一種MEMS有源SMD電磁式蜂鳴器的製作方法

2023-09-23 12:29:55

本實用新型涉及電磁式蜂鳴器的生產製造領域，具體公開一種MEMS有源SMD電磁式蜂鳴器。

背景技術：

電磁式蜂鳴器是將交變的音頻信號通過電磁線圈使磁場發聲變化，從而推動金屬膜片發出蜂鳴音的一種電聲器件。被廣泛地用於各種便攜、移動式儀器儀表，各種電器、辦公設備、汽車電子、數碼產品、電子門鎖、智能家居和物聯網領域起到提示和警示作用。隨著電子產品自動化組裝程度的提高以及電子產品更加趨於可攜式、微型化方向發展，SMD表面貼裝電磁式蜂鳴器的市場需求量也越來越大，市場前景十分看好。

目前無源SMD電磁式蜂鳴器已經發展到最小尺寸為8.5*8.5高度為4.0mm、7.5*7.5高度為2.5mm、5.0*5.0和4.0*4.0高度僅為2.0mm，工藝和結構已經日趨成熟。而有源SMD電磁式蜂鳴器是將電子元件或集成電路組成的震蕩驅動電路焊接在PCB板上面，然後再與支架、電磁線圈、圓環磁芯、振動膜片、外殼和引腳進行組裝；另一種方法參見中國實用新型專利專利號201610707726.8，其中所描述的將電子元件或集成電路通過微點焊在金屬支架上面，然後用熱固性塑料注塑成型一體式底座，再於與支架線圈、圓環磁芯、振動膜片外殼進行組裝，裝配效率和可靠性有所提高。但兩種實施方法的共同缺陷是仍然避免不了受到多個電子元器件或集成電路本體外形尺寸和布線間距的限制，整個產品的體積無法與現有無源SMD電磁式蜂鳴器尺寸兼容，外形直徑在12mm和9mm，高度在5個mm以上；還是局限於在電源正極VDD和負極GND兩個引腳接通電源發連續音的初級階段，無法實現新的應用功能。而現有的無源SMD電磁式蜂鳴器尺寸雖然已經很微小，但在產品應用時需要外加若干驅動和保護元件，還是增加了電子產品應用成本和組裝空間。所以，現有的SMD電磁式蜂鳴器不能進一步滿足電子產品的小體積，微型化、智能化的需求。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於：為解決以上問題提供一種MEMS有源SMD電磁式蜂鳴器，是將ASIC晶片和SMD集成電路的封裝技術與無源SMD電磁式蜂鳴器製造工藝相結合，通過跨學科、跨界整合，製造出性能優異、體積微型的一體化有源SMD電磁式蜂鳴器。

本實用新型所採用的技術方案之一是這樣的：

一種MEMS有源SMD電磁式蜂鳴器，包括外殼上蓋、振動膜片、外殼基座和電磁驅動組件(包括支架、線圈和磁環)，所述外殼上蓋與外殼基座配合形成工作腔，所述的振動膜片和電磁驅動組件設置於工作腔內，還包括ASIC晶片和引線框架，所述引線框架為若干個與ASIC晶片引腳和電磁驅動組件形成電連的連接筋；所述ASIC晶片和引線框架作為嵌件一體模壓成型於所述外殼基座內部。

進一步地，所述ASIC晶片通過導電膠粘結在引線框架的晶片託盤上，與所述引線框架間通過金屬焊線連接。

進一步地，所述ASIC晶片上成型有釘頭金屬凸點，與所述引線框架的塗覆有導電膠的部位進行對位粘結，形成電連。

進一步地，所述引線框架與電磁驅動組件連接的連接筋在工作腔內裸露。

進一步地，所述ASIC晶片有四個引腳，分別為電源正極、電源負極、輸出腳和使能腳，其中使能腳可與單片機形成通訊連接(ASIC晶片具體結構原理參見中國實用新型專利專利號201520608561.9)。

進一步地，所述引線框架的部分連接筋通過模具衝壓成「L」或「J」型的外部針腳。

綜上所述，由於採用上述技術方案，本實用新型的有益效果是：

1、採用先進的集成電路封裝技術和現有無源SMD蜂鳴器的配件、製造工藝相結合，完全能滿足規模化、自動化、高效率、成本低的要求；

2、MEMS電磁式蜂鳴器的外形尺寸幾乎能與現有的無源SMD電磁式蜂鳴器一樣做到極致，進一步滿足電子產品微型化、自動化的組裝需求；

3、節省了外圍控制元件，可以直接與單片機建立通訊接口，進一步減少電子產品的組裝空間，降低產品的使用成本；

4、採用的ASIC晶片可以來源於中國實用新型專利專利號201520608561.9中，該晶片能使MEMS電磁式蜂鳴器的發音頻率誤差控制在±1，最低啟動電壓達1.2V。

