专利名称：一种mems麦克风及其封装方法
技术领域：
本发明涉及MEMS麦克风技术领域，尤其涉及一种MEMS麦克风的结构及其封装方法。
背景技术：
近年来，利用MEMS (微机电系统)工艺集成的MEMS麦克风开始被批量应用到手机、笔记本等电子产品中，这种MEMS麦克风的耐高温效果好，可以经受住SMT工艺的高温考验，因此受到大部分麦克风生产商的青睐。常用的MEMS麦克风产品一般是利用一个线路板和一个外壳构成一个腔体从而成为MEMS麦克风的封装，在线路板的外表面上可以设置焊盘，用于固定MEMS麦克风并且电连接到外部电路，在腔体的内部安装有MEMS声学芯片和ASIC(特殊应用集成电路)芯片。另外，在MEMS麦克风的封装上还设置有贯穿腔体内外且用于接收外界声音信号的声孔。基于MEMS麦克风的声学性能以及安装需要，近年来MEMS麦克风也出现了多种不同的封装结构，以满足不同电子产品对元器件的贴装需求。例如申请号为2007100385 . 0的中国专利就公开了一种MEMS麦克风封装结构，这种封装结构采用两个平面的线路板以及设置在两个平面线路板之间的一个中部镂空的线路板框架形成MEMS麦克风封装的空腔，在空腔内部的一个线路板表面上安装MEMS声学芯片，在空腔内部的另一个线路板表面上安装ASIC芯片，并且在线路板框架内部设置有电路导通，以实现MEMS声学芯片和ASIC芯片不安装于同一线路板平面上的设计要求，从而使MEMS麦克风能够多表面灵活贴装。但是这种结构设计的封装工艺复杂、实现难度很大，两个平面线路板以及线路板框架的生产成本高昂，不符合电子产品对元器件成本降低的要求，不利于MEMS麦克风的市场推广，并且这种产品结构的可靠性也较差。鉴于此，需要一种成本低廉、可靠性强的MEMS麦克风。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种将MEMS声学芯片和ASIC芯片安装于不同线路板平面上的MEMS麦克风。根据本发明的一个方面，提供了一种MEMS麦克风，包括组成所述MEMS麦克风框架结构的线路板基板、中部镂空的线路板框架和盖子，以及设置于所述MEMS麦克风框架结构内部的MEMS声学芯片和ASIC芯片，其中，所述线路板基板和所述盖子分别固定安装于所述线路板框架的上下两个表面上；所述MEMS声学芯片和ASIC芯片分别设置于所述线路板基板和所述盖子上，设置于所述盖子上的芯片通过金属线与所述线路板框架电连接。根据本发明的另一方面，提供了一种用于封装上述MEMS麦克风的封装方法，包括如下步骤
(1)提供金属盖子和中部镂空的线路板框架，并将线路板框架和盖子固定安装形成所述MEMS麦克风的槽形外壳；(2)在所述槽形外壳内、盖子的表面上与声孔对应处固定安装MEMS声学芯片；(3)通过金属线将固定安装在所述盖子表面上的MEMS声学芯片与所述线路板框架电连接；(4)提供线路板基板，并在所述线路板基板上固定安装ASIC芯片；(5)将所述线路板基板安装有ASIC芯片的一面固定安装于所述线路板框架与所述盖子相对的另一面，并使所述ASIC芯片和所述MEMS声学芯片在MEMS封装内交错设置。利用上述根据本发明的MEMS麦克风及其封装方法，MEMS麦克风的MEMS声学芯片和ASIC芯片安装位置得到灵活调整，可以满足不同的设计需要，并且这种结构的MEMS麦克风制造成本低廉，结构可靠性良好；并且本发明提供的组装方法成本低廉。为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中图1是表示本发明MEMS麦克风实施例一的结构示意图；图2是表示本发明MEMS麦克风实施例二的结构示意图；图3 图5是表示本发明MEMS麦克风实施例二的封装示意图；图6是表示本发明实施例二两个MEMS麦克风单体分割前的结构示意图；图7是表示本发明MEMS麦克风实施例三的结构示意图。在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施例方式以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。