一种集成传感器的分腔封装结构的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种集成传感器的分腔封装结构，包括MEMS芯片、ASIC芯片、线路板、壳体和环境传感器；壳体与线路板形成封装体，封装体内具有彼此隔离的第一封装腔室和第二封装腔室；MEMS芯片和ASIC芯片位于第一封装腔室；环境传感器位于第二封装腔室内；第二封装腔室设置有与外部环境连通的通孔；线路板内部设置有声孔通道，声孔通道的进口正对MEMS芯片，声孔通道出口与第二封装腔室连通。该分腔封装结构的MEMS芯片通过位于线路板内部的声孔通道连通至第二封装腔室内，增大了背腔，提升产品性能，同时大通孔提高了环境传感器的感知速度，外部气流或粉尘等不容易通过声孔通道进入第一封装腔室内对MEMS芯片产生不良影响。
【专利说明】
一种集成传感器的分腔封装结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及麦克风技术领域，特别涉及一种集成传感器的分腔封装结构。【背景技术】
[0002]MEMS的英文全称为Micro-Electro-Mechanical System，中文名称为微机电系统， 是指尺寸在几毫米甚至更小的高科技装置，其内部结构一般在微米甚至纳米量级，是一个独立的智能系统。MEMS技术因具有微型化、智能化、高度集成化和可批量生产的优点，已广泛应用于电子、医学、工业、汽车和航空航天系统等领域。
[0003]在电子产品中，MEMS麦克风已成为中高端便携式智能电子设备的首选，MEMS麦克风的核心部件为MEMS芯片，用于声电转换。MEMS麦克风通常包括MEMS芯片、ASIC芯片、线路板和壳体，线路板和壳体封装为一个空腔结构，MEMS芯片和AISC芯片安装于空腔结构内，且固定于线路板上;ASIC芯片是一种具有放大信号作用的集成电路，MEMS芯片和ASIC芯片通过导线与线路板电连接。为了满足电子产品小型化的设计需求，通常会将其它传感器集成在MEMS麦克风的封装结构内，由于MEMS芯片为敏感型芯片，为了避免与其它传感器发生相互干扰，将MEMS芯片与其它传感器分腔设置，形成集成传感器的分腔封装结构。现有的集成传感器的分腔封装结构有两种形式，一种是通过一个连接顶盖和线路板的隔板将整个封装结构分成两个封装腔室，MEMS芯片和其它传感器分别位于两个封装腔室内，两个封装腔室的顶盖上均开设有与外部环境连通的通孔。另一种分腔MEMS麦克风是在由外部壳体和线路板形成的大封装腔室内嵌套设置一个内部壳体，由内部壳体与线路板形成小封装腔室， MEMS芯片位于小封装腔室内，其它传感器位于大封装腔室内，外部壳体上开设有用于连通外部的通孔，内部壳体上开设有连通大封装腔室的声孔。
[0004]可以看出，在第一种集成传感器的分腔封装结构中，MEMS芯片所在的封装腔室的顶盖上开设声孔，MEMS芯片直接通过声孔与外界连通。在第二种集成传感器的分腔封装结构中，MEMS芯片所在的小封装腔室的内部壳体上开设声孔，MEMS芯片通过声孔直接与大封装腔室连通，再通过外部壳体上的通孔与外部环境连通。这两种结构均容易出现外部气流、 粉尘等直接通过声孔和通孔进入MEMS芯片所在的封装腔室内，对MEMS芯片的工作造成不良影响，且MEMS芯片的背腔较小，使产品性能提升受限。【实用新型内容】
[0005]有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种集成传感器的分腔封装结构，以减小外部气流和粉尘等对MEMS芯片的不良影响，并增大MEMS芯片后腔，同时保留环境传感器对感应速度的需求。
[0006]为达到上述目的，本实用新型提供以下技术方案:
[0007]—种集成传感器的分腔封装结构，包括MEMS芯片、ASIC芯片、线路板、壳体和环境传感器;所述壳体与所述线路板形成封装体，所述封装体内具有彼此隔离的第一封装腔室和第二封装腔室;所述MEMS芯片和所述ASIC芯片位于所述第一封装腔室，且固定于所述线路板上;所述环境传感器位于所述第二封装腔室内，且固定于所述线路板上;所述第二封装腔室设置有与外部环境连通的通孔;所述线路板内部设置有声孔通道，所述声孔通道的进口正对所述MEMS芯片地与所述第一封装腔室连通，所述声孔通道的出口与所述第二封装腔室连通。
[0008]优选的，在上述的集成传感器的分腔封装结构中，所述通孔设置于所述第二封装腔室所对应的所述壳体上。
[0009]优选的，在上述的集成传感器的分腔封装结构中，所述通孔设置于所述第二封装腔室所对应的线路板上，所述声孔通道的出口与所述通孔交汇连通。