附圖說明

圖1為本實用新型一種實施例結構圖；

圖2為本實用新型另一種實施例結構圖；

圖3為圖1中所示引線框架與晶片連接結構圖；

圖4為圖2中所示引線框架結構圖；

圖5為本實用新型工作腔內結構俯視圖；

圖6為本實用新型晶片與蜂鳴器連接原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細說明。

如圖1-2所示，一種MEMS有源SMD電磁式蜂鳴器，包括外殼上蓋1、振動膜片2、外殼基座3和電磁驅動組件4，所述外殼上蓋1與外殼基座3配合形成工作腔5，所述的振動膜片2和電磁驅動組件4設置於工作腔5內，

還包括ASIC晶片6和引線框架7，所述的所述ASIC晶片6有四個引腳(如圖6)，分別為電源正極GND、電源負極VC、輸出腳OUT和使能腳EN，其中使能腳可與單片機形成通訊連接。

所述引線框架7為5個與ASIC晶片6引腳和電磁驅動組件4形成電連的連接筋(如圖3或圖4)；其中4個連接筋對應ASIC晶片6的4個引腳，這4個中對應ASIC晶片6的輸出腳的連接筋作為媒介，形成ASIC晶片6與蜂鳴器電磁驅動組件4間的電連；第5個連接筋與蜂鳴器電磁驅動組件4的線圈41連接，接蜂鳴器的外接電源VDD。

所述引線框架7與電磁驅動組件4連接的連接筋在工作腔5內裸露(如圖5)，即一個作為媒介連接ASIC晶片6與蜂鳴器電磁驅動組件4的連接筋和另一個接蜂鳴器外接電源的連接筋在工作腔5內裸露。

所述引線框架7的部分連接筋通過模具衝壓成「L」或「J」型的外部針腳8，部分連接筋具體是其中4個，包括3個分別與ASIC晶片6的電源正極引腳、電源負極引腳和使能腳連接的和1個接蜂鳴器的外接電源的連接筋。

所述ASIC晶片6和引線框架7作為嵌件一體模壓成型於所述外殼基座3內部，對ASIC晶片6和引線框架7起到保護作用，整體定型。

ASIC晶片6與引線框架7間有兩種連接方式可選：

其一，所述ASIC晶片6通過導電膠粘結在引線框架7的晶片託盤上，與所述引線框架7間通過金屬焊線連接，金屬焊線可以是金絲，銅絲或其它合金絲。

其二，採用FC(Flip-Chip)倒裝晶片工藝，所述ASIC晶片6上成型有4個釘頭金屬凸點，對應ASIC晶片6的4個引腳，分別與所述引線框架7的塗覆有導電膠的部位進行對位粘結，形成電連。

上述的一種MEMS有源SMD電磁式蜂鳴器的生產工藝，包括如下步驟：

(1)引線框架7成型：採用0.1mm厚度的銅或銅合金材料通過化學刻蝕或模具衝壓成型引線框架7，可以一次成型帶定位孔和連接筋的N個圖形矩陣的引線框架7；

(2)對ASIC晶片6進行處理，包括對ASIC晶元研磨減薄至200-220um，通過鋸片機分割形成單個ASIC晶片6；

(3)ASIC晶片6與引線框架7連接：由自動粘片機在引線框架7安裝晶片的託盤中心點上導電膠，然後由吸嘴自動將ASIC晶片6放置到導電膠上，經加溫後固化，ASIC晶片6就被牢固的固定在引線框架7的託盤中間；進一步地，由自動焊線機將ASIC晶片6的焊墊與引線框架7的焊盤通過金屬引線進行電連接；

或使用金絲或銅絲由高速焊線植球機在每個ASIC晶片6的焊墊上自動連續地加工成型釘頭金屬凸點；進一步地，再與ASIC晶片6釘頭金屬凸點影像對應的金屬引線框架7的焊盤位置上面採用絲網或漏板印刷導電膠；進一步地，採用有影像對準的FC(Flip-Chip)倒裝焊機，將ASIC晶片6翻轉，通過影像對位將ASIC晶片6的釘頭金屬凸點與引線框架7的導電膠部位進行對位粘結，其對位精度必須控制在±5um,然後加溫固化，形成可靠的歐姆接觸；

(4)外殼基座成型：採用SMD集成電路封裝技術，用傳遞成型法將EMC環氧樹脂模塑料進行加溫，變成流體，然後通過加壓將EMC環氧樹脂模塑料擠壓入模腔並將其中的ASIC晶片6、金屬焊線(或釘頭金屬凸點的粘結部位)和引線框架7包埋並起到保護作用，同時交聯固化成型，成為具有一定結構外型的蜂鳴器外殼基座3；

(5)外部針腳8成型：進行整體電鍍，引線框架7通過模具切筋成「L」或「J」型的外部針腳8；

(6)線圈固定：結合現有的無源SMD電磁式蜂鳴器製造工藝，將繞好線圈41的支架用矽膠固定到模壓成型的蜂鳴器外殼基座3上(工作腔5內)；進一步地將線圈5的引線與引線框架7的裸露部分進行微點焊形成電連；

(7)常規組件安裝：打膠固定磁環，安裝振動膜片2；進一步地在封蓋前進行預先測試，刪除不合格產品，然後打膠安裝帶發音孔的上部外殼上蓋1，待固化後進行測試、列印、編帶包裝、入庫。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。