专利名称：硅电容麦克风的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种麦克风，尤其是涉及一种具有新型封装结构的硅电容麦克风。
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
为重要零件之一的麦克风产品也推出了很多的新型产品，利用MEMS (微机电系 统)工艺技术生产的硅电容麦克风为其中的代表产品。而硅电容麦克风中的关 键技术为封装设计，而且封装所占用的成本比例较高，所以，最近也出现了很 多关于硅电容麦克风封装技术的专利。
公开号为US20020102004的美国专利公开了一种名为"小型的硅电容麦克 风及其制造方法(miniature silicon condenser microphone and method for producing same)"的麦克风封装专利，此专利中的硅电容麦克风包括一个外壳， 外壳上设置有能够透过声音的声孔，有一个线路板，外壳和线路板结合成为一 个空腔，线路板上安装有MEMS (微机电系统)声电转换芯片和集成电路，MEMS 声电转换芯片和集成电路可以共同将声音信号转化为电信号。专利 US20020102004的一个关键技术点(如该专利文献中图6的所示)在于在MEMS 声电转换芯片下方的位置的线路板上通过腐蚀等工艺作出一定的凹陷。这种设 计的优势在于针对声音信号作用到MEMS声电转换芯片上方的产品结构(声孔 设置在MEMS声电转换芯片以外的位置上，外界传输的声音信号作用在MEMS声 电转换芯片上方)，可以增加MEMS声电转换芯片下方的空气空间(行业内通常 称之为"后腔-Back volume",指声波遇到MEMS声电转换芯片以后，MEMS声电 转换芯片后方的空间)，可以使硅电容麦克风的灵敏度更高，频响曲线更好。然 而，这种设计简单的通过MEMS声电转换芯片下方的线路板凹陷来增加后腔，对 后腔增大的贡献非常有限，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。
公开号为W02007126179A1的PCT申请专利中同样公开了一种硅电容麦克 风，该专利同样揭示了一种可以增大后腔的硅电容麦克风，在线路板上安装一 个带有中部凸起的盖子，将MEMS声电转换芯片安装在盖子的中部凸起部上，中 部凸起部上和MEMS声电转换芯片对应的位置设置有透气孔，从而线路板和盖子 的中部凸起部之间形成的空间可以作为后腔。这种设计可以使得后腔的空间变 大，但是将使得产品的整体厚度大大增加。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种不过多增加产品高度，却可以大幅 增加MEMS声电转换芯片后腔空间的硅电容麦克风。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是硅电容麦克风，包括外壳和 线路板，所述外壳和所述线路板构成硅电容麦克风的保护结构，所述保护结构
内部安装有MEMS声电转换芯片，所述保护结构上设有连通所述MEMS声电转换 芯片外部空间的声孔，并且所述保护结构内部的线路板表面上安装有包括一 个平坦部和一个凸起部的盖子，所述盖子的周边和所述线路板表面密闭结合， 所述凸起部内部空间形成一个空腔，所述平坦部上设置有至少一个透气孔，所 述透气孔上方的所述平坦部上安装有所述MEMS声电转换芯片，所述盖子底面和 所述线路板表面的结合部设置有连通所述透气孔和所述空腔的透气通道；通过 这种设计，可以有效的增加MEMS声电转换芯片后方的空气空间(后腔)，并且 MEMS声电转换芯片安装在盖子的平坦部上，没有过多地增加产品的高度。
本技术方案的改进在于所述透气通道为在所述线路板上设置的凹槽； MEMS声电转换芯片下方的空间连通透气孔，透气孔通过线路板上设置的凹槽连 通到凸起部和线路板表面形成的空腔，这种线路板不需要设置过多的层数，一 般可以使用一层镂空的线路板和另一层没有镂空的线路板结合在一起形成，设 计较为简单。
本技术方案的改进在于:所述透气通道为在所述盖子平坦部上设置的凹槽； MEMS声电转换芯片下方的空间连通透气 L透气孔通过盖子平坦部上设置的凹 槽连通到凸起部和线路板表面形成的空腔，这种线路板可以是平面的，设计较
