专利名称：电容传声器及其封装方法
技术领域：
本发明涉及一种电容传声器，更具体地涉及一种用于通过将电容传声器的壳体与PCB接合来封装该传声器的方法，以及一种通过该方法封装的电容传声器。
背景技术：
通常，已广泛用于移动设备或音频设备的电容传声器由偏压元件、用于形成根据声压变化的电容器的一对膜片和背板、以及用于缓冲输出信号的JFET构成。该典型电容传声器由一组件构成，该组件通过将膜片、隔环、绝缘环、背板、以及导电环顺序插入壳体中，然后在插入安装有电路部件的PCB后将壳体端部朝PCB侧弯曲而一体组装成。
同时，近来已经引入使用微加工技术的半导体制造技术用于集成的微型装置。根据称为MEMS(微电子机械系统)的该技术，传感器、致动器和电子机械结构能够利用应用半导体制造工艺的微加工技术，特别是集成电路技术而以μm单位制造。通过微加工技术制造的MEMS芯片传声器具有这样的优点，即，可通过高精度微加工技术实现小型化、高性能、多功能和集成化，并且能增强安全性和可靠性。
然而，因为通过微加工技术制造的MEMS芯片传声器应该进行电驱动和信号处理，所以该传声器需要封装有另一专用半导体芯片装置，即ASIC(专用集成电路)。
2004年8月25日公布的美国专利No.6,781,231公开了一种用于封装MEMS芯片传声器的传统技术，名称为“具有环境保护和干扰屏蔽的微电子机械系统封装(Micro Electro Mechanical System Package withEnvironmental and Interference Shield)”。上述封装具有用于将由内导电层和外导电层构成的盖附着在多层基板上的结构，所述多层基板是通过使用导电粘合剂用导电层和非导电层交替叠加而成的。
因此，传统封装方法的问题在于，由于过程复杂而增加了制造成本并使结合性能劣化，并且因为使用了不同于金属壳体的非导电材料，所以对于诸如电磁噪声等的外部噪声十分敏感。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供一种用于通过将电容传声器的壳体与板接合来封装该传声器的方法，以及一种通过该方法封装的电容传声器。
本发明的另一目的在于提供一种用于封装电容传声器的方法，以及一种通过该方法封装的电容传声器，所述方法将所述传声器的壳体固定在所述板上以防止在用粘合剂使所述壳体与所述板接合时该壳体运动，然后用粘合剂将它们粘合。
另一目的在于通过将金属壳体的端部临时点焊到安装有MEMS传声器部件的板上、然后用粘合剂将它们粘合，从而提供一种硅基电容传声器，用于防止产生次品并增加结合强度，所述硅基电容传声器对于诸如电磁噪声的外部噪声具有高抵抗性，并提供一种用于该硅基电容传声器的封装方法。
根据本发明的一个方面，提供了一种硅基电容传声器，该硅基电容传声器包括作为声孔的金属壳体；一板，该板安装有MEMS传声器芯片以及具有电压泵和缓冲IC的ASIC芯片，并且形成有用于与所述金属壳体接合的连接图案；固定装置，该固定装置用于将所述金属壳体固定在所述板上；以及粘合剂，该粘合剂施加在通过所述固定装置固定在所述板上的所述金属壳体与所述板接合的整个部分上，从而将所述金属壳体粘合在所述板上。
另外，根据本发明的另一方面，提供了一种用于封装硅基电容传声器的方法。该方法包括以下步骤导入安装有MEMS芯片和ASIC芯片并形成有连接图案的板；导入金属壳体；将所述金属壳体对准在所述板的所述连接图案上；通过临时点焊将所述金属壳体固定在所述板的所述连接图案上；用粘合剂来粘合被固定在所述板上的所述金属壳体与所述板接合的整个部分；以及使所述粘合剂硬化。
本发明的上述和其它目的和特征将从以下结合附图对优选实施例的描述中变得明显，附图中图1是根据本发明第一实施例的第一改进的侧剖视图；图2是根据本发明第一实施例的第一改进的分解立体图；图3是表示用于本发明各个实施例的硅基电容传声器的MEMS芯片的结构的示例的视图；图4是硅基电容传声器的电路图，其通用于本发明各个实施例；图5是表示根据本发明的硅基电容传声器的封装过程的流程图；图6是根据本发明第一实施例的第二改进的分解立体图；图7是根据本发明第一实施例的第三改进的分解立体图；图8是根据本发明第一实施例的第四改进的分解立体图；图9是根据本发明第一实施例的第五改进的侧剖视图；图10是根据本发明第二实施例的第一改进的侧剖视图；图11是根据本发明第二实施例的第二改进的侧剖视图；图12是根据本发明第二实施例的第二改进的分解立体图；图13是根据本发明第二实施例的第三改进的分解立体图；图14是根据本发明第二实施例的第四改进的分解立体图；图15是在主PCB中安装硅基电容传声器的示例的侧剖视图，其中在硅基电容传声器的PCB中形成有声孔；图16是第二实施例的另一改进的分解立体图，其中在PCB的安装有MEMS芯片的位置形成有声孔；图17是不同于图16的改进的另一改进的侧剖视图；图18是根据本发明第二实施例的第五改进的侧剖视图；
图19是根据本发明第三实施例的第一改进的分解立体图；图20是根据本发明第三实施例的第一改进的侧剖视图；图21是根据本发明第三实施例的第一改进的另一侧剖视图；图22是根据本发明第三实施例的第二改进的分解立体图；图23是根据本发明第三实施例的第三改进的分解立体图；图24是根据本发明第三实施例的第三改进的侧剖视图。
具体实施例方式
下文将参照附图详细说明本发明的优选实施例。
