Mems傳聲器的製作方法
2023-05-01 04:23:31 2
專利名稱：Mems傳聲器的製作方法
技術領域：
本發明涉及傳聲器技術領域，特別地，涉及一種MEMS傳聲器。
背景技術：
MEMS麥克風是米用微機電系統(Microelectromechanical Systems,MEMS)工藝製作的microphone。其中，麥克風又稱傳聲器。這種新型麥克風內含兩個晶片一MEMS晶片和專用集成電路(ASIC)晶片，兩枚晶片封裝在一個表面貼裝器件封裝體中。MEMS晶片包括一個剛性穿孔背電極和一片用作電容器的彈性矽膜。該彈性矽膜將聲波轉換為電容變化。ASIC晶片用於檢測電容變化，並將其轉換為電信號輸出。MEMS麥克風與傳統電容式麥克風(ECM)相比，不僅具有很好的聲學性能，還具有較高的信噪比和一致性較好的敏感度，並且在不同溫度下的性能都十分穩定。MEMS麥克風的另一突出優點是功耗很低，平均只有70yW，工作電壓範圍1.5V 3. 3V。而且，MEMS麥克風相對於傳統ECM麥克風更易於組合成麥克風陣列，且穩定性很高，結合後端的語音算法，麥克風陣列能夠實現通話的指向性和提高通話質量。目前Windows Vista已經內置了麥克風陣列的算法，因此各大筆記本廠家都在爭相尋找高質量的MEMS麥克風，從而提高其視頻通話中的語音傳輸質量。基於上述特性，MEMS麥克風具有非常廣泛的用途，既可用於智慧型手機，也可用於消費類電子產品、筆記本電腦以及醫療設備(如助聽器)，還可應用於汽車行業(如免提通話裝置)。甚至是將其應用於工業領域，例如用聲波傳感器監控設備運轉。MEMS麥克風分前進音和零高度兩種結構，對於零高度產品，MEMS晶片正對音孔，沒有保護裝置，外部聲(氣)壓直接施加在MEMS晶片上。但MEMS麥克風內部的關鍵性器件一MEMS晶片即振動組件上的振膜材料為既薄又脆弱的單晶或多晶矽結構，在較大聲或氣壓衝擊下會發生過度形變而破碎，由此會導致整個麥克風因振動組件損壞而無聲音信號輸出。另外，由于振膜材料為既薄又脆弱的單晶或多晶矽，在生產過程中，均會由於MEMS晶片破損造成一定的資源浪費，甚至會影響到產品的用戶體驗。以上現狀為目前MEMS麥克風領域普遍存在的可靠性問題,也是MEMS晶片亟需解決的一個難題。總之，需要本領域技術人員迫切解決的一個技術問題就是如何能夠降低MEMS傳聲器中MEMS晶片的損壞機率。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種MEMS傳聲器，其包含的MEMS晶片能夠得到有效保護，減小MEMS晶片上振膜的破損風險。為了解決上述問題，提供了一種MEMS傳聲器，包括內置於傳聲器外殼與印刷電路板連結形成的腔體中的集成電路晶片、MEMS晶片和設置於MEMS晶片上的振膜，上述印刷電路板上設有音孔；上述集成電路晶片和MEMS晶片固定在上述印刷電路板上並通過金屬線實現三者電連接；在上述MEMS晶片與印刷電路板之間設置有包含若干透氣孔的墊片。優選的，上述墊片上的透氣孔為規則排列的小圓孔。優選的，上述墊片為不鏽鋼墊片。優選的，上述墊片為銅墊片。優選的，上述墊片為玻璃墊片。優選的，上述墊片為塑料墊片。優選的，上述墊片上透氣孔的數量、位置、形狀可調。與現有技術相比，上述技術方案中的一個技術方案具有以下優點 本發明通過在印刷電路板和MEMS晶片之間設置包含透氣孔的墊片，當有較大聲壓或氣壓通過音孔時，可以增加阻尼，減小對振膜的衝擊，進而能夠簡單有效地保護MEMS晶片，減少MEMS晶片振膜的破損風險，提高MEMS傳聲器的可靠性，延長MEMS傳聲器的使用壽命。
圖I是現有MEMS傳聲器的結構示意 圖2是本發明MEMS傳聲器實施例的結構不意 圖3是本發明MEMS傳聲器的墊片的結構示意 圖4是本發明MEMS傳聲器的實驗測試結果示意圖。
