MEMS麦克风封装结构的制作方法

本实用新型涉及微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)邻域，更具体地，涉及一种MEMS麦克风封装结构。

背景技术：

MEMS麦克风具有体积小、耐热性好、易于集成等优点，现已被广泛应用。一个MEMS麦克风的封装结构通常包括MEMS芯片以及对应的ASIC(Application Specific Integrated Circuits，专用集成电路)芯片，MEMS芯片和ASIC芯片均设置在由电路板和外壳共同形成的空腔内。空腔和封装结构外部通过设置音孔连通。根据MEMS麦克风封装结构中音孔设置的位置，行业内将MEMS麦克风封装结构大致分为前进音和后进音两种方式，其中前进音的方式中音孔设置在外壳上，后进音的方式中音孔设置在电路板上。一般地，同样的芯片封入前进音封装和封入后进音封装中，后进音封装会有更高的性能。

为了提高前进音封装方式的MEMS麦克风的性能，现有技术开发了一种包括三层电路板结构的MEMS麦克风封装结构。图1示出现有技术的MEMS麦克风封装结构的截面示意图，该MEMS麦克风封装结构包括第一电路板111、第二电路板112以及第三电路板113，其中第二电路板112内部具有贯穿其相对两表面的图案，第二电路板112夹设在第一电路板111和第三电路板113之间以形成容纳MEMES芯片120和ASIC芯片130的空腔，第三电路板113上设有音孔140，MEMES芯片120和ASIC芯片130固定在第三电路板113上，并且相互之间电连接，第三电路板113与第一电路板111通过第二电路板112电连接。

上述MEMS麦克风封装结构在制作过程中，首先要分别制作三块电路板，其中第二电路板112设置传递电信号的过孔以及在其上下表面设置与第三电路板113、第一电路板111固定用的环形焊盘。之后需要按照图1所示MEMS麦克风封装结构上下翻转的方向进行依次固定安装。将图1中第三电路板113的地面向上，MEMS芯片120和ASIC芯片130固定在第三电路板113上并引线连接；之后将第二电路板112置于第三电路板113上，通过回流焊固定；最后将第一电路板111置于第二电路板112上，再通过回流焊固定。因此需要应用两次回流焊，并且为保证第二次回流焊时第二电路板112与第三电路板113已经固定的部分不会移动，需要使用与第一次回流焊不同焊接温度的焊料，并使第二次回流焊接的温度低于第一次，但又高于该MEMS麦克风封装结构焊接到其他产品上的温度。由此可见，上述MEMS麦克风封装结构及其制作方法存在成本高、工艺步骤复杂且工艺难度高的不足。

技术实现要素：

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种制作工艺简单、更节省成本的MEMS麦克风封装结构。

根据本实用新型提供的一种MEMS麦克风封装结构，包括：绝缘壳，所述绝缘壳内部设有空腔；电路板，所述电路板位于所述绝缘壳下；MEMS芯片，所述MEMS芯片设在所述空腔内，所述绝缘壳对应所述MEMS芯片的位置处设有从所述绝缘壳外部通往所述空腔的音孔；引线层，所述引线层位于所述绝缘壳与所述电路板之间，所述引线层将所述MEMS芯片与所述电路板电连接。

优选地，所述MEMS麦克风封装结构还包括：ASIC芯片,所述ASIC芯片设在所述空腔内，并且通过所述引线层与所述电路板电连接。

优选地，所述绝缘壳包括与所述电路板平行的板状部分和与所述板状部分垂直相连的环形侧壁，所述引线层位于所述环形侧壁与所述电路板之间。

优选地，所述绝缘壳还包括至少一个从所述环形侧壁向所述空腔内部延伸的凸起，所述环形侧壁以及所述凸起包括面向所述电路板的第一表面和位于所述第一表面与所述绝缘壳的所述板状部分内表面之间的第二表面。

优选地，所述第二表面与所述板状部分内表面之间倾斜预定角度。

优选地，所述第二表面与所述板状部分内表面之间倾斜形成的锐角为70度。

优选地，所述引线层包括多个金属引线，所述多个金属引线中的至少部分位于所述凸起与所述电路板之间。

优选地，所述第一表面具有深度与所述金属引线厚度相当的凹槽，所述金属引线的一部分位于所述凹槽内。

优选地，所述多个金属引线中的一个所述金属引线包括与所述环形侧壁的轴向截面形状相同的环状部分和从所述环状部分向所述空腔内部延伸的线状部分。

优选地，所述绝缘壳为陶瓷壳、玻璃壳中的任一个。

根据本实用新型的MEMS麦克风封装结构，MEMS芯片固定在绝缘壳上，音孔开设在绝缘壳上，空腔内的芯片通过绝缘壳与电路板之间的引线层实现与电路板的电连接，提高了前进音方式的MEMS麦克风封装结构的产品性能，其结构以及制作工艺更简单，因而更节省成本。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出现有技术的MEMS麦克风封装结构的截面示意图。