第一实施例是其中壳体形成有用于收集声音的声孔的示例，并且将依次示出第一实施例的多个改进。第二实施例是其中传声器板形成有用于收集声音的声孔的示例，并且将依次示出第二实施例的多个改进。第三实施例是其中传声器板形成有声孔并且主PCB形成有插入孔的示例，并且将依次示出第三实施例的多个改进。
[实施例1的改进1]图1是根据本发明第一实施例的第一改进的侧剖视图，图2是根据本发明第一实施例的第一改进的分解立体图，图3是表示用于根据本发明的硅基电容传声器的MEMS芯片的结构的示例的视图，图4是根据本发明的硅基电容传声器的电路图。
根据第一实施例的第一改进，如图1和2所示，柱形金属壳体110通过激光而临时点焊(tack-weld)到安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20的PCB 120上，然后用粘合剂140将壳体110与PCB 120粘合。这里，粘合剂140是从导电环氧树脂、非导电环氧树脂、银膏、硅酮、氨基甲酸乙酯、丙烯酸树脂和乳酪焊剂的组中选择的任一种。
参照图1和2，PCB 120安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在其接触金属壳体110的部分上形成有圆形连接图案121。同时，虽然未在图中示出，但如果需要，PCB可安装有电容器或电阻器，用于屏蔽电磁噪声或ESD。
因为PCB 120比金属壳体110宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在该宽的PCB上。通过普通PCB制造工艺形成铜包层然后对铜包层镀镍或金而形成连接图案121。这里，板120可以是PCB、陶瓷板、FPCB或金属PCB。
金属壳体110为具有面向PCB 120以将芯片部件接收在其内的开口的柱形形状，其中该金属壳体的上表面形成有用于收集声音的声孔112。金属壳体110由从黄铜、铜、不锈钢、铝、镍合金等的组中选择的任一种制成。另外，金属壳体110镀有金或银。金属壳体110可具有各种形状，例如圆形、方形等。
将金属壳体110对准在PCB 120的连接图案121上，然后通过激光(未示出)对其间的连接部分的临时点焊点进行局部临时点焊，从而将壳体110暂时固定到板120上。然后在壳体与板之间的整个连接部分上均匀施加粘合剂140，从而完成传声器封装。这里，“临时点焊”不表示对壳体110与板120之间的整个连接部分进行焊接，而表示对其间的一个或多个连接点(即，临时点焊点，优选两到四个点)进行点焊从而将壳体110固定到板120上。这样，将通过临时点焊形成在壳体110与板120之间的接合点称为临时点焊点130。壳体110通过临时点焊点130固定在PCB 120上。因此，因为当通过粘合剂140将壳体110粘附在PCB 120上时或在硬化过程中壳体110不会移动，所以可在正确的位置进行壳体110与PCB 120的接合。这里，连接图案121与接地端子125连接，其中如果金属壳体110粘附在连接图案121上，则具有容易通过中断来自外部的噪声而消除噪声的优点。
根据如上所述封装的传声器组件，如图1所示，金属壳体110通过激光的临时点焊而固定在PCB 120的连接图案121上，其中金属壳体110与PCB 120之间的空间150用作声室。
另外，在PCB 120的底面上形成有用于与外部设备连接的连接端子123和125，其中连接端子123和125的数量可以为两到八个。每个连接端子123和125通过通孔124电连接到PCB的芯片部件表面。特别地，在本发明的实施例中，如果将连接端子123和125延伸至PCB 120的周边，则电烙铁可接近端子的露出表面，从而能容易地进行再加工操作。
如图3所示，MEMS芯片10具有这样的结构利用MEMS技术在硅晶片14上形成背板13，然后形成膜片11以使其面向背板13，在膜片11与背板13之间插设隔片12。因为MEMS芯片10的该制造技术已经公开，所以省去进一步说明。
如图4所示，与MEMS芯片10连接以处理电信号的ASIC芯片20由电压泵22和缓冲IC 24构成，电压泵22用于供应电压以允许MEMS芯片10作为电容传声器操作，缓冲IC 24用于将通过MEMS芯片10感测到的电声信号放大或者对感测到的电声信号进行阻抗匹配，从而将处理后的信号通过连接端子供应至外部。这里，电压泵22可以是直流-直流转换器，缓冲IC 24可以使用模拟放大器或ADC。参照图4，电容符号“CO”表示用于MEMS芯片10的电平衡电路。这里，MEMS传声器外壳100通过三个连接端子(Vdd、GND、Output)与外部设备连接。
根据本发明的实施例，通过激光焊接进行用于将壳体110固定在PCB120上的临时点焊。然而，临时点焊也可通过其它方法进行，例如钎焊或冲压。另外，粘合剂140可使用导电或非导电环氧树脂系列、银膏、硅酮、氨基甲酸乙酯、丙烯酸树脂、乳酪焊剂等中的任一种。
图5是表示根据本发明的硅基电容传声器的封装过程的流程图。
如图5所示，用于封装根据本发明的硅基电容传声器的方法包括以下步骤导入板(S1)；将MEMS部件10和ASIC芯片20安装在板120上(S2)；导入金属壳体(S3)；将壳体110对准在板120的连接图案121上(S4)；通过临时点焊将壳体110的端部固定在所述板的连接图案121上(S5)；在将壳体110固定在板120上之后，在壳体110与板120相接的整个部分上施加粘合剂140，从而将壳体110与板120粘合(S6)；以及使粘合剂140硬化(S7)。