为了使MEMS麦克风能够多表面灵活贴装，需要将MEMS声学芯片和ASIC芯片安装于不同线路板平面上，在此基础上，本发明为了达到不增加封装工艺难度而又降低MEMS麦克风生产成本的目的，采用中部镂空的线路板框架作为麦克风框架结构的中间层，从而将MEMS声学芯片的电极引出至MEMS声学芯片安装位置以外的区域。这样可以使得MEMS声学芯片不必安装于MEMS麦克风用于连接外部电路的基板上，可以实现MEMS声学芯片以及接受声音信号的声孔的安装位置灵活，满足不同电子产品的结构设计需要。下面将以三个具体实施例对本发明的具体技术方案进行详细地说明。实施例一图1是表示根据本发明的MEMS麦克风实施例一的结构示意图。如图1所示，本发明涉及的MEMS麦克风，包括组成MEMS麦克风框架结构的线路板基板1、线路板框架2和槽形盖子3，其中由中部镂空的线路板框架2和槽形盖子3结合构成MEMS麦克风的槽形外壳，线路板基板1和槽形盖子3分别固定安装于线路板框架2的上下两个表面上，槽形盖子3、线路板框架2以及线路板基板1组合构成MEMS麦克风的空腔结构。其中，槽形盖子3为金属材质。ASIC芯片和MEMS声学芯片分别设置在线路板基板1和槽形盖子3上，并且在设置MEMS声学芯片的框架结构(基板或槽形盖子)上还设置有与MEMS声学芯片相对应的声孔，设置在槽形盖子3上MEMS声学芯片或者ASIC芯片的电极通过金属线连接于线路板框架2上，进而通过线路板框架2与外部电路相连；设置在线路板基板1上的芯片直接通过线路板基板1与外部电路相连。在将MEMS麦克风应用到手机等电子设备时，一般来说，将MEMS麦克风设置在非线路板的盖子上、然后与手机外壳的声孔对应贴装会获得更好的语音采集效果，因此，在本发明的具体实施方式
中，以将MEMS声学芯片设置在盖子3上、将ASIC芯片设置在线路板基板1上作为示例进行说明，但这种示例性说明并不影响本发明中芯片另一种设置方式的应用可行性。在本实施例一中，在MEMS麦克风空腔内部的线路板基板1表面上安装有ASIC芯片4，空腔内部的盖子3表面上安装有MEMS声学芯片5，MEMS声学芯片5的电极通过金属线51连接于线路板框架2上，并且在盖子3上对应安装MEMS声学芯片的位置设置有用于接收外界声音信号的声孔31。本发明实施例一的这种产品结构，因为线路板框架2的中部是镂空的，MEMS声学芯片5的电极可以通过金属线51方便的连接于线路板框架2上，然后通过线路板框架2电连接到线路板基板1，从而在线路板基板1上实现和ASIC芯片4之间的电路连通。本发明这种设计结构不需要复杂的电路导通设计，却能够实现MEMS声学芯片5和ASIC芯片4安装位置的灵活性，满足不同MEMS麦克风产品的设计需要，并且这种结构的MEMS麦克风制造成本低廉，结构可靠性良好。本发明的MEMS麦克风可以在线路板基板1的外表面设置焊盘，通过焊盘安装于电
子广品上。本实施例一中的声孔31设置于盖子3上和MEMS声学芯片5对应的位置，这种设计的MEMS声学芯片5安装于一个低成本制作的金属盖子上，同时实现了声音信号从MEMS声学芯片5下方入声的效果。此外，本实施例一中的金属线51的一端连接于MEMS声学芯片5，另一端连接于线路板框架2远离MEMS声学芯片5的一面，这种设计可以便于金属线的固定连接。再者，本实施例一中的线路板基板1和线路板框架2之间通过导电胶或者焊锡膏6连接固定，这种设计可以使得线路板基板1和线路板框架2之间保证较好的电路连接，并且实现MEMS麦克风需要的电磁屏蔽效果。同样，在本实施例一中，盖子3和线路板框架2之间也通过导电胶或者焊锡膏7连接固定，这种设计可以使得盖子3和线路板框架2之间保证较好的电路连接，并且实现MEMS麦克风需要的电磁屏蔽效果。实施例二图2是表示本发明MEMS麦克风实施例二的结构示意图。
