专利名称：硅电容传声器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传声器，尤其是涉及一种具有新型封装结构的硅电容传声器。
背景技术：
近年来，随着手机、笔记本等电子产品体积不断减小、性能越来越高，也 要求配套的电子零件的体积不断减小、性能和一致性提高。在这种背景下，作 为重要零件之一的传声器产品领域也推出了很多的新型产品，利用半导体制造 加工技术而批量实现的硅电容传声器为其中的代表产品。而硅电容传声器中的 关键设计内容为封装技术，而且封装所占用的成本比例较高，所以，最近也出现了很多关于硅电容传声器封装技术的专利，例如美国专利No. US20020102004 公开了一种名为"小型的硅电容传声器及其制造方法(miniature silicon condenser microphone and method for producing same)"的传声器封装。附 图4表示了专利No. US20020102004中公开的硅电容传声器封装结构的剖视图。 如图4所示，硅电容传声器包括一个盖子5，盖子5上有能够透过声音的 声孔8，有一个线路板1，盖子5和线路板1结合成为一个空腔，线路板1上安 装上MEMS (微机电系统)声学芯片11和集成电路2， MEMS声学芯片11和集成 电路2可以共同将声音信号转化为电信号。这种设计的关键点在于，在MEMS 声学芯片ll下方的位置，线路板通过腐蚀等工艺作出一定的凹陷106。这种设 计的优势在于增加了 MEMS声学芯片11下方的空气空间(行业内通常称之为"后 腔")，可以使硅电容传声器的灵敏度更高，频响曲线更好。然而，这种设计对后腔的增加非常有限，对性能提高的贡献也非常小；并 且，这种设计将使得线路板的厚度大大增加，过多的增加了产品的高度，并且导致成本增加。
并且，在上述结构的基础上也很难制造指向性的硅传声器产品。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够大大增加后腔体积、减小产品 尺寸、制造成本低并且很容易达到指向性性能的硅电容传声器。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是硅电容传声器，包括设有外接 焊盘的第一线路板，垂直安装在所述第一线路板上的第二线路板，安装在所述 第二线路板上的MEMS声学芯片，所述MEMS声学芯片所在位置的第二线路板上 设有可以通过声波并作用于所述MEMS声学芯片的内声孔，与所述第一线路板和 所述第二线路板粘结并形成两个封闭空腔的壳体，其中一个或者两个封闭空腔 的外壁上设有接受外界声音信号的外声孔，安装在所述第一线路板或/和所述第 二线路板上的电子元器件。
作为优选的技术方案，所述壳体包括两部分，分别和上述第一线路板、第 二线路板粘合在一起构成两个封闭空腔，接收声音信号的外声孔设置在所述壳 体上。
作为优选的技术方案，所述壳体为一体式结构，并和上述第一线路板、第 二线路板粘合在一起构成两个封闭空腔，接收声音信号的外声孔设置在所述壳 体上。
作为对上述技术方案的改进，所述第二线路板上设有连通两个密闭空腔且 离开所述MEMS声学芯片所处位置的连腔声孔，所述两个封闭空腔的外壁上均设 有接受外界声音信号的外声孔。
作为对上述技术方案的改进，所述第二线路板上相对于MEMS声学芯片的一 侧贴有一层声阻装置，所述声阻装置覆盖所述第二线路板上的所有声孔。
作为一种优选的连接方式，所述第一线路板、第二线路板和壳体之间都使 用导电胶粘结。
作为一种改进，所述壳体为金属材料壳体，或者陶瓷材料壳体，或者使用 多层线路板材料结合而成的壳体，或者使用塑料材料壳体。作为优选的形状，所述传声器为立方体。
由于采用了上述技术方案，硅电容传声器，它包括设有外接焊盘的第一线路 板，垂直安装在所述第一线路板上的第二线路板，安装在所述第二线路板上的
MEMS声学芯片，所述MEMS声学芯片所在位置的第二线路板上设有可以通过声 波并作用于所述MEMS声学芯片的内声孔，与所述第一线路板和所述第二线路板 结并形成两个封闭空腔的壳体，其中一个或者两个封闭空腔的外壁上设有接 受外界声音信号的外声孔，安装在所述第一线路板或/和所述第二线路板上的电 子元器件；这样，硅电容传声器的后腔体积大大增加，硅电容传声器的面积大 大减小，并使得硅电容传声器内部零件的安装位置更加灵活，在此结构的基础 上可以很容易的实现指向传声器的功能，同时还可以增加产品封装的抗剪切力。