这里，板120可以是PCB、陶瓷板、FPCB或金属PCB。板120形成有用于与金属壳体110连接的连接图案121。
金属壳体110由从黄铜、铜、不锈钢、铝、镍合金等的组中选择的任一种制成。另外，金属壳体110可镀有金或银。金属壳体110可具有各种形状，例如圆形、方形等。
另外，在将金属壳体110固定在板120上的步骤S5中，可通过激光焊接或钎焊进行临时点焊。另外，还可通过冲压等进行所述固定操作。粘合剂140可使用导电或非导电环氧树脂系列。在用粘合剂将壳体110与板120粘合之后，通过自然硬化、紫外线硬化、热硬化等中的任一种使粘合剂硬化以完成传声器的制造。
根据本发明的封装方法，通过激光将金属壳体110临时点焊到板120上，以将壳体110固定在板120上，然后通过粘合剂140将壳体110粘附在板120上，最后使粘合剂140硬化，从而加强了接合力(即，电连接力和密封性能)。结果，提高了声音质量，并且传声器对来自外部的噪声具有高抵抗性。特别地，出现缺陷的比例下降并节省了处理费用，从而大大削减了总制造成本。
图6是根据本发明第一实施例的第二改进的分解立体图，其中通过激光将长方体形金属壳体210临时点焊到PCB 220上，从而将壳体固定在PCB上，然后用粘合剂将壳体粘附在PCB上，最后使粘合剂硬化。
参照图6，PCB 220安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在其接触金属壳体210的部分上形成有矩形连接图案221。连接图案221通过普通PCB图案形成技术由铜包膜制成。
金属壳体210为具有面向PCB 220的开口的长方体形状，其中壳体的上表面形成有用于收集声音的声孔212。
将金属壳体210对准在PCB 220的连接图案221上，然后通过利用激光(未示出)焊接连接图案221的各个部分中的一个连接点而形成临时点焊点130，如图6所示。接着，在壳体与板之间的整个连接部分上均匀施加粘合剂140然后硬化，从而完成传声器封装。这里，连接图案221与接地端子连接，其中如果金属壳体210焊接到连接图案221上，则具有容易通过中断从外部收集的噪声而自身消除噪声的优点。
因为如上所述封装的传声器组件具有与图1所示的组件相同的结构，所以省去进一步说明以避免重复。
图7是根据本发明第一实施例的第三改进的分解立体图，其中通过激光将形成有从壳体的端部以“L”形状突出的裙部116的柱形金属壳体110′临时点焊到PCB 120上，以将壳体固定在PCB上，然后用粘合剂将壳体与PCB粘合，最后使粘合剂硬化。
参照图7，PCB 120安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在其接触金属壳体110′的部分上形成有圆形连接图案121。因为PCB 120比金属壳体宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在该宽的PCB上。优选地，通过普通PCB制造工艺形成铜包层，然后使该铜包层镀有镍或金而形成连接图案121。另外，优选地，根据第三改进的连接图案121的宽度比第一改进的连接图案的宽度宽，从而与金属壳体的裙部116相对应。
金属壳体110′为具有面向PCB 120的开口的柱形形状，其中壳体的上表面形成有用于收集声音的声孔112。壳体主体114形成有在其端部向外突出的裙部116。
将金属壳体110′的裙部116对准在PCB 120的连接图案121上，然后利用激光(未示出)将壳体110′临时点焊在板120上，以将壳体固定在板上。然后，用粘合剂140将壳体110′粘附在板120上以完成传声器封装。
图8是根据本发明第一实施例的第四改进的分解立体图，其中通过激光将形成有从壳体端部以“L”形状突出的裙部216的长方体形金属壳体210′临时点焊到PCB 220上，以将壳体固定在PCB上，然后用粘合剂140将壳体与PCB粘合，最后使粘合剂硬化。
参照图8，PCB 220安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在其接触金属壳体210′的部分上形成有矩形连接图案221。因为PCB 220比金属壳体210′宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在该宽的PCB上。优选地，通过PCB制造工艺形成铜包层，然后使该铜包层镀有镍或金而形成连接图案221。优选地，根据第四改进的连接图案221的宽度比第二改进的连接图案的宽度宽，从而与金属壳体210′的主体214的裙部216相对应。
金属壳体210′为具有面向PCB 220的开口的长方体形状，其中壳体的上表面形成有用于收集声音的声孔212。壳体主体214形成有在其端部向外突出的裙部216。
将金属壳体210′的裙部216对准在PCB 220的连接图案221上，然后利用激光(未示出)将壳体210′临时点焊在板220上，以将壳体固定在板上。然后，用粘合剂140将壳体210′粘附在板220上以完成传声器封装。
图9是根据本发明第一实施例的第五改进的侧剖视图。