在上述实施例一的基础上，本发明还可以做出如图2所示的另一种改进，在图2所示的MEMS麦克风封装结构中，线路板基板1靠近金属线51的位置设置有用于容纳金属线51的凹陷11。凹陷11的设置可以便于金属线51的连接固定，使金属线51不会受到线路板基板1和线路板框架2封装的影响，并且在整体上降低MEMS麦克风的产品高度。并且，设置在线路板基板1上的ASIC芯片4 (或者MEMS声学芯片5)被设置在线路板基板1上远离凹陷11的一侧，这样就能够保证分布设置在盖子3和线路板基板1上的ASIC芯片和MEMS声学芯片在MEMS封装内交错设置，从而充分利用MEMS封装内的空间，降低MEMS麦克风产品的高度。图3至图5还表示了本实施例的封装过程中各封装阶段的产品结构示意图，具体包括以下步骤(1)提供金属盖子3 ；(2)提供中部镂空的线路板框架2 ；(3)将线路板框架2的一面固定安装于盖子3的一面形成如图3所示的槽形外壳；固定媒介可以选用导电胶或者焊锡膏；(4)在槽形外壳内、盖子3的表面上与声孔对应处固定安装MEMS声学芯片5 (如图4所示)；(5)提供多个金属线51 (电极为两个，至少需要两个金属线的连接)，将所述金属线51的两端分别连接MEMS声学芯片5的电极以及线路板框架2 (如图4所示)；(6)提供线路板基板1 ；(7)在线路板基板1上固定安装ASIC芯片4(如图5所示)；(8)将线路板基板1安装有ASIC芯片4的一面固定安装于线路板框架2与所述盖子3相对的另一面，并使ASIC芯片和MEMS声学芯片在MEMS封装内交错设置，以尽量降低MEMS麦克风的产品高度。本发明这种封装流程具备明显的工艺优势，各个步骤均属于业内常用的工艺，操作简单、可靠性好。声孔31可以被预先设置在金属盖子3或者线路板基板1上。此外，优选的方法是，在步骤(5)中，金属线的一端连接于线路板框架2的远离盖子3的一面，以便于操作。此外，优选的方法是，在步骤(6)中，线路板基板靠近所述金属线的位置预先设置有用于容纳所述金属线的凹陷，这样，在步骤(7)中，将ASIC芯片固定安装在线路板基板上远离所述凹陷的一侧，保证分布设置在盖子3和线路板基板1上的ASIC芯片和MEMS声学芯片在MEMS封装内交错设置，从而充分利用MEMS封装内的空间，降低MEMS麦克风产品的尚度。此外，优选的方法是，整个安装步骤可以采用矩阵式大批量安装，然后再进行分别切割的技术进行分离，例如图6是两个MEMS麦克风单体分割前的结构示意图。两个MEMS麦克风单体的线路板基板1和线路板框架2在安装过程中是一体的，通过连接筋12和21连接为同一零件，在上述步骤(1)至(8)中，都可以采用这种多个MEMS麦克风单元结构批量安装，然后沿连接筋12和21切割分离，从而形成多个MEMS麦克风单元，这种制造方法的准确性以及工作效率都有大幅度提高。实施例三
图7是表示本发明MEMS麦克风实施例三的结构示意图。在上述实施例一的基础上，本发明还可以做出如图7所示的另一种改进，在图7中，MEMS麦克风包括一个中部镂空的线路板框架2和一个平面的金属盖子3结合构成的槽形外壳，线路板框架2的一个表面固定安装于盖子3上，另一个表面固定安装于一个线路板基板1上，盖子3、线路板框架2以及线路板基板1构成MEMS麦克风的空腔结构，空腔内部的线路板基板1表面上安装有ASIC芯片4，空腔内部的盖子3表面上安装有MEMS声学芯片5，MEMS声学芯片5的电极通过金属线51连接于线路板框架2上，盖子3上设置有用于接收外界声音信号的声孔31。图7所示的这种MEMS麦克风产品结构，因为线路板框架2和金属盖子3构成一个槽形外壳，在该槽形外壳内安装MEMS声学芯片5 (或者ASIC芯片4)，并且将MEMS声学芯片5的电极通过金属线51连接到线路板框架2上形成一个组件；线路板基板1表面上安装有ASIC芯片4 (或者MEMS声学芯片幻形成另外一个组件，然后将两个组件封装在一起。实施例三的这种设计不需要复杂的电路导通设计，却能够实现MEMS声学芯片5和ASIC芯片4安装位置的灵活性，满足不同的设计需要，并且这种结构的MEMS麦克风制造成本低廉，结构可靠性良好。同样，本发明实施例三所提供的MEMS麦克风可以在线路板基板1的外表面设置焊盘，通过焊盘安装于电子产品上。虽然上面参照附图以示例的方式针对本发明提供的MEMS麦克风的具体结构和封装方法进行了描述，但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的MEMS麦克风的具体结构和封装方法，本领域技术人员可以在上述实施方式的基础上进行各种改进和变形，而这些改进和变形，都应当落在本发明的保护范围内，本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是为了更好的解释本发明的目的，并非对本发明的限制，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。
