專利名稱：Mems傳聲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及傳聲器技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種MEMS傳聲器。
背景技術(shù)：
MEMS麥克風(fēng)是米用微機(jī)電系統(tǒng)(Microelectromechanical Systems,MEMS)工藝制作的microphone。其中，麥克風(fēng)又稱傳聲器。這種新型麥克風(fēng)內(nèi)含兩個芯片一MEMS芯片和專用集成電路(ASIC)芯片，兩枚芯片封裝在一個表面貼裝器件封裝體中。MEMS芯片包括一個剛性穿孔背電極和一片用作電容器的彈性硅膜。該彈性硅膜將聲波轉(zhuǎn)換為電容變化。ASIC芯片用于檢測電容變化，并將其轉(zhuǎn)換為電信號輸出。MEMS麥克風(fēng)與傳統(tǒng)電容式麥克風(fēng)(ECM)相比，不僅具有很好的聲學(xué)性能，還具有較高的信噪比和一致性較好的敏感度，并且在不同溫度下的性能都十分穩(wěn)定。MEMS麥克風(fēng)的另一突出優(yōu)點(diǎn)是功耗很低，平均只有70μ W，工作電壓范圍1.5V 3. 3V。而且，MEMS麥克風(fēng)相對于傳統(tǒng)ECM麥克風(fēng)更易于組合成麥克風(fēng)陣列，且穩(wěn)定性很高，結(jié)合后端的語音算法，麥克風(fēng)陣列能夠?qū)崿F(xiàn)通話的指向性和提高通話質(zhì)量。目前Windows Vista已經(jīng)內(nèi)置了麥克風(fēng)陣列的算法，因此各大筆記本廠家都在爭相尋找高質(zhì)量的MEMS麥克風(fēng)，從而提高其視頻通話中的語音傳輸質(zhì)量。基于上述特性，MEMS麥克風(fēng)具有非常廣泛的用途，既可用于智慧型手機(jī)，也可用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、筆記本電腦以及醫(yī)療設(shè)備(如助聽器)，還可應(yīng)用于汽車行業(yè)(如免提通話裝置)。甚至是將其應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，例如用聲波傳感器監(jiān)控設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)。MEMS麥克風(fēng)分前進(jìn)音和零高度兩種結(jié)構(gòu)，對于零高度產(chǎn)品，MEMS芯片正對音孔，沒有保護(hù)裝置，外部聲(氣)壓直接施加在MEMS芯片上。但MEMS麥克風(fēng)內(nèi)部的關(guān)鍵性器件一MEMS芯片即振動組件上的振膜材料為既薄又脆弱的單晶或多晶硅結(jié)構(gòu)，在較大聲或氣壓沖擊下會發(fā)生過度形變而破碎，由此會導(dǎo)致整個麥克風(fēng)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硅，在生產(chǎn)過程中，均會由于MEMS芯片破損造成一定的資源浪費(fèi)，甚至?xí)绊懙疆a(chǎn)品的用戶體驗(yàn)。以上現(xiàn)狀為目前MEMS麥克風(fēng)領(lǐng)域普遍存在的可靠性問題,也是MEMS芯片亟需解決的一個難題?？傊?，需要本領(lǐng)域技術(shù)人員迫切解決的一個技術(shù)問題就是如何能夠降低MEMS傳聲器中MEMS芯片的損壞機(jī)率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種MEMS傳聲器，能夠有效保護(hù)其包含的MEMS芯片，減小MEMS芯片上振膜的破損風(fēng)險(xiǎn)。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種MEMS傳聲器，包括內(nèi)置于傳聲器外殼與印刷電路板連結(jié)形成的腔體中的集成電路芯片、MEMS芯片和設(shè)置于該MEMS芯片上的振膜，上述印刷電路板上設(shè)有音孔；上述集成電路芯片和MEMS芯片固定在上述印刷電路板上并通過金屬線實(shí)現(xiàn)三者電連接；還包括覆蓋在上述MEMS芯片上方的保護(hù)罩，上述保護(hù)罩的頂部與上述振膜保持一定距離，上述保護(hù)罩的底部與上述印刷電路板固定連接。優(yōu)選的，上述保護(hù)罩的頂部與上述振膜的垂直距離不超過50微米。優(yōu)選的，上述保護(hù)罩的頂部與上述振膜的垂直距離為1(Γ30微米。優(yōu)選的，上述保護(hù)罩采用金屬材料制成。