专利名称：Mems传声器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及传声器技术领域，特别地，涉及一种MEMS传声器。
背景技术：
MEMS麦克风是米用微机电系统(Microelectromechanical Systems,MEMS)工艺制作的microphone。其中，麦克风又称传声器。这种新型麦克风内含两个芯片一MEMS芯片和专用集成电路(ASIC)芯片，两枚芯片封装在一个表面贴装器件封装体中。MEMS芯片包括一个刚性穿孔背电极和一片用作电容器的弹性硅膜。该弹性硅膜将声波转换为电容变化。ASIC芯片用于检测电容变化，并将其转换为电信号输出。MEMS麦克风与传统电容式麦克风(ECM)相比，不仅具有很好的声学性能，还具有较高的信噪比和一致性较好的敏感度，并且在不同温度下的性能都十分稳定。MEMS麦克风的另一突出优点是功耗很低，平均只有70yW，工作电压范围1.5V 3.3V。而且，MEMS麦克风相对于传统ECM麦克风更易于组合成麦克风阵列，且稳定性很高，结合后端的语音算法，麦克风阵列能够实现通话的指向性和提高通话质量。目前Windows Vista已经内置了麦克风阵列的算法，因此各大笔记本厂家都在争相寻找高质量的MEMS麦克风，从而提高其视频通话中的语音传输质量。基于上述特性，MEMS麦克风具有非常广泛的用途，既可用于智慧型手机，也可用于消费类电子产品、笔记本电脑以及医疗设备(如助听器)，还可应用于汽车行业(如免提通话装置)。甚至是将其应用于工业领域，例如用声波传感器监控设备运转。MEMS麦克风分前进音和零高度两种结构，对于零高度产品，MEMS芯片正对音孔，没有保护装置，外部声(气)压直接施加在MEMS芯片上。但MEMS麦克风内部的关键性器件一MEMS芯片即振动组件上的振膜材料为既薄又脆弱的单晶或多晶硅结构，在较大声或气压冲击下会发生过度形变而破碎，由此会导致整个麦克风因振动组件损坏而无声音信号输出。另外，由于振膜材料为既薄又脆弱的单晶或多晶硅，在生产过程中，均会由于MEMS芯片破损造成一定的资源浪费，甚至会影响到产品的用户体验。以上现状为目前MEMS麦克风领域普遍存在的可靠性问题,也是MEMS芯片亟需解决的一个难题。总之，需要本领域技术人员迫切解决的一个技术问题就是:如何能够降低MEMS传声器中MEMS芯片的损坏机率。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种MEMS传声器，能够有效保护其包含的MEMS芯片，减小MEMS芯片上振膜的破损风险。为了解决上述问题，本实用新型提供了一种MEMS传声器，包括:内置于传声器外壳与印刷电路板连结形成的腔体中的集成电路芯片、MEMS芯片和设置于该MEMS芯片上的振膜，上述印刷电路板上设有音孔；上述集成电路芯片和MEMS芯片固定在上述印刷电路板上并通过金属线实现三者电连接；还包括:覆盖在上述MEMS芯片上方的保护罩，上述保护罩的顶部与上述振膜保持一定距离，上述保护罩的底部与上述印刷电路板固定连接。优选的，上述保护罩的顶部与上述振膜的垂直距离不超过50微米。优选的，上述保护罩的顶部与上述振膜的垂直距离为1(Γ30微米。优选的，上述保护罩采用金属材料制成。优选的，上述保护罩采用非金属材料制成。优选的，上述保护罩的顶部开设有一凹槽。优选的，上述保护罩顶部的凹槽呈方形。优选的，上述保护罩顶部的凹槽呈弧形。优选的，上述保护罩顶部的凹槽为开设有小孔洞的网状结构。与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下优点:本实用新型采用固定在印刷电路板上的保护罩，覆盖在MEMS芯片上方，能够简单有效地保护MEMS芯片，减少MEMS芯片振膜的破损风险，提高MEMS传声器的可靠性，延长MEMS传声器的使用寿命。
图1是本实用新型MEMS传声器实施例的剖视图；图2-1是本实用新型MEMS传声器的保护罩实施例一的剖视图；图2-2是本实用新型MEMS传声器的保护罩实施例一的俯视图；图3-1是本实用新型MEMS传声器的保护罩实施例二的剖视图；图3-2是本实用新型MEMS传声器的保护罩实施例二的俯视图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。参照图1所示的本实用新型MEMS传声器实施例的剖视图，本实用新型提供的MEMS传声器包括:印刷电路板1、MEMS芯片2、集成电路芯片(Application SpecificIntegrated Circuit, ASIC) 5、振膜11、传声器外壳8、保护罩10、音孔12。其中，传声器外壳8与印刷电路板I结合形成腔体，内置ASIC芯片5和MEMS芯片
2。传声器外壳8与印刷电路板I的连接处采用密封胶9进行密封，也可以采用锡膏进行密封。印刷电路板I上设置有音孔12。在上述腔体内部，ASIC芯片5通过固定胶6粘接在印刷电路板I上，并通过封装胶7进行封装。MEMS芯片2通过MEMS片封装胶3固定在印刷电路板I上。MEMS芯片2上设置有振膜11。保护罩10覆盖在MEMS芯片2上方，同时也覆盖在振膜11的上方，保护罩10的顶部与振膜11保持一定距离，保护罩10的底部与印刷电路板I固定连接。ASIC芯片