根据本发明第一实施例的第五改进的硅基电容传声器，通过临时点焊将柱形金属壳体110固定在比该壳体宽的板120上，然后用粘合剂将壳体与板粘合。该板在其部件侧120c形成有连接端子122，所述连接端子与具有所述传声器的产品的主PCB 300的连接焊盘320连接。在本发明第五改进中，设置有四个连接端子，但该数量仅作为示例。即，可以设置两到八个连接端子。附图标记130表示临时点焊点。另外，如果使连接端子122延伸到板的周边或所述部件侧的相反侧，则会改进电烙铁的热传递，从而可使再加工操作更加方便。
安装有根据本发明第五改进的硅基电容传声器的产品的主PCB 300形成有用于安装硅基电容传声器的壳体110的圆形插入孔300a、以及对应于形成在传声器的板120上的连接端子122的连接焊盘302。
这样，根据示出了硅基电容传声器安装在主PCB 300上的图9的结构，将从板的部件侧120c的中央部分伸出的金属壳体110插入主PCB 300的插入孔300a中，并通过焊料330使主PCB的连接焊盘302与传声器的连接端子122连接。
因此，根据本发明的安装方法，因为将从传声器的板伸出的壳体110插入主PCB 300的插入孔300a中，所以根据本发明的组件的总高度t低于在具有板的传统传声器时装配的组件总高度(传统传声器的板在其部件侧的相反侧上形成有连接端子)，从而有效地节省了用于安装产品部件的空间。
再次参照图9，板120在硅基电容传声器的金属壳体内安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在其接触金属壳体110的部分上形成有圆形连接图案121。
这里，板120可以在PCB、陶瓷板、FPCB、金属PCB等中选择。金属壳体形成有用于收集声音的声孔。金属壳体可以由从黄铜、铜、不锈钢、铝、镍合金等的组中选择的任一种制成。另外，金属壳体可镀有金或银。
另外，如图9所示，如果连接端子122延伸通过周边部分至部件侧的相反侧，则会改进电烙铁的热传递，从而能更容易地进行再加工操作。同时，尽管图中未示出，但连接端子122可延伸至板的周边部分。
[实施例2的改进1]图10是根据本发明的硅基电容传声器的第二实施例的第一改进的分解立体图，其中传声器具有形成有声孔的板，图11是图10所示的硅基电容传声器的侧剖视图。
根据本发明第二实施例的第一改进，如图10和11所示，通过激光将具有封闭上侧的柱形金属壳体110临时点焊到安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20并形成有声孔120a的PCB 120的连接图案121上，从而将金属壳体110固定在板120上，然后用粘合剂140将壳体110与PCB 120之间的连接部分完全粘合。这里，粘合剂140是从导电环氧树脂、非导电环氧树脂、银膏、硅酮、氨基甲酸乙酯、丙烯酸树脂和乳酪焊剂的组中选择的任一种。
参照图10和11，PCB 120在其中央附近形成有用于收集外部声音的声孔120a，并围绕其中央安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20。另外，PCB在其接触金属壳体110的部分上形成有圆形连接图案121。同时，尽管图中未示出，但如果需要，该板可安装有电容器或电阻器，用于屏蔽电磁噪声或ESD。
因为PCB 120比金属壳体110宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在该宽的PCB上。通过PCB制造工艺形成铜包层，然后使其镀有镍或金而形成连接图案121。这里，板120可以是PCB、陶瓷板、FPCB或金属PCB。
金属壳体110为具有封闭侧以及面向PCB 120以将芯片部件接收在其中的开口侧的柱形形状。因为金属壳体具有用于通过板的声孔120a从外部收集声音的结构，所以金属壳体的底侧封闭。金属壳体由从黄铜、铜、不锈钢、铝、镍合金等的组中选择的任一种制成。另外，金属壳体可镀有金或银。金属壳体可具有各种形状，例如圆形、方形等。
将金属壳体110对准在PCB 120的连接图案121上，然后通过激光(未示出)对临时点焊点130进行临时点焊，从而将壳体110固定到板120上。这样，将通过临时点焊形成在壳体110与PCB 120之间的接合点称为临时点焊点130。壳体110通过临时点焊点130固定在PCB 120上。因此，因为当通过粘合剂140将壳体110粘附在PCB 120上时或在硬化过程中壳体110不会移动，所以可在正确的位置进行壳体110与PCB 120的接合操作。这里，连接图案121与接地端子125连接，其中如果将金属壳体110粘附在连接图案121上，则具有容易通过中断来自外部的噪声而消除噪声的优点。
如图11所示，根据如上所述封装的传声器组件，金属壳体110通过激光的临时点焊而固定在板120的连接图案121上，然后用粘合剂140将金属壳体110与板120粘合，其中金属壳体110与PCB 120之间的空间150用作声室。
另外，板120形成有用于收集外部声音的声孔120a，其中通过围绕PCB 120的底面的声孔进行焊接而使板120形成有用于密封声孔120a的密封端子120b，从而防止在主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。这里，用于与外部设备连接的连接端子123和125的数量可以是两到八个。每个连接端子123和125可通过通孔124电连接到PCB 120的芯片部件表面。特别地，根据本发明的实施例，如果将连接端子123和125延伸到PCB 120的周边，则电烙铁可接近端子的露出表面，从而能容易地进行再加工操作。
