专利名称：微机电声学传感器封装结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及微机电声学传感器的封装结构，具体说是电容试硅麦克风的封装。
背景技术：
微机电传感器由于极小的体积、良好的性能和易于与集成电路集成在同一块芯片上获得多样化得功能而备受重视。电容式娃麦克风作为微机电声学传感器的一种，由于其良好的稳定性、一致性和适合表面贴装应用而受到广泛的关注。该类麦克风的传感芯片部分是在硅片上采用微机采用微机电技术制作的，与微电子产品类似，该类芯片能用较底的成本获得极大的产量。为了保护易碎的芯片、与外界形成物理和电气连接、减少外边干扰，一个完整的娃麦克风除了芯片以外必须包括封装，与传统微电子产品不同的是，娃麦克风对封装的要求比较特殊，封装技术尚未成熟而有待发展。
常见的娃麦克风封装包括麦克风传感芯片、读出电路，滤波电容，和一个具有电磁屏蔽的外壳将他们容纳在内。该外壳还具有一个声孔让外界声信号可以达到传感芯片，数个电极从基板引出以实现输出电信号与外界的连接；除此之外，封装的内部应有一个于麦克风传感器相连的声腔，此声腔应足够大并与其他空间声腔隔离，以保证传感器良好的声学特征。并且在一定体积范围内，声腔越大越大声学特性越好。而目前在有效声腔体积范围内，关于增大声腔的麦克风解决方案很多，例如采用三层PCB分别作为基板，侧壁和顶盖来形成一个空腔封装硅麦克风，并在侧壁PCB内镀铜以形成需要的屏蔽功能。然而，逐渐发展的应用对硅麦克风的性能及抗干扰的能力提出了更高的要求。
发明内容
本发明的目的是为了在有效体积范围内增大腔体体积而提供一种微机电声学传感器的封装结构，以实现在增加有效腔体的基础保持较强的抗干扰能力。为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案所述微机电声学传感器封装结构包括基板、侧壁、电气连接板和金属壳，由基板和金属壳固定连接形成屏蔽腔，在所述屏蔽腔内，由所述基板通过侧壁与电气连接板固定连接形成声腔，侧壁上的通孔电极实现基板和电气连接板的导电；所述声腔内内容纳微机电声学传感器芯片、读出电路芯片和滤波电容，所述微机电声学传感器芯片及读出电路芯片通过金线实现与基板和电气连接板间的导电，微机电声学传感芯片固定在电气连接板上，电路解读芯片和滤波电路固定在基板或电气连接板上；所述电气连接板和金属壳上均具有传导声学信号的声孔，金属壳上声孔与电气连接板上的声孔错位相对放置。进一步的，所述侧壁上、下端面均设有密封环，通过所述密封环基板、侧壁及电气连接板形成密闭的声腔。所述微机电声学传感芯片正对电气连接板上的声孔。所述基板具有与外界导电的电极和与内部互连的电极及打线金手指；所述电气连接板上具有与内部互连的电极和打线金手指。
所述侧壁内开有空腔。所述金属壳固定在基板的金属环上。本发明的优点是所述微机电声学封装结构，其基板、侧壁和电气连接板构成的声学空腔，其体积接近封装本身，从而增加了声腔的体积，有效的提高了器件的声学特性。与传统的将传感器芯片本身的背腔作为声腔的封装方式相比，本发明封装不再依赖传感芯片本身的厚度，从而可以减小传感器芯片本身的厚度，进而减小整个微机电声学传感器的封
装厚度。此外，所述微机电声学组件及所述声腔均处在所述基板与所述金属壳形成的屏蔽腔内，与普通的侧壁镀铜方式屏蔽相比，金属屏蔽罩方式屏蔽效果更好。另外，所述金属壳声孔与所述电气连接板声孔位置错开相对放置，形成了较长的声道，提高抗高频干扰性能，减小号失真。·
图I本发明侧壁预切割示意图。图2本发明分解示意图。图3本发明封装结构截面示意图。图4本发明的电气连接板示意图。图5本发明的侧壁示意图。图6本发明的基板示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图3所示，本发明所述的微机电声学传感器封装结构包括基板20、侧壁14、电气连接板13和金属壳10，由基板20和金属壳10固定连接形成屏蔽腔11，在所述屏蔽腔11内，由所述基板20通过侧壁14与电气连接板13固定连接形成声腔4，侧壁14上的通孔电极12实现基板20和电气连接板13的导电。所述侧壁14上、下端面均设有密封环14-1，通过所述密封环14-1基板20、侧壁14及电气连接板13形成密闭的声腔4。所述声腔内4内容纳微机电声学传感器芯片8、读出电路芯片6和滤波电容18，所述微机电声学传感器芯片8及读出电路芯片6通过金线9实现与基板20和电气连接板13间的导电。微机电声学传感芯片8固定在电气连接板13上，电路解读芯片6和滤波电路18固定在基板20或电气连接板13上。所述电气连接板13和金属壳10上均具有传导声学信号的声孔7，金属壳10上声孔7与电气连接板13上的声孔7错位相对放置。所述微机电声学传感芯片8正对电气连接板13上的声孔7。