响产品的性能，所以封装时电容式硅麦克风不能直接朝外，并且前进音封装结构的灵敏度与信噪比低，性能差于后进音封装结构。

实用新型内容

本申请实施例提供一种封装结构及电子设备，以有效解决现有的前进音封装结构的灵敏度与信噪比低，异物易进入MEMS麦克风的问题。

根据本申请的一方面，本申请提供一种封装结构，所述封装结构包括第一基板、第二基板、外壳以及感测组件；

所述第一基板具有相对的第一侧和第二侧，所述第一基板的所述第一侧与所述第二基板固定连接，所述第一基板的所述第二侧与所述外壳固定连接并与所述外壳共同形成腔体，所述感测组件位于所述腔体内；

所述外壳上设置有贯穿所述外壳的进音孔，所述感测组件包括声电转换部件；

其中，所述声电转换部件与所述外壳固定连接，在垂直于所述进音孔的轴线的平面上，所述声电转换部件的声波感测区域的投影与所述进音孔的投影至少部分交叠，并且所述声电转换部件的背腔的开口朝向所述进音孔。

进一步地，所述第一基板的所述第一侧上设置有台阶结构，所述台阶结构包括与所述进音孔的轴线相垂直的台阶面。

进一步地，所述台阶面与所述第一侧的表面在所述进音孔的厚度方向上的距离不小于80μm。

进一步地，所述第一侧的表面上设置有至少一个第一焊盘，所述第一基板通过所述至少一个第一焊盘与所述第二基板电连接。

进一步地，所述台阶面上设置有打线区，所述打线区与所述至少一个第一焊盘电连接。

进一步地，所述感测组件还包括位于所述腔体内的信号处理电路，所述信号处理电路通过第一导电通路与所述声电转换部件电连接。

进一步地，所述信号处理电路与所述外壳固定连接，并且所述信号处理电路通过至少一个第二导电通路与所述打线区电连接。

进一步地，所述第一基板上设置有贯穿所述第一基板的镂空槽。

进一步地，所述信号处理电路设置在所述镂空槽内并与所述第二基板电连接。

进一步地，所述封装结构还包括位于所述镂空槽内且与所述第二基板电连接的附加传感器。

进一步地，所述封装结构还包括与所述第一基板的所述第二侧的表面固定连接且与所述信号处理电路电连接的滤波电路。

进一步地，所述第二基板包括基材层、位于所述基材层两侧的线路层以及位于所述线路层之外的阻焊层，其中，所述第二基板还包括屏蔽层，所述屏蔽层位于所述第二基板靠近所述第一基板的阻焊层与靠近所述第一基板的线路层之间。

进一步地，所述第一基板内设置有屏蔽环，所述屏蔽环的一端与所述屏蔽层电连接，所述屏蔽环的另一端与所述外壳电连接。

进一步地，所述屏蔽层是金属接地层，所述外壳是金属壳，所述屏蔽环是金属环。

进一步地，所述声电转换部件包括基底、至少一个振膜以及对应的至少一个背极板，以形成至少一个可变电容。

进一步地，所述声电转换部件包括多个振膜和多个背极板，在垂直于所述进音孔的轴线的平面上，所述多个振膜阵列分布，所述多个背极板与所述多个振膜一一对应，以形成多个可变电容，并且相邻的两个可变电容之间具有信号通路。

根据本申请的另一方面，本申请提供一种电子设备，所述电子设备包括本申请任一实施例所述的封装结构。

本申请的优点在于，通过将声电转换部件安装在外壳上且声电转换部件的背腔的开口朝向进音孔，解决了现有的前进音封装结构中，异物易通过背极板进入MEMS麦克风中导致产品失效的问题。同时，MEMS麦克风的后腔体积增加，有效提高了前进音封装结构的灵敏度与信噪比，解决了现有的前进音封装结构中，因后腔体积变小而导致的灵敏度与信噪比低的缺点。示例性地，第一基板为台阶结构，方便声电转换部件与信号处理电路之间的布线，为打线预留出高度空间，同时通过在第一基板上设置镂空槽，进一步增加后腔体积，从而提升麦克风的性能。另外，通过电连接的屏蔽层、屏蔽环以及外壳形成一个金属保护罩，从而有效抑制电磁干扰，提升产品的抗干扰性能。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