图15中示出了表示根据本发明的传声器安装在主PCB 300上的示例。
参照图15，安装有传声器的主PCB 300形成有用于收集外部声音的主声孔300b，其中通过围绕其主声孔进行焊接而使主PCB形成有用于密封主声孔300b的密封端子306，从而防止在主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。另外，主PCB 300形成有对应于传声器的连接端子123和125的连接焊盘302。如果通过焊料304将根据本发明的传声器与主PCB 300连接，则通过主PCB 300的主声孔300b收集外部声音，然后使其穿过被密封端子306密封的区域。然后，通过传声器PCB 120的声孔120a将所述外部声音收集到传声器的内部。
同时，根据图10中的第一改进，板在未安装部件的位置上形成有声孔。然而，根据图16和图17所示的替代示例，板可在安装有MEMS芯片10的位置上形成有声孔120a。在图16和图17所示的替代示例中，收集到板的声孔120a内的外部声音直接穿过MEMS芯片以使膜片振动。
图12是根据本发明第二实施例的第二改进的分解立体图，其中通过激光将长方体形金属壳体210临时点焊到板220上，然后用粘合剂140将壳体粘附在板220上。根据第二实施例的第二改进，在方形壳体210的各个边上依次进行临时点焊，从而形成四个临时点焊点130。
参照图12，PCB 220形成有用于收集外部声音的声孔220a，并围绕声孔220a安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20。另外，PCB在其接触金属壳体210的部分上形成有矩形连接图案221。连接图案221通过普通PCB图案形成技术由铜包膜形成。通过围绕PCB 220的底面的声孔220a进行焊接而使板220形成有用于密封声孔220a的密封端子120b，从而防止在主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。
金属壳体210为具有面向PCB 220的开口的长方体形状，其中因为通过板的声孔220a收集外部声音，所以壳体的底面封闭。
将金属壳体210对准在板220的连接图案221上，然后通过激光(未示出)对临时点焊点130进行焊接，从而将壳体210固定到板220上。然后在壳体与板相连接的部分的整个周边上施加粘合剂140接着使粘合剂140硬化，从而完成传声器封装。这里，连接图案221与接地端子连接，其中如果将金属壳体210焊在连接图案221上，则具有容易通过中断来自外部的噪声而自身消除噪声的优点。
因为如上所述封装的传声器组件具有与图11所示的组件相同的结构，所以省去进一步说明以避免重复。
图13是根据本发明第二实施例的第三改进的分解立体图，其中通过激光将形成有从壳体开口端以“L”形状突出的裙部116的柱形金属壳体110′临时点焊到PCB 120上，从而将壳体固定在PCB上，然后在壳体与PCB相连接的部分的整个周边上施加粘合剂140。
参照图13，PCB 120形成有用于收集外部声音的声孔120a，并安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20。另外，PCB在其接触金属壳体110′的部分上形成有圆形连接图案121。虽然未在图中示出，但PCB 120形成有密封端子120b，用于围绕PCB 120的底面的声孔120a焊封声孔120a，从而防止在主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。因为板120比金属壳体110′宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在该宽的PCB上。优选地，通过普通PCB制造工艺形成铜包层，然后使该铜包层镀有镍或金而形成连接图案。另外，优选地，根据第三改进的连接图案121的宽度比第一改进的连接图案的宽度宽，从而与金属壳体的裙部116相对应。
第三改进的金属壳体110′为具有面向PCB 120的开口的柱形形状，其中因为通过PCB的声孔120a收集外部声音，所以壳体的底面封闭。另外，壳体110′的主体114形成有在其开口端向外突出的裙部116。
将金属壳体110′的裙部116对准在PCB的连接图案121上，然后利用激光(未示出)将壳体110′临时点焊到板120上从而将壳体固定在板上。接着，用粘合剂140将壳体110′粘附在板120上从而完成传声器封装。
图14是根据本发明第二实施例的第四改进的分解立体图，其中通过激光将形成有从壳体开口端以“L”形状突出的裙部216的长方体形金属壳体210′焊接到PCB 220上。
参照图14，PCB 220形成有用于收集外部声音的声孔220a，并安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20。另外，PCB在其接触金属壳体210′的部分上形成有矩形连接图案221。虽然未在图中示出，但PCB 220形成有密封端子，用于围绕PCB 220的底面的声孔220a焊封声孔，从而防止在主PCB 300与传声器之间的空间中产生声波失真。因为PCB 220比金属壳体210′宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在该宽的PCB上。优选地，通过普通PCB制造工艺形成铜包层，然后使该铜包层镀有镍或金而形成连接图案221。优选地，根据第四改进的连接图案221的宽度比第二改进的连接图案的宽度宽，从而与金属壳体210′的主体214的裙部216相对应。