優(yōu)選的，上述保護(hù)罩采用非金屬材料制成。優(yōu)選的，上述保護(hù)罩的頂部開設(shè)有一凹槽。優(yōu)選的，上述保護(hù)罩頂部的凹槽呈方形。優(yōu)選的，上述保護(hù)罩頂部的凹槽呈弧形。優(yōu)選的，上述保護(hù)罩頂部的凹槽為開設(shè)有小孔洞的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案中的一個技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明采用固定在印刷電路板上的保護(hù)罩，覆蓋在MEMS芯片上方，能夠簡單有效地保護(hù)MEMS芯片，減少M(fèi)EMS芯片振膜的破損風(fēng)險(xiǎn)，提高M(jìn)EMS傳聲器的可靠性，延長MEMS傳聲器的使用壽命。


圖I是本發(fā)明MEMS傳聲器實(shí)施例的剖視圖2-1是本發(fā)明MEMS傳聲器的保護(hù)罩實(shí)施例一的剖視圖2-2是本發(fā)明MEMS傳聲器的保護(hù)罩實(shí)施例一的俯視圖3-1是本發(fā)明MEMS傳聲器的保護(hù)罩實(shí)施例二的剖視圖3-2是本發(fā)明MEMS傳聲器的保護(hù)罩實(shí)施例二的俯視圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。參照圖I所示的本發(fā)明MEMS傳聲器實(shí)施例的剖視圖，本發(fā)明提供的MEMS傳聲器包括印刷電路板I、MEMS芯片2、集成電路芯片(Application Specific IntegratedCircuit, ASIC) 5、振膜11、傳聲器外殼8、保護(hù)罩10、音孔12。其中，傳聲器外殼8與印刷電路板I結(jié)合形成腔體，內(nèi)置ASIC芯片5和MEMS芯片
2。傳聲器外殼8與印刷電路板I的連接處采用密封膠9進(jìn)行密封，也可以采用錫膏進(jìn)行密封。印刷電路板I上設(shè)置有音孔12。在上述腔體內(nèi)部，ASIC芯片5通過固定膠6粘接在印刷電路板I上，并通過封裝膠7進(jìn)行封裝。MEMS芯片2通過MEMS片封裝膠3固定在印刷電路板I上。MEMS芯片2上設(shè)置有振膜11。保護(hù)罩10覆蓋在MEMS芯片2上方，同時也覆蓋在振膜11的上方，保護(hù)罩10的頂部與振膜11保持一定距離，保護(hù)罩10的底部與印刷電路板I固定連接。ASIC芯片
5、MEMS芯片2和印刷電路板I通過金屬線4實(shí)現(xiàn)三者的電連接，將信號送到印刷電路板I上然后輸出。在本發(fā)明實(shí)施例中，上述金屬線4可以是金、銀、銅等金屬線?？紤]到焊接的牢固程度，本發(fā)明優(yōu)選采用金線。圖2示出了保護(hù)罩10實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖2-1為保護(hù)罩實(shí)施例一的剖視圖，圖2-2為保護(hù)罩實(shí)施例一的俯視圖。保護(hù)罩為方形凹槽結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例提供的保護(hù)罩用于保護(hù)振膜11。本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理是，在較大聲壓或氣壓下，振膜11發(fā)生較大形變，覆蓋在振膜11上方的保護(hù)罩10可以防止振膜11發(fā)生過度形變或破損形變，即振膜11僅能在一定范圍內(nèi)形變，若超出此范圍則觸碰保護(hù)罩的頂部且被保護(hù)罩限制，通過這種方式保護(hù)振膜。圖3示出了保護(hù)罩10實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖3-1為保護(hù)罩實(shí)施例一的剖視圖，圖3-2為保護(hù)罩實(shí)施例一的俯視圖。本實(shí)施例提供的保護(hù)罩在頂部內(nèi)側(cè)設(shè)置有凹槽14，當(dāng)保護(hù)罩10覆蓋于MEMS芯片2上方時，該凹槽14的位置與音孔12的位置相對。凹槽14的形狀可以為方形、弧形等形狀，也可以是有些小孔洞的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例中，增加凹槽14的作用在于確保振膜11在振動過程中不會碰觸到保護(hù)罩10的表面,保證振膜11正常工作。同時，凹槽14的設(shè)置有利于保證振膜11上方空氣的流動性，降低聲阻，從而減小傳聲器的信號失真。在本發(fā)明上述實(shí)施例中，保護(hù)罩10的頂部與振膜11的垂直距離不超過50微米。