图1A为本申请一实施例提供的封装结构主视方向的剖视图；

图1B为图1A中实施例提供的未安装第二基板时封装结构的俯视图；

图1C为图1A中实施例提供的封装结构右视方向的剖视图；

图1D为图1A中实施例提供的第二基板的剖视图；

图1E为图1A中实施例提供的屏蔽环的结构示意图；

图1F为图1A中实施例提供的声电转换部件的结构示意图；

图2为本申请另一实施例提供的封装结构主视方向的剖视图；

图3为本申请另一实施例提供的封装结构主视方向的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

本申请至少一实施例提供一种封装结构，该封装结构包括第一基板、第二基板、外壳以及感测组件；

所述第一基板具有相对的第一侧和第二侧，所述第一基板的所述第一侧与所述第二基板固定连接，所述第一基板的所述第二侧与所述外壳固定连接并与所述外壳共同形成腔体，所述感测组件位于所述腔体内；

所述外壳上设置有贯穿所述外壳的进音孔，所述感测组件包括声电转换部件；

其中，所述声电转换部件与所述外壳固定连接，在垂直于所述进音孔的轴线的平面上，所述声电转换部件的声波感测区域的投影与所述进音孔的投影至少部分交叠，并且所述声电转换部件的背腔的开口朝向所述进音孔。

由上可见，通过将声电转换部件安装在外壳上且声电转换部件的背腔的开口朝向进音孔，解决了现有的前进音封装结构中，异物易通过背极板进入MEMS麦克风中导致产品失效的问题。同时，使得MEMS麦克风的后腔体积增加，有效提高了MEMS麦克风的灵敏度与信噪比，解决了现有的前进音封装结构中，因后腔体积变小而导致的灵敏度与信噪比低的缺点。

图1A为本申请一实施例提供的封装结构主视方向的剖视图，图1B为图1A中实施例提供的未安装第二基板时封装结构的俯视图，图1C为图1A中实施例提供的封装结构右视方向的剖视图，图1D为图1A中实施例提供的第二基板的剖视图，图1E为图1A中实施例提供的屏蔽环的结构示意图，图1F为图1A中实施例提供的声电转换部件的结构示意图。

如图1A所示，封装结构包括第一基板10、第二基板20、外壳30以及感测组件40；

第一基板10具有相对的第一侧110和第二侧120，第一基板10的第一侧110与第二基板20固定连接，第一基板10的第二侧120与外壳30固定连接并与外壳30共同形成腔体50，感测组件40位于腔体50内；

外壳30上设置有贯穿外壳30的进音孔310，感测组件40包括声电转换部件410；

其中，声电转换部件410与外壳30固定连接，在垂直于进音孔310的轴线的平面上，声电转换部件410的声波感测区域的投影与进音孔310的投影至少部分交叠，并且声电转换部件410的背腔的开口朝向进音孔310。通过设置第一基板10与第二基板20的双基板结构，保证声电转换部件410倒装在外壳30上时，感测组件40的电信号能够可靠地通过双基板结构传递给外部电路。

如图1B、图1C所示，在本实施例中，第一基板10的第一侧110上设置有台阶结构，台阶结构包括与进音孔310的轴线相垂直的台阶面1201。示例性地，在本实施例中，台阶面1201与第一侧110的表面在进音孔310的厚度方向上的距离不小于80μm。通过设置有高度差的台阶面1201，方便打线，为打线的弧高预留出空间。

在本实施例中，第一侧110的表面上设置有至少一个第一焊盘1203，第一基板10通过至少一个第一焊盘1203与第二基板20电连接。

在本实施例中，台阶面1201上设置有打线区1204，打线区1204与至少一个第一焊盘1203电连接。

在本实施例中，感测组件40还包括位于腔体50内的信号处理电路420，信号处理电路420通过第一导电通路60与声电转换部件410电连接。需要说明的是，第一导电通路60可以是金线。还需要说明的是，信号处理电路420可以是ASIC芯片，声电转换部件410可以是MEMS电容式硅麦克风芯片，ASIC芯片可以将MEMS电容式硅麦克风芯片通过第一导电通路60传输的电信号进行放大。还需要说明的是，ASIC芯片包括源电压端VDD、输出端OUT、接地端GND，ASIC芯片还可以包括声道选择端L/R、时钟信号输入端CLOCK。

在本实施例中，信号处理电路420与外壳30固定连接，并且信号处理电路420通过至少一个第二导电通路70与打线区1204电连接。需要说明的是，第二导电通路70可以是金线。还需要说明的是，台阶面1201上设置有用于分别与ASIC芯片的源电压端VDD、输出端OUT、接地端GND、声道选择端L/R、时钟信号输入端CLOCK电连接的多个第二焊盘1204。