金属壳体210′为具有面向PCB 220的开口的长方体形状，其中因为通过PCB的声孔220a收集外部声音，所以壳体210′的底面封闭。另外，壳体的主体214形成有在其开口端向外突出的裙部216。
将金属壳体的裙部216对准在板220的连接图案221上，然后通过激光(未示出)对临时点焊点130进行焊接从而将壳体210′固定在板220上。然后，在壳体与板相接的部分的整个周边上施加粘合剂140接着使粘合剂140硬化，从而完成传声器封装。
图18是根据本发明第二实施例的第五改进的侧剖视图，示出了在板的部件侧上形成有连接端子，并且安装有MEMS芯片的板在其布置MEMS芯片的部分上形成有声孔。
如图18所示，根据硅基电容传声器，通过粘合剂140将具有封闭底面的柱形金属壳体110粘附在比金属壳体110宽并形成有用于收集外部声音的声孔120a的板120上，其中该板在其部件侧120c形成有连接端子122，所述连接端子与具有所述传声器的产品的主PCB 300的连接焊盘302连接。
具有本发明的硅基电容传声器的产品的主PCB 300形成有用于安装硅基电容传声器的壳体110的圆形插入孔300a，并形成有对应于形成在传声器的板120上的连接端子122的连接焊盘302。
这样，根据示出了硅基电容传声器安装在主PCB 300上的图18的结构，将从板的部件侧120c的中央部分伸出的金属壳体110插入主PCB 300的插入孔300a中，并通过焊料304使主PCB的连接焊盘302与传声器的连接端子122连接。
因此，根据本发明的安装方法，因为将从传声器的板伸出的壳体110插入主PCB 300的插入孔300a中，所以根据本发明的组件的总高度t低于在具有板的传统传声器时装配的组件总高度(传统传声器的板在其部件侧的相反侧上形成有连接端子)，从而有效地节省了用于安装产品部件的空间。
[实施例3的改进1]图19是根据本发明的硅基电容传声器的第三实施例的第一改进的分解立体图，图20和21是根据本发明的定向硅基电容传声器的第一改进的侧剖视图。这里，图20是表示相位延迟器(phase delayer)150附在壳体110上的剖视图，图21是表示相位延迟器150附在板120上的剖视图。
根据第一改进，如图19至图21所示，通过激光将形成有用于收集第一声音的第一声音入口孔110a的柱形金属壳体110临时点焊到安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20的板120上，从而将壳体110固定在板120上，然后用粘合剂140将壳体110与PCB 120粘合。这里，粘合剂140是从导电环氧树脂、非导电环氧树脂、银膏、硅酮、氨基甲酸乙酯、丙烯酸树脂和乳酪焊剂的组中选择的任一种。
参照图19至图21，板120安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在其接触金属壳体110的部分上形成有圆形连接图案121。另外，板120在其定位有MEMS芯片10的部分上形成有用于收集第二声音的第二声音入口孔120a。在第二声音入口孔120a的外侧上形成密封端子120b。
因为PCB 120比金属壳体110宽，所以用于与外部设备连接的连接焊盘或连接端子可自由布置在该宽的PCB上。通过普通PCB制造工艺形成铜包层，然后使该铜包层镀有镍或金而形成连接图案121。这里，板120可以是PCB、陶瓷板、FPCB或金属PCB。
金属壳体110为具有面向PCB 120以将芯片部件接收在其中的开口的柱形形状，其中壳体的上表面形成有用于收集第一声音的第一声音入口孔110a。金属壳体110由从黄铜、铜、不锈钢、铝、镍合金等的组中选择的任一种制成。另外，金属壳体可镀有金或银。金属壳体可具有各种形状，例如圆形、方形、具有从壳体开口端突出的裙部的形状等。
将金属壳体110对准在板120的连接图案121上，然后通过激光(未示出)对壳体110与PCB 120之间的临时点焊点130进行焊接，从而将壳体110固定到板120上。
如图20和21所示，根据如上所述封装的传声器组件，金属壳体110通过激光的临时点焊而固定在板120的连接图案121上，然后用粘合剂140将金属壳体110与板120粘合。另外，相位延迟器150安装在壳体110和板120中的任一个上，以延迟收集声音的相位，从而使传声器具有定向特征。
另外，板120在其底面上形成有用于与外部设备连接的连接端子123和125，其中连接端子123和125的数量可以是两到八个。每个连接端子123和125通过通孔124电连接到板的芯片部件表面。特别地，根据本发明的实施例，如果使连接端子123和125延伸到板120的周边，则电烙铁可接近端子的露出表面，从而能容易地进行再加工操作。
图22是根据本发明第三实施例的第二改进的分解立体图，其中通过激光将形成有用于收集第一声音的第一声音入口孔210a的长方体形金属壳体210临时点焊到形成有用于收集第二声音的第二声音入口孔的PCB220上，从而将壳体固定在PCB上，然后用粘合剂将壳体粘附在PCB上，最后使粘合剂硬化。