[0010]优选的，在上述的集成传感器的分腔封装结构中，所述线路板为PCB基板，所述声孔通道设置于所述PCB基板内部。
[0011]优选的，在上述的集成传感器的分腔封装结构中，所述线路板包括PCB基板和连接板，所述PCB基板的内板面上设置有出气槽，所述连接板覆盖于所述出气槽上且固定于所述 PCB基板上，所述连接板与所述出气槽围成所述声孔通道。
[0012]优选的，在上述的集成传感器的分腔封装结构中，所述连接板为硅玻璃板、金属板或PCB材质板。
[0013]优选的，在上述的集成传感器的分腔封装结构中，所述壳体包括顶板、中空框架和隔板;所述中空框架的两端分别与所述线路板和所述顶板固定，形成所述封装体，所述隔板将所述封装体分隔成所述第一封装腔室和所述第二封装腔室。
[0014]优选的，在上述的集成传感器的分腔封装结构中，所述顶板为PCB板或注塑成型板。
[0015]优选的，在上述的集成传感器的分腔封装结构中，所述壳体包括外部壳体和内部壳体;所述内部壳体与所述线路板组成所述第一封装腔室，所述外部壳体、所述内部壳体和所述线路板组成所述第二封装腔室。
[0016]优选的，在上述的集成传感器的分腔封装结构中，所述环境传感器为压力传感器、 温度传感器、湿度传感器或气体传感器中的一种或多种。
[0017]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:
[0018]本实用新型提供的集成传感器的分腔封装结构中，壳体和线路板形成封装体，封装体内具有彼此隔离的第一封装腔室和第二封装腔室，MEMS芯片、ASIC芯片第一封装腔室内，且固定于线路板上，环境传感器位于第二封装腔室内，且固定于线路板上;第二封装腔室设置有与外部环境连通的通孔;线路板内设置有声孔通道，且声孔通道的进口正对MEMS 芯片，声孔通道的出口与第二封装腔室连通。该结构设置不仅使MEMS芯片的背腔空间增大， 提高了信噪比，并且MEMS芯片不直接与外部环境连通，而是通过位于线路板内部的声孔通道连通至环境传感器所在的第二封装腔室内，再通过第二封装腔室的通孔与外部连通，夕卜部气流或粉尘等不容易通过声孔通道进入第一封装腔室内，减小了对MEMS芯片的影响，并且，第二封装腔室上的通孔增大环境传感器与外部环境连通的连通面，提高了环境传感器的感知速度。【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0020]图1为本实用新型实施例提供的第一种集成传感器的分腔封装结构的结构示意图；
[0021]图2为本实用新型实施例提供的第二种集成传感器的分腔封装结构的结构示意图；[〇〇22]图3为图1中A-A截面的结构示意图；[〇〇23]图4为图2中B-B截面的结构示意图；
[0024]图5为本实用新型实施例提供的第三种集成传感器的分腔封装结构的结构示意图；
[0025]图6为本实用新型实施例提供的第四种集成传感器的分腔封装结构的结构示意图；[〇〇26]图7为图5中C-C截面的结构示意图；[〇〇27]图8为图6中D-D截面的结构示意图。[〇〇28]在图1-图8中，1为线路板、11为PCB基板、出气槽111、12为连接板、2为中空框架、3 为顶板、4为第二封装腔室、41为通孔、5为第一封装腔室、51为声孔通道、511为进口、512为出口、6为ASIC芯片、7为MEMS芯片、8为隔板、9为环境传感器、13为外部壳体、14为内部壳体。【具体实施方式】
[0029]本实用新型的核心是提供了一种集成传感器的分腔封装结构，减小了外部气流和粉尘等对MEMS芯片的不良影响。
[0030]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]请参考图1、图2、图3和图4所示，本实用新型实施例提供了一种集成传感器的分腔封装结构，包括MEMS芯片7、AS IC芯片6、线路板1、壳体和环境传感器9;其中，壳体与线路板1 形成封装体，封装体内具有彼此隔离的第一封装腔室5和第二封装腔室4;MEMS芯片7和ASIC 芯片6位于第一封装腔室5,且固定于线路板1上，通过导线与线路板1电连接;环境传感器9 位于第二封装腔室4内，且固定于线路板1上，通过导线与线路板1电连接;第二封装腔室4设置有与外部环境连通的通孔41 ;MEMS芯片7与环境传感器9之间不会产生相互干扰;线路板1 内部设置有声孔通道，声孔通道51的进口 511正对MEMS芯片7地与第一封装腔室5连通，声孔通道51的出口 512与第二封装腔室4连通。