为简单。
本技术方案的改进在于所述盖子与所述线路板表面之间设置有环形封闭 层，由所述环形封闭层使得所述盖子与所述线路板表面之间形成缝隙，从而形 成所述透气通道；这种设计所应用的盖子和线路板都不需要设置凹槽，只需要 环形封闭层形成一定的高度并且密闭性良好就可以达到效果。
本技术方案的改进在于所述盖子的平坦部和凸起部是一体的；这种盖子 作为一体结构，可以避免过多的安装工序。
上述技术方案的改进在于所述凸起部的边缘设有水平延伸部，所述水平 延伸部和所述线路板表面结合在一起；这种设计的盖子边缘和线路板之间接触 面积较大，密封性能较好。
本技术方案的改进在于所述盖子的平坦部和凸起部是分离的，所述凸起 部环形密闭粘结或者焊接在所述平坦部上形成所述空腔，所述空腔对应的平坦 部上设置有透气孔；这种盖子作为分体结构，制作较为容易。
上述技术方案的改进在于所述盖子的平坦部上至少设有两个透气孔，所 述凸起部至少安装在其中一个透气孔上。
上述技术方案的进一步改进在于所述平坦部的边缘往下弯曲粘贴在所述 线路板表面上，所述平坦部的中心部位和所述线路板表面形成所述水平透气通 道。
上述技术方案的更进一步改进在于所述平坦部的中心部位和所述线路板 表面之间设置有支撑凸点。
本技术方案的改进在于所述盖子为金属盖子；盖子可以由多种材料制作， 但金属材料(例如铝)的延展性较好，在较小的尺寸下制作复杂形状的零件较 为容易，成本低廉，其他例如塑料材料或者陶瓷材料也可以应用。
本技术方案的改进在于所述透气孔为多个微型孔；这种由多个微型孔构 成的透气孔，可以有效地避免后腔中的灰尘、颗粒等杂质接触MEMS声电转换芯 片，造成各种不良。
为了保证盖子周边和线路板表面的空气密闭性良好，盖子和线路板表面可 以采用黏胶结合在一起，也可以采用焊锡等其他材料结合在一起；外壳可以为金属或者树脂材料制作，可以是一体形成的或者是多个零件结合在一体形成； 声孔可以设置在外壳或者线路板上，但是不能设置在线路板上和盖子对应的位 置，否则产品将起不到增大后腔的作用，而变成了从MEMS声电转换芯片的下方 接受外界声音信号；线路板基材可以为树脂或者其他材料。
一般而言，硅电容麦克风的线路板内表面上还会安装一个用于信号转换的 集成电路芯片，线路板外表面上设置有用于电路连接的多个焊盘，MEMS声电转 换芯片、信号转换芯片和焊盘之间设计有电路连通，此类技术的设计以及MEMS 声电转换芯片本身的设计并不影响本发明的主旨，并且已经属于公知技术，不 做详细描述。
由于采用了上述技术方案，硅电容麦克风，包括外壳和线路板，所述外壳 和所述线路板构成硅电容麦克风的保护结构，所述保护结构内部安装有MEMS 声电转换芯片,所述保护结构上设有连通所述MEMS声电转换芯片外部空间的声
孔，并且所述保护结构内部的线路板表面上安装有包括一个平坦部和一个凸
起部的盖子，所述盖子的周边和所述线路板表面密闭结合，所述凸起部内部空 间形成一个空腔，所述平坦部上设置有至少一个透气孔，所述透气孔上方的所
述平坦部上安装有所述MEMS声电转换芯片，所述盖子底面和所述线路板表面的 结合部设置有连通所述透气孔和所述空腔的透气通道；本发明的有益效果是-通过这种设计，可以有效的增加MEMS声电转换芯片后方的空气空间(后腔)， 并且MEMS声电转换芯片安装在盖子的平坦部上，没有过多地增加产品的高度。
图1是本发明实施例一的结构示意图2是本发明实施例一的立体分解示意图3是本发明实施例一的一种改进结构示意图4是本发明实施例一的另一种改进结构示意图5是本发明实施例一的再一种改进结构示意图6是本发明实施例二的结构示意图7是本发明实施例二中盖子的仰视图8是本发明实施例三的结构示意图9是本发明实施例三的立体分解示意图； 图10是本发明实施例四的结构示意图； 图11是本发明实施例四中盖子的仰视图； 图12是本发明实施例四的一种改进结构示意图； 图13是本发明实施例四中盖子的一种改进结构仰视图； 图14是本发明实施例五的结构示意图； 图15是本发明实施例五的立体分解示意图。
具体实施例方式
实施例一如图1、图2所示，硅电容麦克风，包括一个方槽形的金属外 壳l，外壳l上设置有用于接收声音信号的声孔ll; 一个树脂材料作为基材制 作的方形线路板2;外壳1和线路板2粘结在一起，成为一个保护结构；保护