图2示出根据本实用新型第一实施例的MEMS麦克风封装结构的立体分解图。

图3示出根据本实用新型第一实施例的MEMS麦克风封装结构的截面图。

图4示出根据本实用新型第一实施例的MEMS麦克风封装结构制作过程的立体图。

图5示出根据本实用新型第二实施例的MEMS麦克风封装结构的立体分解图。

图6示出根据本实用新型第二实施例的MEMS麦克风封装结构的截面图。

图7示出根据本实用新型第三实施例的MEMS麦克风封装结构的立体分解图。

图8示出根据本实用新型第三实施例的MEMS麦克风封装结构的截面图。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。

应当理解，在描述器件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将器件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。

如果为了描述直接位于另一层、另一个区域上面的情形，本文将采用“A直接在B上面”或“A在B上面并与之邻接”的表述方式。在本申请中，“A直接位于B中”表示A位于B中，并且A与B直接邻接。

本实用新型提供一种MEMS麦克风封装结构，该MEMS麦克风封装结构包括：绝缘壳、电路板、MEMS芯片、引线层，其中，绝缘壳内部设有空腔，电路板位于绝缘壳下，MEMS芯片设在空腔内，绝缘壳对应MEMS芯片的位置处设有从绝缘壳外部通往空腔的音孔，引线层位于绝缘壳与电路板之间，引线层将MEMS芯片与电路板电连接。本实用新型提供的MEMS麦克风封装结构把MEMS芯片固定在绝缘壳上，音孔开设在绝缘壳上，空腔内的芯片通过绝缘壳与电路板之间的引线层实现与电路板的电连接，提高了前进音方式的MEMS麦克风封装结构的产品性能，其结构以及制作工艺更简单，因而更节省成本。

下面结合附图2至图8具体说明本实用新型的MEMS麦克风封装结构的实施例，在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

图2、图3示出根据本实用新型第一实施例的MEMS麦克风封装结构的立体分解图、截面图。该MEMS麦克风封装结构包括绝缘壳250和电路板210，绝缘壳250内部设有空腔，电路板210位于绝缘壳250下方。封装结构还包括MEMS芯片220以及引线层260，MEMS芯片220设在空腔内，绝缘壳250对应MEMS芯片的位置处设有从绝缘壳250外部通往空腔的音孔240，引线层260位于绝缘壳250与电路板210之间，引线层260将MEMS芯片220与电路板210电连接。

MEMS麦克风封装结构还可以包括ASIC芯片230,ASIC芯片230也设在空腔内，并且通过引线层260与电路板210电连接。本实施例中，MEMS芯片220与ASIC芯片230通过金属引线电连接，ASIC芯片230又与引线层260通过金属引线电连接，引线层260与电路板210直接接触实现电连接。

绝缘壳250的材质可以是陶瓷、玻璃等。本实施例中，绝缘壳250包括与电路板210平行的板状部分和与所述板状部分垂直相连的环形侧壁，引线层260位于环形侧壁与电路板210之间。绝缘壳250还包括至少一个从环形侧壁向空腔内部延伸的凸起251，环形侧壁以及凸起251包括面向电路板210的第一表面和位于第一表面与绝缘壳250的板状部分内表面之间的第二表面。引线层260包括多个金属引线，多个金属引线中的至少部分位于凸起251与电路板210之间。本实施例中，凸起251的数量与引线层260包括的金属引线的数量相对应，每个凸起251与电路板210之间对应一个金属引线。进一步地，环形侧壁以及凸起251的第一表面具有深度与金属引线厚度相当的凹槽252，金属引线的一部分位于凹槽252内。金属引线可以是包括板状部分和线状部分，其中板状部分部分或全部位于凹槽252，线状部分可与MEMS芯片220及ASIC芯片230电连接。

图4示出根据本实用新型第一实施例的MEMS麦克风封装结构制作过程的立体图，上述MEMS麦克风封装结构在制作时通常需要该结构上下翻转，请结合图4，首先，提供上述带空腔的绝缘壳250并使其空腔的开口向上，即环形侧壁以及凸起251的第一表面向上，将MEMS芯片220及ASIC芯片230固定在绝缘壳250板状部分内表面上；接着，在绝缘壳250上制作引线层260，将MEMS芯片220及ASIC芯片230与引线层260电连接，本实施例中引线层260的每个金属引线的板状部分位于凹槽252内，使得金属引线的线状部分在空腔内悬空，设置凸起251及凹槽252使得金属引线的位置更加稳定。最后，将电路板210置于引线层260上，使用焊接等工艺使得引线层260与电路板210电连接。至此，完成第一实施例MEMS麦克风封装结构的制作。可以理解的是，电路板210可以设置金属过孔等，以实现引线层260与外部电路的连接。

