MEMS麦克风封装方法、结构及电子产品与流程

本发明涉及声电电子设备技术领域，特别是涉及mems麦克风封装方法、结构及电子产品。

背景技术

微机电系统(mems，micro-electro-mechanicalsystem)技术的问世和应用让麦克风变得越来越小，性能越来越高。mems麦克风具有诸多优点，例如，高信噪比，低功耗，高灵敏度，所用微型封装兼容贴装工艺，回流焊对mems麦克风的性能无任何影响，而且温度特性非常出色。从而使得mems麦克风的应用也越来越广泛，特别是中高端手机应用中。

而且，主流的微机电(mems)传感器封装形式，无论是模拟信号输出还是数字信号输出，都是采用lga(landgridarray，格栅阵列)封装形式，既将一个mems传感器芯片和一个asic(applicationspecificintegratedcircuit，即专用集成电路)放大器芯片固定在线路板上后，再在线路板上罩设一个外壳，形成一个适用于smt(surfacemounttechnology，即表面贴装技术)贴片生产的传感器器件。在传统技术中，mems麦克风封装使用的mems传感器和asic放大器芯片，其芯片的特性参数是固定不变的，要想提高产品的灵敏度和信噪比，只能够提升这两个芯片各项特性的参数指标值，需要投入大资金重新开发，成本高收益低。

技术实现要素：

基于此，本发明提供一种mems麦克风封装方法、结构及电子产品，不仅可提升mems麦克风的灵敏度和信噪比，还可控制成本。

其技术方案如下：

一种mems麦克风封装方法，包括如下步骤：

提供一块麦克风电路基板，并在所述麦克风电路基板上开设金属盲孔；

安设mems传感器和asic放大器于所述麦克风电路基板上，且所述mems传感器与所述asic放大器之间、所述asic放大器与所述麦克风电路基板之间均电连接；其中，所述mems传感器设于所述麦克风电路基板上的所述金属盲孔处、并罩住所述金属盲孔；

安设金属外壳于所述麦克风电路基板上，并罩住所述mems传感器、asic放大器。

其进一步技术方案如下：

在其中一个实施例中，在麦克风电路基板上开设金属盲孔的步骤如下：

在所述麦克风电路基板上制作盲孔腔体，金属化处理所述盲孔腔体的内壁表面。

在其中一个实施例中，在所述麦克风电路基板上制作金属盲孔时，还包括如下步骤：

制作所述金属盲孔的直径为φ0.10mm～φ3.00mm、深度为0.10mm～3.0mm。

在其中一个实施例中，安设mems传感器于所述麦克风电路基板上的所述金属盲孔处时，还包括如下步骤：

使用胶水粘贴所述mems传感器于所述麦克风电路基板上，并使所述mems传感器的传感器后腔与所述金属盲孔正对连通。

此外，本发明还提出一种mems麦克风封装结构，包括麦克风电路基板，设于所述麦克风电路基板上的mems传感器和asic放大器，以及设于所述麦克风电路基板上、并罩住所述mems传感器和asic放大器的金属外壳；

所述麦克风电路基板包括基板主体，以及开设于所述基板主体上的金属盲孔，所述金属盲孔的开口面向所述金属外壳；且所述mems传感器安设于所述基板主体上，所述mems传感器的底部盖设于所述金属盲孔的开口处。

在其中一个实施例中，所述mems传感器包括安设于所述基板主体上的传感器主体，以及设于所述传感器主体底部的传感器后腔，所述传感器后腔与所述金属盲孔连通。

在其中一个实施例中，所述金属外壳包括罩设于所述基板主体上的外壳主体，以及开设于所述外壳主体上的进声孔；

所述mems传感器还包括形成于所述传感器主体顶部与所述进声孔之间的传感器前腔，所述传感器前腔与所述进声孔对应。

在其中一个实施例中，所述mems传感器还包括设于传感器主体顶部的传感器振膜，所述传感器后腔和所述传感器前腔通过所述传感器振膜进行隔离，所述传感器振膜与所述进声孔对应。

在其中一个实施例中，所述金属盲孔的直径设为所述金属盲孔的深度设为0.10mm～3.0mm。

此外，本发明还提出一种电子产品，包括外部电路，以及与所述外部电路电连接的如上所述的mems麦克风封装结构。

本发明提出的技术方案中，通过在麦克风电路基板上设置金属盲孔，以增大mems传感器的后室容积，能够在不改变即有的mems传感器和asic放大器芯片参数的前提下，实现产品灵敏度和信噪比指标值的提高，即可以在控制产品成本的条件下提高产品的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明实施例所述mems麦克风封装结构的俯视结构示意图；