结构内部的线路板2表面上粘贴安装有一个包括一个平坦部32和一个凸起部 31的金属盖子3，盖子3的周边和线路板2表面密闭结合，凸起部31和线路板 2表面形成一个空腔34，平坦部32和线路板2表面平齐，平坦部32上设置有 一个透气孔33，透气孔33上方安装有一个MEMS声电转换芯片4，线路板2表 面和平坦部32的结合部位置上设有一个可以连通透气孔33和空腔34的水平透 气通道21，水平透气通道21可以通过在线路板2表面上设置一个水平的细长 凹陷来实现。这种结构的硅电容麦克风，MEMS声电转换芯片4利用黏胶密闭粘 结在平坦部32上，MEMS声电转换芯片4下的空间41和透气孔33连通，透气 孔33和水平透气通道21连通，水平透气通道21和空腔34连通，并且这个连 通的空间是密闭的。从而，MEMS声电转换芯片4下的空间41、透气孔33、水 平透气通道21和空腔34都成为MEMS声电转换芯片4的后腔(Back volume), 其中MEMS声电转换芯片4下的空间41为自然形成，透气孔33和水平透气通道 21主要起到空气连通的作用，空腔34为后腔(Back volume)增加的关键因素。 通过这种设计，可以有效的增加MEMS声电转换芯片后方的空气空间(后腔)， 并且MEMS声电转换芯片安装在盖子的平坦部上，没有过多地增加产品的高度， 可以有效地解决背景技术的已有专利中存在的缺陷。 在本实施案例基础上还可以做一定的变化和改进。
如图3所示，盖子3凸起部31的边缘设置有水平的边缘部35，水平边缘 部35和平坦部32通过一个环形的封闭层5和线路板2表面结合在一起，封闭 层5可以是一个环形的黏胶层或者是焊锡层。这种设计可以使得盖子3和线路 板2表面的粘结面积增加，封闭层5的布置较为容易，从而可以使得盖子3和 线路板2表面之间粘结密闭性良好。
如附图4所示的22为硅电容麦克风的声孔，硅电容麦克风用于接收外界声 音信号的声孔22设置在线路板2上，这种设计体现了硅电容麦克风的另外一种 结构， 一般行业内称之为"Bottom"类型的产品。
如图5所示，外壳1和线路板2都是由多层树脂基材的线路板材料制作， 外壳1包括一个平面的顶板12和一个方框形侧壁13，线路板2是由两层树脂 基材制作，包括被部分镂空的线路板23和平面的线路板24，线路板23和线路 板24结合后，线路板23的镂空部分形成了水平透气通道21。透气孔33由多 个细小的透气孔构成，这种结构可以防止后腔中的杂质附着到MEMS声电转换芯 片4上，造成各种不良现象。
实施例二如图6、 7所示，本实施案例和实施案例一的主要区别是，水平 透气通道设置在盖子3的平坦部32上，如图6、 7中所示的凹槽36，凹槽36 设置在盖子3的平坦部32和线路板2的结合位置，并且可以连通透气孔33和 空腔34。这种设计只需要平面的线路板2，不需要复杂的线路板设计。
实施例三如图8、图9所示，本实施案例和实施案例一的主要区别是， 盖子3的平坦部32和凸起部31是分离的，凸起部31是一个方槽形的金属帽 31，而平坦部32是一个带有两个透气孔33和37的平面金属片32， MEMS声电 转换芯片4安装在透气孔33上方的金属片32上，金属帽31安装在透气孔37 上方的金属片32上形成空腔34，并且相互之间空气密闭性良好。这种结构的 硅电容麦克风中，MEMS声电转换芯片4下的空间41、透气孔33、水平透气通 道21、透气孔37和空腔34相互贯通，形成了MEMS声电转换芯片4的后腔。 在这种结构中，应用的盖子3利用两部分粘结或者焊接结合在一起，其制作工 艺较为简单，不需要制作复杂形状的盖子。
实施例四如图IO、图11所示，本实施案例结合实施案例二和实施案例三
做出一定改进。盖子3的平坦部32和凸起部31是分离的，凸起部31是一个方 槽形的金属帽31，而平坦部32是一个带有两个透气孔33和37的平面金属片 32，并且金属片32和线路板2的结合面上设置有凹槽36，凹槽36作为水平透 气通道可以连通透气孔33和37，而线路板2是平面的，MEMS声电转换芯片4 安装在透气孔33上方的金属片32上，金属帽31安装在透气孔37上方的金属 片32上形成空腔34,并且相互之间空气密闭性良好。这种结构的硅电容麦克 风中，MEMS声电转换芯片4下的空间41、透气孔33、水平透气通道36、透气 孔37和空腔34相互贯通，形成了 MEMS声电转换芯片4的后腔。这种设计只需 要平面的线路板2，不需要复杂的线路板设计。