图1是本发明实施例一的结构示意图； 图2是本发明实施例一的立体结构图； 图3是本发明实施例二的结构示意图； 图4是背景技术的结构原理图。
具体实施例方式
实施例一如图1、图2所示，硅电容传声器包括 一个矩形的第一线路 板l，第一线路板1下侧有多个焊盘13，上侧安装有集成电路2，集成电路2 上有金线31连接第一线路板1;在集成电路2的一侧，第一线路板1上安装有
矩形的第二线路板6，第二线路板6和第一线路板1的方向垂直且机械连接在 一起并且有部分电路电连接，第二线路板6上朝向集成电路2的一侧安装有 MEMS声学芯片11， MEMS声学芯片11上有金线32连接第二线路板6， MEMS声 学芯片11底面面有一个内声孔10，第二线路板6上相对于MEMS声学芯片11 的一侧安装有电容、电阻等电子零件12，在本实施案例中，第一线路板l和第 二线路板6使用导电胶连接。
在第二线路板6朝向MEMS声学芯片11的一侧，有第一壳体5a，形状为一 个两侧开口的方形， 一侧面向第一线路板l， 一侧面向第二线路板6，和两个线路板封闭成为一个空腔4，在本实施案例中，第一壳体5a是金属材料的，第一 壳体5a和两个线路板连接的端面使用导电胶连接。
在第二线路板6背向MEMS声学芯片11的一侧，有第二壳体5b，形状为一 个两侧开口的方形， 一侧面向第一线路板l， 一侧面向第二线路板6，和两个线 路板封闭成为一个空腔9，在本实施案例中，第二壳体5a是金属材料的，第二 壳体5a和两个线路板连接的端面使用导电胶连接，并且，第二壳体5a上还有 一个外声孔8可以接收外界声音信号。
这样，壳体5a和第一线路板l、第二线路板6形成一个密闭的空间，壳体 5b和第一线路板l、第二线路板6也形成一个密闭的空间，第二线路板6位于 这两个空腔之间，两个空腔只能通过第二线路板6上的声孔相互导通，声音将 从壳体5b上外声孔8传入这个空腔内，根据MEMS声学芯片11安装的位置，声 波有可能先遇到MEMS声学芯片11或者先通过第二线路板6上的声孔再遇到 MEMS声学芯片ll (即声波或从MEMS声学芯片的正面入射,或从背面入射)，但 不管如何，MEMS声学芯片11后方的空间都将成为MEMS声学芯片11的后腔， 这种设计将使得MEMS声学芯片11的后腔体积大大增加；并且第一线路板1的 面积可以大大减小，减小了硅电容传声器的面积；根据实际产品的需要，可以 调整集成电路2、电容、电阻等零件12安装在第一线路板1或者第二线路板6 上，使得产品的设计更加灵活。
在本实施案例的硅电容传声器中，空腔4和空腔9之间以及这两个空腔和 外界只有外声孔8和内声孔10可以贯通，其余结合处要求密闭性良好。外界声 波如附图2中的虚线所示，通过第二壳体5b上的外声孔8,进入空腔9，透过 第二线路板6上的内声孔10，传达到MEMS声学芯片11上，声腔4则成为硅电 容传声器的后腔。
在此结构中，硅电容传声器的后腔可以做成很大，并且，因为第一线路板 1上只需要粘贴第二线路板6和集成电路2部分，所以需要的面积很小，第一 线路板1和其它电子产品线路板焊接在一起的时候所占用的面积也将大大减 小。当然，在本实施案例的基础上，也可以有多种调整的方案，例如将第一壳
体5a和第二壳体5b并在一起，成为一个整体的壳体5;将MEMS声学芯片11 朝向空腔9;将电容焊接在第一线路板1上等等，这些方案都不违背利用两个 线路板垂直焊接在一起，在内部线路板上焊接MEMS声学芯片11，从而增加后 腔、减小产品面积的宗旨。
壳体5材料可以优选铜等电磁屏蔽效果好的单层金属材料，也可以是单层 金属材料镀涂金箔，也可以是陶瓷材料，也可以是使用多层线路板材料做成， 也可以是塑料材料。
壳体5上的声孔可以是一个，也可以是多个，位置也可以根据实际需要加 以调整；或者，也可以不在壳体5上设置声孔，而在第一线路板上设置声孔。
MEMS声学芯片11下的声孔可以是一个，也可以是多个。