5、MEMS芯片2和印刷电路板I通过金属线4实现三者的电连接，将信号送到印刷电路板I上然后输出。在本实用新型实施例中，上述金属线4可以是金、银、铜等金属线。考虑到焊接的牢固程度，本实用新型优选采用金线。图2-1和图2-2示出了保护罩10实施例一的结构示意图，其中，图2_1为保护罩实施例一的剖视图，图2-2为保护罩实施例一的俯视图。保护罩为方形凹槽结构，本实施例提供的保护罩用于保护振膜U。本实用新型的设计原理是，在较大声压或气压下，振膜11发生较大形变，覆盖在振膜11上方的保护罩10可以防止振膜11发生过度形变或破损形变，即振膜11仅能在一定范围内形变，若超出此范围则触碰保护罩的顶部且被保护罩限制，通过这种方式保护振膜。图3-1和图3-2示出了保护罩10实施例二的结构示意图，其中，图3_1为保护罩实施例一的剖视图，图3-2为保护罩实施例一的俯视图。本实施例提供的保护罩在顶部内侧设置有凹槽14，当保护罩10覆盖于MEMS芯片2上方时，该凹槽14的位置与音孔12的位置相对。凹槽14的形状可以为方形、弧形等形状，也可以是有些小孔洞的网状结构。本实施例中，增加凹槽14的作用在于:确保振膜11在振动过程中不会碰触到保护罩10的表面,保证振膜11正常工作。同时，凹槽14的设置有利于保证振膜11上方空气的流动性，降低声阻，从而减小传声器的信号失真。在本实用新型上述实施例中，保护罩10的顶部与振膜11的垂直距离不超过50微米。优选的，保护罩10的顶端与振膜11的垂直距离保持在1(Γ30微米之间。保护罩10可以采用金属材料制成，也可以采用非金属材料制成。综上所述，使用本实用新型提供的MEMS传声器，在较大声压或气压下，振膜发生较大形变，覆盖在振膜上方的保护罩可以防止振膜发生过度形变或破损形变，即振膜仅能在一定范围内形变，若超出此范围则触碰保护罩的顶部且被保护罩的顶部限制，通过这种方式保护振膜。另外，为了检验本实用新型振膜保护方案的可靠性，通过正对音孔吹击的方法对本实用新型提供的MEMS传声器进行验证，结果显示:因振膜破损造成的产品失效率可以降低70%。可见，本实用新型采用的保护罩保护设计可增强MEMS振膜的牢固度及产品使用可靠性，使产品适合各种严酷的使用环境，延长使用寿命，增强了 MEMS传声器的用户体验。 本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。以上对本实用新型所提供的一种MEMS传声器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。
权利要求1.种MEMS传声器,包括:内置于传声器外壳与印刷电路板连结形成的腔体中的集成电路芯片、MEMS芯片和设置于该MEMS芯片上的振膜，所述印刷电路板上设有音孔；所述集成电路芯片和MEMS芯片固定在所述印刷电路板上并通过金属线实现三者电连接；其特征在于，还包括:覆盖在所述MEMS芯片上方的保护罩，所述保护罩的顶部与所述振膜保持一定距离，所述保护罩的底部与所述印刷电路板固定连接。
2.据权利要求1所述的MEMS传声器，其特征在于，所述保护罩的顶部与所述振膜的垂直距离不超过50微米。
3.据权利要求2所述的MEMS传声器，其特征在于，所述保护罩的顶部与所述振膜的垂直距离为10 30微米。
4.据权利要求1所述的MEMS传声器，其特征在于，所述保护罩采用金属材料制成。
5.据权利要求1所述的MEMS传声器，其特征在于，所述保护罩采用非金属材料制成。
6.据权利要求1所述的MEMS传声器,其特征在于,所述保护罩的顶部开设有一凹槽。
7.据权利要求6所述的MEMS传声器，其特征在于，所述保护罩顶部的凹槽呈方形。
8.据权利要求6所述的MEMS传声器，其特征在于，所述保护罩顶部的凹槽呈弧形。
9.据权利要求6所述的MEMS传声器，其特征在于，所述保护罩顶部的凹槽为开设有小孔洞的网状结构。
专利摘要本实用新型提供了一种MEMS传声器，包括内置于传声器外壳与印刷电路板连结形成的腔体中的集成电路芯片、MEMS芯片和设置于该MEMS芯片上的振膜，印刷电路板上设有音孔；上述集成电路芯片和MEMS芯片固定在印刷电路板上并通过金属线实现三者电连接；还包括覆盖在上述MEMS芯片上方的保护罩，保护罩的顶部与振膜保持一定距离，保护罩的底部与上述印刷电路板固定连接。本实用新型采用固定在印刷电路板上的保护罩，覆盖于MEMS芯片上方，能够简单有效地保护MEMS芯片，减少MEMS芯片振膜的破损风险，提高MEMS传声器的可靠性，延长MEMS传声器的使用寿命。
文档编号H04R19/04GK202931550SQ20122058260
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月7日 优先权日2012年11月7日
发明者万景明 申请人:山东共达电声股份有限公司