参照图22，板220安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20，并在安装有MEMS芯片10的位置上形成有用于收集第二声音的第二声音入口孔。另外，该板在接触金属壳体210的部分上形成有矩形连接图案221，其中连接图案221通过普通PCB图案形成技术由铜包膜制成。
金属壳体210为具有面向PCB 220的开口的长方体形状，其中壳体的上表面形成有用于收集第一声音的第一声音入口孔210a。
将金属壳体210对准在PCB 220的连接图案221上，如果接着利用激光(未示出)对壳体各侧的连接点进行临时点焊，则形成如图7所示的临时点焊点130。然后在壳体与板相接的部分的整个周边上施加粘合剂140接着使粘合剂140硬化，从而完成传声器封装。这里，连接图案221与接地端子连接，其中如果金属壳体210焊在连接图案221上，则具有容易通过中断来自外部的噪声而自身消除噪声的优点。
同样，因为如上所述封装的定向硅基电容传声器组件除了壳体形状之外，具有与第三实施例的第一改进的传声器组件相同的结构，所以省去进一步说明以避免重复。
图23是具有板的定向硅基电容传声器的分解立体图，在该板的部件安装侧上形成有连接端子，图24是示出了图23所示的定向硅基电容传声器被安装的侧剖视图。
根据定向硅基电容传声器，如图23和图24所示，通过粘合剂140将具有形成有用于收集第一声音的第一声音入口孔110a的底面的柱形金属壳体110附在板120上，该板比金属壳体110宽并形成有用于收集第二声音的第二声音入口孔120a。该板在其部件侧120c形成有连接端子122，所述连接端子与具有所述传声器的产品的主PCB 300的连接焊盘302连接。
另外，具有本发明的定向硅基电容传声器的产品的主PCB 300形成有用于安装该定向硅基电容传声器的壳体110的圆形插入孔300a，并且形成有对应于形成在传声器的板120上的连接端子122的连接焊盘302。
这样，根据示出了定向硅基电容传声器安装在主PCB 300上的图24的结构，将从板的部件侧120c的中央部分伸出的金属壳体110插入主PCB 300的插入孔300a中，并通过焊料304使主PCB的连接焊盘302与传声器的连接端子122连接。
因此，根据本发明的安装方法，因为将从传声器的板伸出的壳体110插入主PCB 300的插入孔300a中，所以根据本发明的组件的总高度低于在具有板的传统传声器时装配的组件总高度(传统传声器的板在其部件侧的相反侧上形成有连接端子)，从而有效地节省了用于安装产品部件的空间。
板120在定向硅基电容传声器的金属壳体110内安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20。另外，板120在其中央部分中形成有用于收集第二声音的第二声音入口孔120a，并且用于方向性的相位延迟器150附在第一声音入口孔110a的内侧。这里，尽管图中未示出，但声音电阻器(soundresistor)150可附在第一声音入口孔110a的内侧和外侧或者第二声音入口孔120a的内侧和外侧。
根据图24所示的封装的定向传声器组件，金属壳体110通过激光临时点焊而固定在安装有MEMS芯片10和ASIC芯片20的PCB 120上，然后用粘合剂140将金属壳体110与PCB 120的连接图案121粘合。
金属壳体110在其对应于MEMS芯片10的位置的部分上形成有用于收集第一声音的第一声音入口孔110a，PCB 120在其对应于安装有MEMS芯片10的位置的部分上形成有用于收集第二声音的第二声音入口孔120a。声音电阻器150附在第一声音入口孔110a的内侧。
根据第三改进的该结构，通过第一声音入口孔110a或第二声音入口孔120a收集的声音穿过相位延迟器150，于是其相位发生变化从而获得方向性。
根据以上所述，通过激光将金属壳体临时点焊到板上以将壳体固定在板上，然后用粘合剂将壳体与板粘合，从而减小了次品率，加强了结合力并因此增强了机械坚固性和对外部噪声的高抵抗性。结果，节省了处理费用，从而大大削减了总制造成本。
另外，除去了用于使金属壳体与PCB接合的传统卷边过程，金属壳体通过粘合剂接合到安装有电容传声器部件的PCB上，从而增强了壳体与PCB之间的导电性，而且通过密封壳体使得来自外部的声压不会进入壳体而增强了声音性能。
另外，因为PCB的形状不受壳体尺寸限制，所以用于传声器的PCB可自由设计，从而形成各种形状的端子。另外，因为可在没有卷边过程中施加的物理力的情况下进行组装工作，所以可采用更薄的PCB。结果，可降低产品高度，从而能制造更薄的传声器。
权利要求
1.一种硅基电容传声器，该硅基电容传声器包括作为声孔的金属壳体；一板，该板安装有MEMS传声器芯片以及具有电压泵和缓冲IC的ASIC芯片，并且形成有用于与所述金属壳体接合的连接图案；固定装置，该固定装置用于将所述金属壳体固定在所述板上；以及粘合剂，该粘合剂用于施加在通过所述固定装置固定在所述板上的所述金属壳体与所述板接合的整个部分上，从而将所述金属壳体粘合在所述板上。
2.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述固定装置是通过激光焊接或钎焊而形成的临时点焊点。
3.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述粘合剂是从导电环氧树脂、非导电环氧树脂、银膏、硅酮、氨基甲酸乙酯、丙烯酸树脂和乳酪焊剂的组中选择的任一种。