其中，基板20、电气连接板13及连接支持基板20和电气连接板13的侧壁14均为绝缘材料，如FR-4、BT等；金属壳10为导体材料，如铜、铁等屏蔽效果较好的金属材料。金属壳10上开有声孔7,基板20有与外界导电的电极I和与内部互连的电极16及打线金手指15，电气连接板13上有与内部互连的电极16和打线金手指15及开有声孔7，侧壁14上开有空腔17并有通孔电极12，能实现基板20和电气连接板13的导电。由图I、图2，本发明首先在一块板上制作出器件阵列，然后对侧壁14的阵列进行预切割，在侧壁14边沿切割出凹槽21，再将侧壁14与基板20及电气连接板13对扣形成声腔4，并通过密封环14-1使相互间能形成良好的密闭，保证声腔4的气密性。并通过侧壁14金属通孔电极12实现层间信号传输，且将微机电声学传感器芯片8、读出电路芯片6和滤波电容18全部容纳在声腔4内。由此制作出多个传感器封装阵列。再切割后，由金属壳
10和基板20形成大的屏蔽腔11，并将整个密闭声腔4容纳其中，形成良好的屏蔽效果。如图3、6，所述基板20具有与外界导电的电极I (表面贴装电极)和与内部互连的电极16及打线金手指15、金属环19 ;金属壳10固定在基板20金属环19上，与基板20形成大的屏蔽腔11，使整个声腔4都处于屏蔽腔内。并且金属壳10上声孔7与电气连接板13上声孔7错位相对放置，形成较长的声道。如图5，所述侧壁14具有与所述基板20导电连接的金属通孔电极12并开有空腔17。如图4，所述电气连接板13上具有与内部互连的电极16 (与所述金属通孔电极12导电连接)和打线金手指15，以及传导声学信号的声孔7。 综上所述，本发明微机电声学传感器封装结构通过基板20、侧壁14及电气连接板13通过密闭环形成密闭的声腔4并通过通孔电极12实现层间信号的传输。且处在金属壳10与基板20重叠形成的很好的屏蔽腔11内，加之金属壳10上声孔与电气连接板13上声孔的错位相对放置，加长了进声声道的长度。使微机电声学传感器在性能提高的同时，抗干扰能力也得到了加强。
权利要求
1.微机电声学传感器封装结构，包括基板(20)、侧壁(14)、电气连接板(13)和金属壳(10)，其特征是由基板(20)和金属壳(10)固定连接形成屏蔽腔(11)，在所述屏蔽腔(11)内，由所述基板(20 )通过侧壁(14 )与电气连接板(13 )固定连接形成声腔(4 )，侧壁(14 )上的通孔电极(12)实现基板(20)和电气连接板(13)的导电；所述声腔内(4)内容纳微机电声学传感器芯片(8)、读出电路芯片(6)和滤波电容(18),所述微机电声学传感器芯片(8)及读出电路芯片(6 )通过金线(9 )实现与基板(20 )和电气连接板(13 )间的导电，微机电声学传感芯片(8)固定在电气连接板(13)上，电路解读芯片(6)和滤波电路(18)固定在基板(20)或电气连接板(13)上；所述电气连接板(13)和金属壳(10)上均具有传导声学信号的声孔(7)，金属壳(10)上声孔(7)与电气连接板(13)上的声孔(7)错位相对放置。
2.如权利要求I所述微机电声学传感器封装结构，其特征是，所述侧壁(14)上、下端面均设有密封环(14-1),通过所述密封环(14-1)基板(20)、侧壁(14)及电气连接板(13)形成密闭的声腔(4)。
3.如权利要求I所述微机电声学传感器封装结构，其特征是，所述微机电声学传感芯片(8)正对电气连接板(13)上的声孔(7)。
4.如权利要求I所述微机电声学传感器封装结构，其特征是，所述基板(20)具有与外界导电的电极(I)和与内部互连的电极(16)及打线金手指(15);所述电气连接板(13)上具有与内部互连的电极(16)和打线金手指(15)。
5.如权利要求I所述微机电声学传感器封装结构，其特征是，所述侧壁(14)内开有空腔(17)。
6.如权利要求I所述微机电声学传感器封装结构，其特征是，所述金属壳(10)固定在基板(20)的金属环(19)上。
全文摘要
本发明涉及一种微机电声学传感器封装结构，包括基板、侧壁、电气连接板和固定在基板上的金属壳及固定在基板和电气连接板上的电子元件。电子元件位于基板、侧壁和电气连接板重叠形成的腔内，电气连接板和侧壁位于金属壳和基板形成的腔内。本发明是通过进声方式的转换，提高灵敏度和信噪比的麦克风形式。基板、侧壁及电气连接板重叠使的声腔体积增加，声孔的错位相对放置加长了进声通道。金属壳的加入形成了比较大屏蔽腔。在维持产品原有尺寸的基础上提供高了产品的性能和产品的稳定性。
文档编号B81B7/00GK102892064SQ201210424689
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月30日 优先权日2012年10月30日
发明者王云龙, 朱翠芳, 刘金峰 申请人:无锡芯奥微传感技术有限公司