根据该MEMS麦克风封装结构，MEMS芯片220固定在绝缘壳250上，音孔240开设在绝缘壳250上，使其成为前进音方式的MEMS麦克风封装结构。空腔内的MEMS芯片220及ASIC芯片230等通过绝缘壳250与电路板210之间的引线层260实现与电路板210的电连接，提高了前进音方式的MEMS麦克风封装结构的产品性能，其结构以及制作工艺更简单，因而更节省成本。

图5、图6示出根据本实用新型第二实施例的MEMS麦克风封装结构的立体分解图、截面图。该MEMS麦克风封装结构包括绝缘壳350和电路板310，绝缘壳350内部设有空腔，电路板310位于绝缘壳350下方。封装结构还包括MEMS芯片320、ASIC芯片330以及引线层360，MEMS芯片320及ASIC芯片330设在空腔内，绝缘壳350对应MEMS芯片的位置处设有从绝缘壳350外部通往空腔的音孔340，引线层360位于绝缘壳350与电路板310之间，引线层360将MEMS芯片320及ASIC芯片330与电路板310电连接。

绝缘壳350包括与电路板310平行的板状部分和与所述板状部分垂直相连的环形侧壁，引线层360位于环形侧壁与电路板310之间。绝缘壳350还包括至少一个从环形侧壁向空腔内部延伸的凸起351，环形侧壁以及凸起351包括面向电路板310的第一表面和位于第一表面与绝缘壳350的板状部分内表面之间的第二表面。引线层360包括多个金属引线，多个金属引线中的至少部分位于凸起351与电路板310之间。

本实施例中，多个金属引线包括一个第一金属引线以及其余的第二金属引线，第一金属引线包括与环形侧壁的轴向截面形状相同的环状部分和从环状部分向空腔内部延伸的线状部分，第二金属引线可以是包括板状部分和线状部分。凸起351的数量与第二金属引线的数量相同，当然，也可以在第一金属引线的线状部分的位置处从所述环形侧壁也延伸有凸起，使得凸起的数量与全部金属引线的数量相同，另外，第一金属引线的形状也可以在其环状部分与线状部分之间设置过渡的板状部分。

上述MEMS麦克风封装结构在制作过程与本实用新型第一实施例的MEMS麦克风封装结构的制作过程大致相同，可以将该结构上下翻转，先提供绝缘壳350并使其空腔的开口向上，将MEMS芯片320及ASIC芯片330固定在绝缘壳350板状部分内表面。然后在绝缘壳350上制作引线层360，将MEMS芯片320及ASIC芯片330与引线层360电连接，需要注意的是，在本实施例中，引线层360包括第一金属引线和第二金属引线，其中第一金属引线的环状部分要与绝缘壳350环形侧壁的第一表面位置对应，而第二金属引线的板状部分要与凸起351的位置对应，每个金属引线的线状部分在空腔内悬空。最后，将电路板310置于引线层360上，使用焊接等工艺使得引线层360与电路板310电连接。至此，完成第一实施例MEMS麦克风封装结构的制作。可以理解的是，电路板310可以设置金属过孔等，以实现引线层360与外部电路的连接。上述的MEMS麦克风封装结构，第一金属引线设有与环形侧壁的轴向截面形状相同的环状部分，使得将电路板310与引线层360焊接完成后，MEMS麦克风封装结构的密封性更好、引线层360更加平整，焊接更加牢固，设置凸起351使得第二金属引线的位置更加稳定。

根据该MEMS麦克风封装结构，MEMS芯片320固定在绝缘壳350上，音孔340开设在绝缘壳350上，使其成为前进音方式的MEMS麦克风封装结构。空腔内的MEMS芯片320及ASIC芯片330等通过绝缘壳350与电路板310之间的引线层360实现与电路板310的电连接，提高了前进音方式的MEMS麦克风封装结构的产品性能，其结构以及制作工艺更简单，因而更节省成本。

值得强调的是，环形侧壁以及凸起351包括面向电路板310的第一表面和位于第一表面与绝缘壳350的板状部分内表面之间的第二表面，在上述第二实施例中，第二表面与绝缘壳350的板状部分内表面垂直，但该两表面应当不限于垂直。在替代的实施例中，如图7、图8，示出替代的第三实施例的MEMS麦克风封装结构的立体分解图、截面图。对于第三实施例的绝缘壳450，环形侧壁以及凸起451的第二表面与板状部分内表面之间倾斜预定角度，使得绝缘壳450结构更稳固。优选地，第二表面与板状部分内表面之间倾斜形成的锐角为70度。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。