在本实施案例基础上还可以做一定的变化和改进。
如图12和13所示，金属片32和线路板2的结合面上的凹槽36面积较大， 金属片32的边缘朝向一侧弯曲并且粘结在线路板2表面上，形状类似一个扁平 的盘子，为了保证金属片32的中心部位安装金属帽31和MEMS声电转换芯片4 后产生颤动，可以在金属片32的中心部位和线路板2之间设置支撑凸点38， 凸点38可以是一个或多个，可以设置在金属片32上或者线路板2上或者是独 立的凸点。
实施例五如图14、图15所示，本实施案例是在图3所示的实施案例的 基础上进行的改进，盖子3凸起部31的边缘设置有水平的边缘部35,水平边 缘部35和平坦部32通过一个环形的封闭层5和线路板2表面密闭结合在一起， 并且，封闭层5的高度适当增加，使得线路板2和盖子3之间保留足够的通气 空间，这种设计可以不再设置线路板2表面的水平透气通道，封闭层5可以使 用黏结性和密闭性较好的胶类材料，也可以使用焊锡材料制作。
权利要求
1. 硅电容麦克风，包括外壳和线路板，所述外壳和所述线路板构成硅电容麦克风的保护结构，所述保护结构内部安装有MEMS声电转换芯片，所述保护结构上设有连通所述MEMS声电转换芯片外部空间的声孔，其特征在于所述保护结构内部的线路板表面上安装有包括一个平坦部和一个凸起部的盖子，所述盖子的周边和所述线路板表面密闭结合，所述凸起部内部空间形成一个空腔，所述平坦部上设置有至少一个透气孔，所述透气孔上方的所述平坦部上安装有所述MEMS声电转换芯片，所述盖子底面和所述线路板表面的结合部设置有连通所述透气孔和所述空腔的透气通道。
2. 如权利要求1所述的硅电容麦克风，其特征在于所述透气通道为在所述线路板上设置的凹槽。
3. 如权利要求1所述的硅电容麦克风，其特征在于所述透气通道为在所 述盖子平坦部上设置的凹槽。
4. 如权利要求1所述的硅电容麦克风，其特征在于所述盖子与所述线路 板表面之间设置有环形封闭层，由所述环形封闭层使得所述盖子与所述线路板 表面之间形成缝隙，从而形成所述透气通道。
5. 如权利要求1所述的硅电容麦克风，其特征在于所述盖子的平坦部和 凸起部是一体的。
6. 如权利要求5所述的硅电容麦克风，其特征在于所述凸起部的边缘设 有水平延伸部，所述水平延伸部和所述线路板表面结合在一起。
7. 如权利要求1所述的硅电容麦克风，其特征在于所述盖子的平坦部和 凸起部是分离的，所述凸起部环形密闭粘结或者焊接在所述平坦部上形成所述 空腔，所述空腔对应的平坦部上设置有透气孔。
8. 如权利要求7所述的硅电容麦克风，其特征在于所述盖子的平坦部上 至少设有两个透气孔，所述凸起部至少安装在其中一个透气孔上。
9. 如权利要求8所述的硅电容麦克风，其特征在于所述平坦部的边缘往 下弯曲粘贴在所述线路板表面上，所述平坦部的中心部位和所述线路板表面形 成所述水平透气通道。
10. 如权利要求9所述的硅电容麦克风，其特征在于所述平坦部的中心部 位和所述线路板表面之间设置有支撑凸点。
11. 如权利要求1-10任一权利要求所述的硅电容麦克风，其特征在于所 述盖子为金属盖子。
12. 如权利要求1-10任一权利要求所述的硅电容麦克风，其特征在于所 述透气孔为多个微型孔。
全文摘要
本发明公开了一种硅电容麦克风，包括外壳和线路板，所述外壳和所述线路板构成硅电容麦克风的保护结构，所述保护结构上设有连通MEMS声电转换芯片外部空间的声孔，所述保护结构内部的线路板表面上安装有包括一个平坦部和一个内部中空的凸起部的盖子，所述盖子的周边和所述线路板表面密闭结合，所述平坦部上设置有至少一个透气孔，所述透气孔上方的所述平坦部上安装有MEMS声电转换芯片，所述盖子底面和所述线路板表面的结合部设置有连通所述透气孔和所述空腔的透气通道；本发明可以有效的增加MEMS声电转换芯片后方的空气空间(后腔)，并且MEMS声电转换芯片安装在盖子的平坦部上，没有过多地增加产品的高度。
文档编号H04R19/00GK101394687SQ200810158278
公开日2009年3月25日 申请日期2008年10月28日 优先权日2008年10月28日
发明者宋锐锋, 宋青林, 庞胜利, 谷芳辉 申请人:歌尔声学股份有限公司