图2为本发明实施例所述mems麦克风封装结构的侧视结构示意图；

图3为本发明实施例所述mems麦克风封装结构的后视结构示意图；

图4为本发明实施例所述mems麦克风封装结构的分解结构示意图；

图5为本发明实施例所述mems麦克风封装方法的步骤示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、顶、底……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1至图3所示，本发明提出一种mems麦克风封装结构，包括麦克风电路基板100，设于该麦克风电路基板100上的mems传感器200和asic放大器300，以及设于该麦克风电路基板100上、并罩住该mems传感器200和asic放大器300的金属外壳400。将mems传感器、asic放大器、金属外壳封装在线路板(即麦克风电路基板100)上，其中两个芯片(mems传感器、asic放大器)与线路板通过金线(连接导线)焊接，形成一个完整的smt声电换能传感器器件。利用mems传感器200可以对外界声音进行拾取，然后通过asic放大器300进行放大，通过这两个芯片实现声电转换的功能。而且，金属外壳400可以对mems传感器200、asic放大器300及麦克风电路基板100进行罩设封装，并对内部结构起到支撑和电磁屏蔽的保护作用。

具体地，如图4所示，上述麦克风电路基板100包括基板主体，而上述金属外壳400包括罩设于基板主体上的外壳主体，以及开设于该外壳主体上的进声孔410。通过该进声孔410可将外界声音传入麦克风的金属外壳400内，而金属外壳400内的mems传感器200就可对传入的声音进行拾取。

而且，上述mems传感器200包括安设于基板主体上的传感器主体，设于传感器主体顶部的传感器振膜210。而且，上述mems传感器200还包括形成于传感器主体顶部与进声孔410之间的传感器前腔，该传感器前腔与进声孔410对应。通过使传感器前腔与进声孔410对应设置，可以更好地对外界声音进行拾取。此外，上述mems传感器200包括设于该传感器主体底部的传感器后腔，上述传感器后腔和传感器前腔通过该传感器振膜210进行隔离。即mems传感器200的传感器振膜210将mems麦克风内部分成两部分，进声孔410与传感器振膜210之间区域通常称为前室(即传感器前腔)，传感器振膜210的另一部分称作后室(即传感器后腔)。大多数mems麦克风的灵敏度随频率升高而提高，这是进声孔的空气与麦克风前室的空气相互作用的结果。这种交互作用产生了helmholtz谐振，这与吹瓶产生的声音的现象相同。像吹瓶子一样，空气容积越小，谐振频率越高；反之，空气容积越大，谐振频率越低。

进一步地，上述麦克风电路基板100还包括开设于该基板主体上的金属盲孔110，该金属盲孔110的开口面向金属外壳400。而且，上述mems传感器200安设于基板主体上，并使得mems传感器200的底部盖设于金属盲孔110的开口处。即可在麦克风电路基板100上开设金属盲孔110，并将mems传感器200盖设安装于该金属盲孔110处，使得该传感器后腔与上述金属盲孔110连通。即通过在在麦克风电路基板100上开设金属盲孔110，并使该金属盲孔110与mems传感器200的传感器后腔对应连通，使得mems传感器200的后室容积由传统技术中的传感器后腔的容积变为传感器后腔的容积与金属盲孔110的腔体容积之和，从而就可以在不改变mems传感器200的结构的前提下，增大mems传感器200的后室容积。mems传感器200的后室容积变大后，声波更容易推动传感器振膜运动，就能够提高传感器振膜的振动频率，而mems麦克风的灵敏度随频率升高而提高，而且后室容积变大还能提高麦克风的低频响应，这样就提高麦克风的灵敏度和信噪比。这样，就可以通过在麦克风电路基板100上开设金属盲孔110以扩大mems传感器200的后室容积，从而就能够提高mems麦克风的灵敏度和信噪比指标值。

而且，制作上述金属盲孔时，可先在上述麦克风电路基板100上挖直径可为φ0.10mm～φ3.00mm、深度为0.10mm～3.0mm的盲孔，挖盲孔的过程中该麦克风电路基板100(一般设置为多层线路板)中至少有一层线路板不会打穿，然后对该盲孔的内壁进行金属化处理，从而形成金属盲孔。而且，该金属盲孔的直径值和深度值可以根据实际需要进行设置，以便同时满足性能需要和成本需求。具体地，盲孔所开的直径尺寸大小与传感器后腔的直径尺寸大小对应(也与mems传感器的大小对应，因为大尺寸的mems传感器具有大直径的传感器后腔)，这样设置的金属盲孔就等于增加了传感器后腔的容积(即后室容积)，而mems传感器200的性能与后室容积的尺寸是成正比的。同理，盲孔所开的深度也是根据麦克风电路基板100的厚度来设置的(也与mems传感器的大小对应，因为大尺寸的mems传感器具有大厚度的麦克风电路基板100)，也与传感器后腔的直径对应，即大直径的传感器后腔对应大深度的盲孔，小直径的传感器后腔可对应小深度的盲孔。

此外，采用更小的传感器前腔或/和更大的传感器后腔，均能提高mems麦克风的灵敏度和信噪比。在本实施例中，可以减少进声孔410与传感器振膜210之间的距离，即可以减小传感器前腔的容积，也可达到提高mems麦克风的灵敏度和信噪比的目的。此外，还可以使传感器振膜210与进声孔410对应，也可以使声波更容易推动传感器振膜210运动。