实施例二如图3所示，本实施案例的硅电容传声器为一个单指向硅电容 传声器，相比实施案例1，本案例的调整在于在第一壳体5a和第二壳体5b 上分别设有外声孔14和8;在第二线路板6上，除了 MEMS声学芯片11下方的 内声孔10，在MEMS声学芯片11的周围还设有连腔声孔15;在第二线路板6 上相对于MEMS声学芯片11的一侧，贴上一个声阻16，声阻16覆盖第二线路 板6上所设的所有声孔；第二线路板6上相对于MEMS声学芯片11的一侧不再 安装电容12等零件，而将这些零件安装到第一线路板1上。在第二线路板6 相对于MEMS声学芯片11的一侧没有了电容等零件，安装声阻将非常容易，并 且没有额外增加产品的尺寸，指向性的控制也将变得更加容易。当然，为进一 步减小产品的宽度，也可以将电容等零件安装在第二线路板6向对于MEMS声学 芯片11的一侧，并适当的减小声阻的尺寸。
在声波的传输中，如图3虚线所示， 一个方向的声波从外声孔14进入，直 接作用在MEMS声学芯片11上面，另一个方向的声波从外声孔8进入，穿过声 阻16和连腔声孔15、内声孔10作用在MEMS声学芯片11上面，从而达到单指 向性能。
当然，外声孔也可以开在其他的位置，来调整指向；根据产品性能的不同
7需要，也可以没有连腔声孔15，只有MEMS声学芯片11下方的内声孔10;或者 不设有连腔声孔15和声阻16，会具有双指向硅电容传声器的功能。
权利要求
1.硅电容传声器，其特征在于它包括设有外接焊盘的第一线路板(1)，垂直安装在所述第一线路板(1)上的第二线路板(6)，安装在所述第二线路板(6)上的MEMS声学芯片(11)，所述MEMS声学芯片(11)所在位置的第二线路板(6)上设有可以通过声波并作用于所述MEMS声学芯片(11)的内声孔(10)，与所述第一线路板(1)和所述第二线路板(6)粘结并形成两个封闭空腔的壳体(5)，其中一个或者两个封闭空腔的外壁上设有接受外界声音信号的外声孔(8)。
2. 如权利要求l所述的硅电容传声器，其特征在于所述壳体(5)包括 两部分，分别和上述第一线路板(l)、第二线路板(6)粘合在一起构成两个封闭 空腔，接收声音信号的外声孔(8)设置在所述壳体(5)上。
3. 如权利要求l所述的硅电容传声器，其特征在于所述壳体(5)为一 体式结构，并和上述第一线路板(l)、第二线路板(6)粘合在一起构成两个封闭 空腔，接收声音信号的外声孔(8)设置在所述壳体(5)上。
4. 如权利要求2或3所述的硅电容传声器，其特征在于所述第二线路板 (6)上设有连通两个密闭空腔且离开所述MEMS声学芯片(ll)所处位置的连腔声 孔(15)，所述两个封闭空腔的外壁上均设有接受外界声音信号的外声孔(8)。
5. 如权利要求4所述的硅电容传声器，其特征在于所述第二线路板(6) 上相对于MEMS声学芯片(11)的一侧贴有一层声阻装置(16)，所述声阻装置(16) 覆盖所述第二线路板(6)上的所有声孔(10、 15)。
6. 如权利要求1所述的硅电容传声器，其特征在于所述第一线路板(l)、 第二线路板(6)和壳体(5)之间都使用导电胶粘结。
7. 如权利要求1所述的硅电容传声器，其特征在于所述壳体(5)为金 属材料壳体，或者陶瓷材料壳体，或者使用多层线路板材料结合而成的壳体， 或者使用塑料材料壳体。
8. 如权利要求l所述的硅电容传声器，其特征在于所述第一线路板(ll) 或/和所述第二线路板(13)上还安装有对电信号进行处理的电子元器件(21 、 22)。
全文摘要
本发明公开了一种硅电容传声器，它包括设有外接焊盘的第一线路板，垂直安装在所述第一线路板上的第二线路板，安装在所述第二线路板上的MEMS声学芯片，所述MEMS声学芯片所在位置的第二线路板上设有可以通过声波并作用于所述MEMS声学芯片的内声孔，与所述第一线路板和所述第二线路板粘结并形成两个封闭空腔的壳体，其中一个或者两个封闭空腔的外壁上设有接受外界声音信号的外声孔，安装在所述第一线路板或/和所述第二线路板上的电子元器件；这样，硅电容传声器的后腔体积大大增加，硅电容传声器的面积大大减小，并使得硅电容传声器内部零件的安装位置更加灵活，在此结构的基础上可以很容易的实现指向传声器的功能。
文档编号H04R19/01GK101296530SQ200710015709
公开日2008年10月29日 申请日期2007年4月29日 优先权日2007年4月29日
发明者党茂强 申请人:歌尔声学股份有限公司