在本实施例中，第一基板10上设置有贯穿第一基板10的镂空槽130。通过镂空槽130增加MEMS麦克风的后腔体50积，从而提升麦克风的性能。

在本实施例中，封装结构还包括与第一基板10的第二侧120的表面固定连接且与信号处理电路420电连接的滤波电路80。通过滤波电路80滤去整流输出电压中的纹波，减小脉动的直流电压中的交流成分，进一步提升产品的性能。

如图1D所示，在本实施例中，第二基板20包括基材层210、位于基材层210两侧的线路层220以及位于线路层220之外的阻焊层230，其中，第二基板20还包括屏蔽层240，屏蔽层240位于第二基板20靠近第一基板10的阻焊层230与靠近第一基板10的线路层220之间。

如图1E所示，示例性地，在本实施例中，第一基板10内设置有屏蔽环140，屏蔽环140的一端与屏蔽层240电连接，屏蔽环140的另一端与外壳30电连接。示例性地，在本实施例中，屏蔽层240是金属接地层，外壳30是金属壳，屏蔽环140是金属环。需要说明的是，外壳30通过导电胶、或锡膏与屏蔽环140电连接。

通过电连接的屏蔽层240、屏蔽环140以及外壳30形成一个金属保护罩，能够有效抑制电磁干扰，从而提升产品的抗干扰性能。

在本实施例中，声电转换部件410包括基底4101、至少一个振膜4102以及对应的至少一个背极板4103，以形成至少一个可变电容。

如图1F所示，示例性地，在本实施例中，声电转换部件410包括多个振膜4102和多个背极板4103，在垂直于进音孔310的轴线的平面上，所述多个振膜4102阵列分布，多个背极板4103与多个振膜4102一一对应，以形成多个可变电容，并且相邻的两个可变电容之间具有信号通路。需要说明的是，多个可变电容之间并联，增大MEMS电容式硅麦克风芯片的接收信号。

其中，在朝向进音孔310的一侧，基底4101上设置有与多个振膜4102一一对应的多个空腔，在垂直于进音孔310的轴线的平面上，进音孔310的投影位于多个空腔中的一个空腔的投影内，并且多个空腔通过相邻的两个空腔彼此连通以形成进音腔。通过多个振膜4102对应同一进音腔，使多个可变电容协同工作。需要说明的是，多个振膜4102可以是行列对齐的矩阵式阵列分布。

由上可见，通过将声电转换部件安装在外壳上且声电转换部件的背腔的开口朝向进音孔，解决了现有的前进音封装结构中，异物易通过背极板进入MEMS麦克风中导致产品失效的问题。同时，使得MEMS麦克风的后腔体积增加，有效提高了MEMS麦克风的灵敏度与信噪比，解决了现有的前进音封装结构中，因后腔体积变小而导致的灵敏度与信噪比低的缺点。示例性地，将第一基板设置为台阶结构，方便感测组件与基板之间的布线，为打线预留出高度空间，同时通过在第一基板上设置镂空槽，进一步增加后腔体积，从而提升麦克风的性能。另外，通过电连接的屏蔽层、屏蔽环以及外壳形成一个金属保护罩，从而有效抑制电磁干扰，提升产品的抗干扰性能。

图2为本申请另一实施例提供的封装结构主视方向的剖视图。

如图2所示，示例性地，图2与图1A的区别在于：信号处理电路420设置在镂空槽130内并与第二基板20电连接。需要说明的是，信号处理电路420可以倒装在第二基板20上，通过凸点与第二基板20焊接实现电连接，也可以通过金线与第二基板20电连接。还需要说明的是，声电转换部件410可以通过金线与第一基板10电连接。

通过将信号处理电路设置在镂空槽内，可以减小前进音封装结构的长度，从而减少生产成本。

图3为本申请另一实施例提供的封装结构主视方向的剖视图。

如图3所示，示例性地，图3与图1A的区别在于：在本实施例中，封装结构还包括位于镂空槽130内且与第二基板20电连接的附加传感器90。需要说明的是，附加传感器90可以是MEMS加速度传感器、或MEMS骨传导传感器、或MEMS温度传感器。需要说明的是，附加传感器90可以倒装在第二基板20上，通过凸点与第二基板20焊接实现电连接，也可以通过金线与第二基板20电连接。

通过将声电转换部件与附加传感器集成，形成多功能的产品，不仅能够适应目前产品小型化的需求，节约器件的安装空间，还有效提升了整体的处理效率。

本申请至少一实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括本申请任一实施例的封装结构。例如，电子设备是人工智能终端产品。