優(yōu)選的，保護(hù)罩10的頂端與振膜11的垂直距離保持在1(Γ30微米之間。保護(hù)罩10可以采用金屬材料制成，也可以采用非金屬材料制成。綜上所述，使用本發(fā)明提供的MEMS傳聲器，在較大聲壓或氣壓下，振膜發(fā)生較大形變，覆蓋在振膜上方的保護(hù)罩可以防止振膜發(fā)生過度形變或破損形變，即振膜僅能在一定范圍內(nèi)形變，若超出此范圍則觸碰保護(hù)罩的頂部且被保護(hù)罩的頂部限制，通過這種方式保護(hù)振膜。另外，為了檢驗(yàn)本發(fā)明振膜保護(hù)方案的可靠性，通過正對音孔吹擊的方法對本發(fā)明提供的MEMS傳聲器進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示因振膜破損造成的產(chǎn)品失效率可以降低70%。可見，本發(fā)明采用的保護(hù)罩保護(hù)設(shè)計(jì)可增強(qiáng)MEMS振膜的牢固度及產(chǎn)品使用可靠性，使產(chǎn)品適合各種嚴(yán)酷的使用環(huán)境，延長使用壽命，增強(qiáng)了 MEMS傳聲器的用戶體驗(yàn)。本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。以上對本發(fā)明所提供的一種MEMS傳聲器，進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種MEMS傳聲器,包括內(nèi)置于傳聲器外殼與印刷電路板連結(jié)形成的腔體中的集成電路芯片、MEMS芯片和設(shè)置于該MEMS芯片上的振膜，所述印刷電路板上設(shè)有音孔；所述集成電路芯片和MEMS芯片固定在所述印刷電路板上并通過金屬線實(shí)現(xiàn)三者電連接；其特征在于，還包括覆蓋在所述MEMS芯片上方的保護(hù)罩，所述保護(hù)罩的頂部與所述振膜保持一定距離，所述保護(hù)罩的底部與所述印刷電路板固定連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS傳聲器，其特征在于，所述保護(hù)罩的頂部與所述振膜的垂直距離不超過50微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS傳聲器，其特征在于，所述保護(hù)罩的頂部與所述振膜的垂直距離為10 30微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS傳聲器，其特征在于，所述保護(hù)罩采用金屬材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS傳聲器，其特征在于，所述保護(hù)罩采用非金屬材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的MEMS傳聲器,其特征在于,所述保護(hù)罩的頂部開設(shè)有一凹槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MEMS傳聲器，其特征在于，所述保護(hù)罩頂部的凹槽呈方形。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MEMS傳聲器，其特征在于，所述保護(hù)罩頂部的凹槽呈弧形。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的MEMS傳聲器，其特征在于，所述保護(hù)罩頂部的凹槽為開設(shè)有小孔洞的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種MEMS傳聲器，包括內(nèi)置于傳聲器外殼與印刷電路板連結(jié)形成的腔體中的集成電路芯片、MEMS芯片和設(shè)置于該MEMS芯片上的振膜，印刷電路板上設(shè)有音孔；上述集成電路芯片和MEMS芯片固定在印刷電路板上并通過金屬線實(shí)現(xiàn)三者電連接；還包括覆蓋在上述MEMS芯片上方的保護(hù)罩，保護(hù)罩的頂部與振膜保持一定距離，保護(hù)罩的底部與上述印刷電路板固定連接。本發(fā)明采用固定在印刷電路板上的保護(hù)罩，覆蓋于MEMS芯片上方，能夠簡單有效地保護(hù)MEMS芯片，減少M(fèi)EMS芯片振膜的破損風(fēng)險(xiǎn)，提高M(jìn)EMS傳聲器的可靠性，延長MEMS傳聲器的使用壽命。
文檔編號H04R19/04GK102932721SQ20121044058
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者萬景明 申請人:山東共達(dá)電聲股份有限公司