此外，如图5所示，本发明还提出一种mems麦克风封装方法，包括如下步骤：

步骤s100、提供一块麦克风电路基板，并在所述麦克风电路基板上开设金属盲孔；具体地，在麦克风电路基板100上开设金属盲孔110的步骤如下：

先在该麦克风电路基板100上制作盲孔腔体，然后对该盲孔腔体的内壁表面进行金属化处理，从而在麦克风电路基板100上得到金属盲孔；

而且，进一步地，在麦克风电路基板100上制作金属盲孔时，还可包括如下步骤：

步骤s110、根据实际需求，在麦克风电路基板100上钻孔，制作直径为φ0.10mm～φ3.00mm、深度为0.10mm～3.0mm的金属盲孔。例如，可将金属盲孔的直径设置为0.1mm、或者1.5mm、或者3mm，而金属盲孔的深度可设置为0.1mm、或者1.5mm、或者3mm。具体尺寸可根据mems传感器200的尺寸进行设计，也可以根据实际需求的灵敏度和信噪比进行设计。例如，当传感器后腔的直径为0.10mm时，金属盲孔直径可设为0.10mm，金属盲孔深度也可设为0.10mm；当传感器后腔的直径为3.0mm时，金属盲孔直径可设为3.0mm，金属盲孔深度也可设为3.0mm；当传感器后腔的直径为1.5mm时，金属盲孔直径可设为1.5mm，金属盲孔深度也可设为1.5mm。

此外，对上述盲孔进行金属化处理的步骤如下：

步骤s120、先对麦克风电路基板100进行磨板处理，并对盲孔腔体的孔壁进行清洗；然后对盲孔腔体进行金属电镀，使金属(例如铜)均匀覆盖于该盲孔腔体的内壁上，得到金属盲孔。

步骤s200、安设mems传感器和asic放大器于所述麦克风电路基板上，且所述mems传感器与所述asic放大器之间、所述asic放大器与所述麦克风电路基板之间均电连接；其中，所述mems传感器设于所述麦克风电路基板上的所述金属盲孔处、并罩住所述金属盲孔；

而且，进一步地，安设mems传感器于所述麦克风电路基板上的所述金属盲孔处时，还包括如下步骤：

步骤s210、使用胶水粘贴mems传感器200于麦克风电路基板100上，并使mems传感器200的传感器后腔与金属盲孔110正对连通。这样可以将金属盲孔110增加为传感器后腔的容积，使整个传感器的后室容积增大。mems传感器200的后室容积变大后，声波更容易推动传感器振膜运动，就能够提高传感器振膜的振动频率，而mems麦克风的灵敏度随频率升高而提高，而且后室容积变大还能提高麦克风的低频响应，这样就提高麦克风的灵敏度和信噪比。这样，就可以通过在麦克风电路基板100上开设金属盲孔110，可在不改变mems传感器200结构的前提下扩大mems传感器200的后室容积，从而就能够提高mems麦克风的灵敏度和信噪比指标值。

此外，安设asic放大器300于麦克风电路基板100上，以及电连接接该mems传感器200、asic放大器300及麦克风电路基板100的步骤如下：

步骤s220、利用胶水将asic放大器300粘贴于该麦克风电路基板100上，并利用连接导线(如金线)将mems传感器200的触点与asic放大器300的触点进行电连接，并将asic放大器300的触点与麦克风电路基板100进行电连接，此外还可对连接接点进行锡焊加固。此外，需要说明的时，也可以先安设asic放大器300于该麦克风电路基板100上，再安设mems传感器200于该麦克风电路基板100上。

步骤s300、安设金属外壳400于该麦克风电路基板100上，并罩住mems传感器200、asic放大器300，完成封装。即将金属外壳400的周侧焊接于麦克风电路基板100上，以形成一个封闭的容纳腔，将mems传感器200、asic放大器300等电子元件封闭于该容纳腔中，利用金属外壳400对整个电路进行封装。为了便于焊接连接，还可以在麦克风电路基板100四周设计焊圈(相当于一种环形的焊脚)，便于将金属外壳400的四周边缘焊接在焊圈处。

此外，本发明还提出一种电子产品，包括外部电路，以及与外部电路电连接的如上所述的mems麦克风封装结构。可在mems麦克风封装结构的麦克风电路基板100底部设置连接焊盘120，通过该连接焊盘120将麦克风电路基板100及整个mems麦克风封装结构焊装到外部电路上，形成mems麦克风封装结构与外部电路的集成结构，并可将这种集成结构应用到一些电子产品中，如手机、电脑、电视等需要进行声电转换的设备上。

总之，本发明通过在麦克风电路基板上设置金属盲孔，以增大mems传感器的后室容积，能够在不改变即有的mems传感器和asic放大器芯片参数的前提下，实现产品灵敏度和信噪比指标值的提高，即可以在控制产品成本的条件下提高产品的性能。在本实施例中，通过在新产品中设置与传感器后腔对应的金属盲孔，相对于传统技术中未设置金属盲孔的mems传感器的传统产品，测试得到新产品的灵敏度和信噪比数值比传统产品的灵敏度和信噪比数值要高2-3db，提升较大。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。