[0032]上述的集成传感器的分腔封装结构中，声孔通道51的进口511设置在线路板1上， 且正对MEMS芯片7设置，因此，MEMS芯片7的背腔为整个第一封装腔室5的空间，与现有的将声孔设置于壳体上相比，增大了背腔的空间，从而提高了信噪比，改善了麦克风的声音质量。并且MEMS芯片7不直接与外部环境连通，而是通过位于线路板1内部的声孔通道51连通至环境传感器9所在的第二封装腔室4内，再通过第二封装腔室4的通孔41与外部连通，外部气流或粉尘等不容易通过声孔通道51进入第一封装腔室5内，减小了对MEMS芯片7的不良影响，通孔41增大了环境传感器与外部环境连通的连通面，提高了环境传感器9感知外部环境的速度。
[0033]如图1所示，本实用新型提供了第一种具体的集成传感器的分腔封装结构，其壳体包括中空框架2、顶板3和隔板8,中空框架2的两端口分别与线路板1和顶板3密封固定，形成封装体，隔板8位于封装体内，隔板8的四周边缘分别与顶板3、线路板1和中空框架2内壁固定，将封装体分割成相互隔离的第一封装腔室5和第二封装腔室4,即分腔形式为平行分腔结构。
[0034]作为优化，顶板3与隔板8、中空框架2为一体化结构，顶板3为PCB板或注塑成型板。 当然，顶板3与隔板8、中空框架2还可以是分体组装结构，材质相同或不同。
[0035]当壳体采用平行分腔结构时，如图1所示，第二封装腔室4的通孔41可以设置在第二封装腔室4所对应的顶板3上，正对环境传感器9设置，与此同时，声孔通道51的出口 512设置在第二封装腔室4所在的线路板1的内板面上，通过声孔通道51将第一封装腔室5与第二封装腔室4连通，再通过通孔41将MEMS芯片7与外部环境连通。优选地，通孔41的大小可以适当增大，以进一步提高环境传感器9感知外部环境的速度。
[0036]如图1和图3所示，第一种集成传感器的分腔封装结构的线路板1包括PCB基板11和连接板12，PCB基板11的内板面上设置有出气槽111，其截面形状如图3所示，可以为T形槽结构，连接板12覆盖于出气槽111上并固定于PCB基板11上，通过密封胶粘接固定，连接板12与出气槽111围成声孔通道51。声孔通道51的进口 511可以设置在连接板12上，也可以由连接板12和PCB基板11共同组合形成，只要进口 511正对MEMS芯片7即可。
[0037]或者，第一种集成传感器的分腔封装结构的线路板1只有PCB基板11，如图4所示， 声孔通道51设置于PCB基板11的内部。
[0038]如图2所示，本实施例提供了第二种集成传感器的分腔封装结构，其分腔形式同样采用平行分腔结构，与第一种集成传感器的分腔封装结构不同的是，第二封装腔室4的通孔 41开设在第二封装腔室4所对应的线路板1上。声孔通道51的出口 512优选地与通孔41交汇连通，结构简单，声孔通道51直接通过通孔41与外部环境连通，同时可以避免气流或粉尘等直接进入第一封装腔室。当然，通孔41在线路板1上的位置与声孔通道51的出口 512在线路板1上的位置还可以不交汇，采用独立设置的方式，只要能够实现第一封装腔室5和第二封装腔室4分别与外部环境连通即可。
[0039]第二种集成传感器的分腔封装结构的声孔通道51同样可以采用图3中的结构，即在PCB基板11内部设置，或采用图4中的结构，即声孔通道51由PCB基板11的出气槽111和连接板12围成。
[0040]如图5所示，本实用新型实施例提供了第三种集成传感器的分腔封装结构，其壳体包括外部壳体13和内部壳体14,外部壳体13和内部壳体14均采用盆装结构，内部壳体14嵌套于外部壳体13内部，内部壳体14与线路板1组成第一封装腔室5,外部壳体13与内部壳体 14和线路板1组成第二封装腔室4,这种分腔形式为嵌套分腔结构。第二封装腔室4的通孔41 设置于外部壳体13上，优选正对环境传感器9设置。与此同时，声孔通道51的出口 512设置在第二封装腔室4所在的线路板1的内板面上，通过声孔通道51将第一封装腔室5与第二封装腔室4连通，再通过通孔41将MEMS芯片7与外部环境连通。优选地，通孔41的大小可以适当增大，以进一步提高环境传感器9感知外部环境的速度。
[0041]如图5和图7所示，第三种集成传感器的分腔封装结构的线路板1只包括PCB基板 11，声孔通道51设置于PCB基板11内部。或者线路板1包括PCB基板11和连接板12,如图8所示，其结构与图1、图3中的相同，参见上文的描述，在此不再赘述。