具體實施例方式為使本發明的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細的說明。參照圖I所示的現有的MEMS傳聲器的結構示意圖，現有的MEMS傳聲器包括印刷電路板 1、MEMS 晶片 2、集成電路晶片(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)5、振膜11、傳聲器外殼8、音孔12。其中，傳聲器外殼8與印刷電路板I結合形成腔體，內置ASIC晶片5和MEMS晶片
2。傳聲器外殼8與印刷電路板I的連接處採用密封膠9進行密封，也可以採用錫膏進行密封。印刷電路板I上設置有音孔12。外界的聲壓或氣壓通過音孔12觸發MEMS晶片上的振膜11振動。 在上述腔體內部，ASIC晶片5通過固定膠6粘接在印刷電路板I上，並通過封裝膠7進行封裝。MEMS晶片2通過MEMS片封裝膠3固定在印刷電路板I上。MEMS晶片2上設置有振膜11。ASIC晶片5、MEMS晶片2和印刷電路板I通過金屬線4實現三者的電連接，將信號送到印刷電路板I上然後輸出。參照圖2示出了本發明MEMS傳聲器實施例的結構示意圖，本發明實施例在圖I所示的MEMS傳聲器的基礎上增加了墊片10。本實施例中，墊片10通過粘結劑3與印刷電路板I、MEMS晶片2粘結。圖3示出了墊片10的結構示意圖，如圖所示，墊片10上設置有規貝U排列的透氣孔13。透氣孔13可以是小圓孔，也可以是其它形狀的小孔。墊片的材料可以使用金屬如不鏽鋼、銅、鐵等，也可以使用非金屬材料如玻璃、塑料等。本發明的設計原理是當有較大聲壓或氣壓衝擊通過音孔12之後，進入到傳聲器內部腔體，需要通過墊片10上的透氣孔13進入到MEMS晶片2上，衝擊MEMS晶片上的振膜11，墊片10上的透氣孔13起到阻尼的作用，能夠減小聲壓、氣壓對振膜11的衝擊，起到保護MEMS晶片2的作用。為了驗證本發明實施例的效果，技術人員分別選取了 25件無墊片的傳聲器和有墊片10的傳聲器作為實驗對象，採用風槍對著傳聲器的音孔正面吹擊的方式進行測試。實驗方法為調整風槍的氣壓和與傳聲器音孔12的距離，依次對上述各傳聲器進行吹擊，查看傳聲器內MEMS晶片的振膜11有無破損。表一為測試結果。表一
權利要求
1.一種MEMS傳聲器,包括內置於傳聲器外殼與印刷電路板連結形成的腔體中的集成電路晶片、MEMS晶片和設置於MEMS晶片上的振膜，所述印刷電路板上設有音孔；所述集成電路晶片和MEMS晶片固定在所述印刷電路板上並通過金屬線實現三者電連接；其特徵在於，在所述MEMS晶片與印刷電路板之間設置有包含若干透氣孔的墊片。
2.根據權利要求I所述的MEMS傳聲器，其特徵在於，所述墊片上的透氣孔為規則排列的小圓孔。
3.根據權利要求I所述的MEMS傳聲器，其特徵在於，所述墊片為不鏽鋼墊片。
4.根據權利要求I所述的MEMS傳聲器，其特徵在於，所述墊片為銅墊片。
5.根據權利要求I所述的MEMS傳聲器，其特徵在於，所述墊片為玻璃墊片。
6.根據權利要求I所述的MEMS傳聲器，其特徵在於，所述墊片為塑料墊片。
7.根據權利要求I所述的MEMS傳聲器，其特徵在於，所述墊片上透氣孔的數量、位置、形狀可調。
全文摘要
本發明提供了一種MEMS傳聲器，包括內置於傳聲器外殼與印刷電路板連結形成的腔體中的集成電路晶片、MEMS晶片和設置於MEMS晶片上的振膜，所述印刷電路板上設有音孔；所述集成電路晶片和MEMS晶片固定在所述印刷電路板上並通過金屬線實現三者電連接；在所述MEMS晶片與印刷電路板之間設置有包含若干透氣孔的墊片。本發明通過在印刷電路板和MEMS晶片之間設置包含透氣孔的墊片，當有較大聲壓或氣壓通過音孔時，可以增加阻尼，減小對振膜的衝擊，進而能夠簡單有效地保護MEMS晶片，減少MEMS晶片振膜的破損風險，提高MEMS傳聲器的可靠性，延長MEMS傳聲器的使用壽命。
文檔編號H04R19/04GK102932722SQ20121044289
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日
發明者萬景明 申請人:山東共達電聲股份有限公司