权利要求
1.一种MEMS麦克风，包括组成所述MEMS麦克风框架结构的线路板基板、中部镂空的线路板框架和盖子，以及设置于所述MEMS麦克风框架结构内部的MEMS声学芯片和ASIC芯片，其中，所述线路板基板和所述盖子分别固定安装于所述线路板框架的上下两个表面上；所述MEMS声学芯片和ASIC芯片分别设置于所述线路板基板和所述盖子上，设置于所述盖子上的芯片通过金属线与所述线路板框架电连接。
2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其中，在与设置所述MEMS声学芯片的框架结构的对应位置设置有声孔。
3.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其中，所述金属线的一端连接于所述MEMS声学芯片，所述金属线的另一端连接于所述线路板框架远离所述盖子的一面。
4.如权利要求3所述的MEMS麦克风，其中，在所述线路板基板靠近所述金属线的位置设置有用于容纳所述金属线的凹陷。
5.如权利要求4所述的MEMS麦克风，其中，设置于所述线路板基板上的MEMS声学芯片或者ASIC芯片被设置在所述线路板基板上远离所述凹陷的一侧。
6.如权利要求1 5中任一项所述的MEMS麦克风，其中，所述MEMS声学芯片设置于所述盖子上。
7.如权利要求1 5中任一项所述的MEMS麦克风，其中，所述线路板基板和所述线路板框架之间以及所述盖子和所述线路板框架之间通过导电胶或者焊锡膏固定连接。
8.如权利要求1 5中任一项所述的MEMS麦克风，其中，所述盖子为槽形金属盖子或者平面金属板。
9.一种MEMS麦克风的封装方法，用于封装如权利要求1 6中任一项所述的MEMS麦克风，包括如下步骤(1)提供金属盖子和中部镂空的线路板框架，并将线路板框架和盖子固定安装形成所述MEMS麦克风的槽形外壳；(2)在所述槽形外壳内、盖子的表面上与声孔对应处固定安装MEMS声学芯片；(3)通过金属线将固定安装在所述盖子表面上的MEMS声学芯片与所述线路板框架电连接；(4)提供线路板基板，并在所述线路板基板上固定安装ASIC芯片；(5)将所述线路板基板安装有ASIC芯片的一面固定安装于所述线路板框架与所述盖子相对的另一面，并使所述ASIC芯片和所述MEMS声学芯片在MEMS封装内交错设置。
10.如权利要求9所述的MEMS麦克风的封装方法，其中，在所述步骤(3)中，所述金属线与所述线路板框架相连的一端连接于所述线路板框架的远离所述盖子的一面。
11.如权利要求9所述的MEMS麦克风的封装方法，其中，在所述步骤(4)的在所述线路板基板上固定安装ASIC芯片之前，还包括在所述线路板基板一端靠近所述金属线的位置预先设置用于容纳所述金属线的凹陷。
12.按照权利要求11所述的MEMS麦克风封装方法，其中，在所述步骤中，将ASIC芯片固定安装在所述线路板基板上远离所述凹陷的一侧。
13.按照权利要求11所述的MEMS麦克风封装方法，其中，在步骤(1)至(5)中采用多个MEMS麦克风批量制作的方法，多个MEMS麦克风安装完毕后，进行切割分离。
全文摘要
本发明提供了一种MEMS麦克风及其封装方法，MEMS麦克风包括组成MEMS麦克风框架结构的线路板基板、中部镂空的线路板框架和盖子，以及设置于MEMS麦克风框架结构内部的MEMS声学芯片和ASIC芯片，其中，线路板基板和盖子分别固定安装于所述线路板框架的上下两个表面上；MEMS声学芯片和ASIC芯片分别设置于线路板基板和所述盖子上，设置于盖子上的芯片通过金属线与所述线路板框架电连接。利用本发明，MEMS麦克风的MEMS声学芯片和ASIC芯片安装位置得到灵活调整，可以满足不同的设计需要，并且这种结构的MEMS麦克风制造成本低廉，结构可靠性良好。
文档编号H04R19/04GK102595293SQ20111000469
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月11日 优先权日2011年1月11日
发明者宋青林, 庞胜利, 谷芳辉 申请人:歌尔声学股份有限公司