[0042]如图6所示，本实用新型实施例提供了第四种集成传感器的分腔封装结构，其分腔形式同样采用嵌套分腔结构，与第三种集成传感器的分腔封装结构不同的是，第二封装腔室4的通孔41开设在第二封装腔室4所对应的线路板1上。声孔通道51的出口 512优选地与通孔41交汇连通，结构简单，声孔通道51直接通过通孔41与外部环境连通，同时可以避免气流或粉尘等直接进入第一封装腔室5。当然，通孔41在线路板1上的位置与声孔通道51的出口 512在线路板1上的位置还可以不交汇，采用独立设置的方式，只要能够实现第一封装腔室5 和第二封装腔室4分别与外部环境连通即可。
[0043]第四种集成传感器的分腔封装结构的声孔通道51同样可以采用图7中的结构，即在PCB基板11内部设置，或采用图8中的结构，即声孔通道51由PCB基板11的出气槽111和连接板12围成。
[0044]以上四种集成传感器的分腔封装结构的连接板12为硅玻璃板、金属板或PCB材质板，只要能够与出气槽111围成声孔通道51并支撑MEMS芯片7即可，并不局限于本实施例所列举的材质。
[0045]具体地，上述四种麦克风的环境传感器9的数量为一个或多个，环境传感器9为压力传感器、温度传感器、湿度传感器或气体传感器中的一种或多种。具体根据集成传感器的分腔封装结构的功能需求选择合适的环境传感器9。并不局限于本实施例所列举的传感器种类。
[0046]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0047]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种集成传感器的分腔封装结构，包括MEMS芯片(7)、AS IC芯片(6)、线路板(1)、壳体 和环境传感器(9);所述壳体与所述线路板(1)形成封装体，所述封装体内具有彼此隔离的 第一封装腔室(5)和第二封装腔室(4);所述MEMS芯片(7)和所述ASIC芯片(6)位于所述第一 封装腔室(5)，且固定于所述线路板(1)上;所述环境传感器(9)位于所述第二封装腔室(4) 内，且固定于所述线路板(1)上;所述第二封装腔室(4)设置有与外部环境连通的通孔(41); 其特征在于，所述线路板(1)内部设置有声孔通道(51)，所述声孔通道(51)的进口(511)正 对所述MEMS芯片(7)地与所述第一封装腔室(4)连通，所述声孔通道(51)的出口(512)与所 述第二封装腔室(4)连通。2.根据权利要求1所述的集成传感器的分腔封装结构，其特征在于，所述通孔(41)设置 于所述第二封装腔室(4)所对应的所述壳体上。3.根据权利要求1所述的集成传感器的分腔封装结构，其特征在于，所述通孔(41)设置 于所述第二封装腔室(4)所对应的线路板(1)上，所述声孔通道(51)的出口(512)与所述通 孔(41)交汇连通。4.根据权利要求1所述的集成传感器的分腔封装结构，其特征在于，所述线路板(1)为 PCB基板(11)，所述声孔通道(51)设置于所述PCB基板(11)内部。5.根据权利要求1所述的集成传感器的分腔封装结构，其特征在于，所述线路板(1)包 括PCB基板(11)和连接板(12)，所述PCB基板(11)的内板面上设置有出气槽(111)，所述连接 板(12)覆盖于所述出气槽(111)上且固定于所述PCB基板(11)上，所述连接板(12)与所述出 气槽(111)围成所述声孔通道(51)。6.根据权利要求5所述的集成传感器的分腔封装结构，其特征在于，所述连接板(12)为 硅玻璃板、金属板或PCB材质板。7.根据权利要求1-6任一项所述的集成传感器的分腔封装结构，其特征在于，所述壳体 包括顶板(3)、中空框架(2)和隔板(8);所述中空框架(2)的两端分别与所述线路板(1)和所 述顶板(3)固定，形成所述封装体，所述隔板(8)将所述封装体分隔成所述第一封装腔室(5) 和所述第二封装腔室(4)。8.根据权利要求7所述的集成传感器的分腔封装结构，其特征在于，所述顶板(3)为PCB 板或注塑成型板。9.根据权利要求1-6任一项所述的集成传感器的分腔封装结构，其特征在于，所述壳体 包括外部壳体(13)和内部壳体(14);所述内部壳体(14)与所述线路板(1)组成所述第一封 装腔室(5)，所述外部壳体(13)、所述内部壳体(14)和所述线路板(1)组成所述第二封装腔室⑷。10.根据权利要求1-6任一项所述的集成传感器的分腔封装结构，其特征在于，所述环 境传感器(9)为压力传感器、温度传感器、湿度传感器或气体传感器中的一种或多种。
【文档编号】H04R19/04GK205622876SQ201620366940
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】端木鲁玉
【申请人】歌尔股份有限公司