在本申请的各个实施例中，如果没有特殊说明以及逻辑冲突，不同的实施例之间的术语或描述具有一致性、且可以相互引用，不同的实施例中的技术特征根据其内在的逻辑关系可以组合形成新的实施例。本申请中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。

可以理解的是，在本申请的实施例中涉及的各种数字编号仅为描述方便进行的区分，并不用来限制本申请的实施例的范围。上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定。

以上对本申请实施例所提供的封装结构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (17)

1.一种封装结构，其特征在于，所述封装结构包括第一基板(10)、第二基板(20)、外壳(30)以及感测组件(40)；

所述第一基板(10)具有相对的第一侧(110)和第二侧(120)，所述第一基板(10)的所述第一侧(110)与所述第二基板(20)固定连接，所述第一基板(10)的所述第二侧(120)与所述外壳(30)固定连接并与所述外壳(30)共同形成腔体(50)，所述感测组件(40)位于所述腔体(50)内；

所述外壳(30)上设置有贯穿所述外壳(30)的进音孔(310)，所述感测组件(40)包括声电转换部件(410)；

其中，所述声电转换部件(410)与所述外壳(30)固定连接，在垂直于所述进音孔(310)的轴线的平面上，所述声电转换部件(410)的声波感测区域的投影与所述进音孔(310)的投影至少部分交叠，并且所述声电转换部件(410)的背腔的开口朝向所述进音孔(310)。

2.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第一基板(10)的所述第一侧(110)上设置有台阶结构，所述台阶结构包括与所述进音孔(310)的轴线相垂直的台阶面(1201)。

3.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述台阶面(1201)与所述第一侧(110)的表面在所述进音孔(310)的厚度方向上的距离不小于80μm。

4.根据权利要求2所述的封装结构，其特征在于，所述第一侧(110)的表面上设置有至少一个第一焊盘(1203)，所述第一基板(10)通过所述至少一个第一焊盘(1203)与所述第二基板(20)电连接。

5.根据权利要求4所述的封装结构，其特征在于，所述台阶面(1201)上设置有打线区(1204)，所述打线区(1204)与所述至少一个第一焊盘(1203)电连接。

6.根据权利要求5所述的封装结构，其特征在于，所述感测组件(40)还包括位于所述腔体(50)内的信号处理电路(420)，所述信号处理电路(420)通过第一导电通路(60)与所述声电转换部件(410)电连接。

7.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述信号处理电路(420)与所述外壳(30)固定连接，并且所述信号处理电路(420)通过至少一个第二导电通路(70)与所述打线区(1204)电连接。

8.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述第一基板(10)上设置有贯穿所述第一基板(10)的镂空槽(130)。

9.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述信号处理电路(420)设置在所述镂空槽(130)内并与所述第二基板(20)电连接。

10.根据权利要求8所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括位于所述镂空槽(130)内且与所述第二基板(20)电连接的附加传感器(90)。

11.根据权利要求6所述的封装结构，其特征在于，所述封装结构还包括与所述第一基板(10)的所述第二侧(120)的表面固定连接且与所述信号处理电路(420)电连接的滤波电路(80)。

12.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述第二基板(20)包括基材层(210)、位于所述基材层(210)两侧的线路层(220)以及位于所述线路层(220)之外的阻焊层(230)，其中，所述第二基板(20)还包括屏蔽层(240)，所述屏蔽层(240)位于所述第二基板(20)靠近所述第一基板(10)的阻焊层(230)与靠近所述第一基板(10)的线路层(220)之间。

13.根据权利要求12所述的封装结构，其特征在于，所述第一基板(10)内设置有屏蔽环(140)，所述屏蔽环(140)的一端与所述屏蔽层(240)电连接，所述屏蔽环(140)的另一端与所述外壳(30)电连接。

14.根据权利要求13所述的封装结构，其特征在于，所述屏蔽层(240)是金属接地层，所述外壳(30)是金属壳，所述屏蔽环(140)是金属环。

15.根据权利要求1所述的封装结构，其特征在于，所述声电转换部件(410)包括基底(4101)、至少一个振膜(4102)以及对应的至少一个背极板(4103)，以形成至少一个可变电容。

16.根据权利要求15所述的封装结构，其特征在于，所述声电转换部件(410)包括多个振膜(4102)和多个背极板(4103)，在垂直于所述进音孔(310)的轴线的平面上，所述多个振膜(4102)阵列分布，所述多个背极板(4103)与所述多个振膜(4102)一一对应，以形成多个可变电容，并且相邻的两个可变电容之间具有信号通路。

17.一种电子设备，其特征在于，包括上述权利要求1-16中任意一项所述的封装结构。

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