4.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体具有柱形形状和长方体形状中的任一种。
5.根据权利要求4所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体的端部具有通过向外弯曲该端部而形成的裙部形状。
6.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板是从PCB、陶瓷板、FPCB和金属PCB的组中选择的任一种。
7.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述金属壳体由从黄铜、铝和镍合金的组中选择的任一种制成。
8.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板形成有连接端子，所述连接端子用于与在安装有所述金属壳体的一侧的相反侧上的外部电路连接。
9.根据权利要求1所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板形成有连接端子，所述连接端子用于与在安装有所述金属壳体的一侧上的外部电路连接。
10.一种用于封装硅基电容传声器的方法，该方法包括以下步骤导入安装有MEMS芯片和ASIC芯片并形成有连接图案的板；导入金属壳体；将所述金属壳体对准在所述板的所述连接图案上；通过临时点焊将所述金属壳体固定在所述板的所述连接图案上；用粘合剂来粘合被固定在所述板上的所述金属壳体与所述板接合的整个部分；以及使所述粘合剂硬化。
11.一种硅基电容传声器，该硅基电容传声器包括具有封闭底面的金属壳体；一板，该板形成有用于收集外部声音的声孔，以及用于焊封所述声孔以防止在主PCB与所述传声器之间的空间中产生声波失真的密封端子，所述板安装有MEMS传声器芯片以及具有电压泵和缓冲IC的ASIC芯片，所述板形成有用于与所述金属壳体接合的连接图案；固定装置，该固定装置用于将所述金属壳体固定在所述板上；以及粘合剂，该粘合剂用于施加在通过所述固定装置固定在所述板上的所述金属壳体与所述板相接的部分的整个周边上，从而将所述金属壳体粘合在所述板上。
12.根据权利要求11所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述固定装置是通过激光焊接或钎焊而形成的临时点焊点。
13.根据权利要求11所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述粘合剂是从导电环氧树脂、非导电环氧树脂、银膏、硅酮、氨基甲酸乙酯、丙烯酸树脂和乳酪焊剂的组中选择的任一种。
14.根据权利要求11所述的硅基电容传声器，其特征在于，所述板的所述声孔形成在安装所述MEMS芯片的位置上。
15.一种定向硅基电容传声器，该定向硅基电容传声器包括金属壳体，该金属壳体形成有用于收集第一声音的第一声音入口孔；一板，该板形成有用于收集第二声音的第二声音入口孔，所述板安装有MEMS传声器芯片以及具有电压泵和缓冲IC的ASIC芯片，并且形成有用于与所述金属壳体接合的连接图案；相位延迟器，该相位延迟器用于延迟通过所述第一声音入口孔或所述第二声音入口孔收集的声音的相位；固定装置，该固定装置用于将所述金属壳体固定在所述板上；以及粘合剂，该粘合剂用于施加在通过所述固定装置固定在所述板上的所述金属壳体与所述板相接的部分的整个周边上，从而将所述金属壳体粘合在所述板上。
16.根据权利要求15所述的定向硅基电容传声器，其特征在于，所述固定装置是通过激光焊接或钎焊而形成的临时点焊点。
17.根据权利要求15所述的定向硅基电容传声器，其特征在于，所述粘合剂是从导电环氧树脂、非导电环氧树脂、银膏、硅酮、氨基甲酸乙酯、丙烯酸树脂和乳酪焊剂的组中选择的任一种。
18.根据权利要求15所述的定向硅基电容传声器，其特征在于，所述板形成有连接端子，所述连接端子用于与在安装有所述金属壳体的一侧的相反侧上的外部电路连接。
19.根据权利要求15所述的定向硅基电容传声器，其特征在于，所述板形成有连接端子，所述连接端子用于与在安装有所述金属壳体的一侧上的外部电路连接。
20.根据权利要求15所述的定向硅基电容传声器，其特征在于，所述相位延迟器安装在以下任一位置上所述金属壳体的所述第一声音入口孔的内侧、所述金属壳体的所述第一声音入口孔的外侧、所述板的所述第二声音入口孔的内侧、以及所述板的所述第二声音入口孔的外侧。
全文摘要
本发明提供了一种电容传声器及其封装方法。所公开的硅基电容传声器包括作为声孔的金属壳体；一板，该板安装有MEMS传声器芯片以及具有电压泵和缓冲IC的ASIC芯片，并且形成有用于与所述金属壳体接合的连接图案；固定装置，该固定装置用于将所述金属壳体固定在所述板上；以及粘合剂，该粘合剂用于施加在通过所述固定装置固定在所述板上的所述金属壳体与所述板接合处的整个部分上，从而将所述金属壳体粘合在所述板上。因此，通过激光将金属壳体临时点焊到板上以将壳体固定在板上，然后用粘合剂将壳体与板粘合，从而减小了次品率，加强了接合力并因此增强了机械坚固性和对外部噪声的高抵抗性。
文档编号H04R19/04GK1933680SQ20061015386
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月14日 优先权日2005年9月14日
发明者宋清淡 申请人:宝星电子株式会社