一种扩大后腔的硅电容麦克风制造技术

本实用新型专利技术提供了一种扩大后腔的硅电容麦克风，所述的硅电容麦克风包括：一块基板和一个外壳组成封装结构，封装结构内部设有垫片，或者基板、垫片、外壳一起构成封装结构；在外壳上设置有声孔；所述封装结构内部设置有集成电路和自带声腔的微机械敏感结构；所述垫片上设有两个开孔，分别与外壳上的声孔和敏感结构的声腔相连接；所述基板上设有导气槽；所述垫片在固定到基板上后，其下方与基板将导气槽形成连通空间，使垫片上的两个开孔相互连通；所获得的后腔容积大于敏感结构自带声腔的容积。采用本实用新型专利技术的结构，可以在保证整体结构的可靠性前提下，有效的扩大麦克风的后腔，同时保持硅电容麦克风原有的外观、封装尺寸和后续工艺实现方式。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种麦克风，特别是一种扩大后腔的封装结构的硅电容麦克风。
技术介绍
微机电(MEMS micro-electro-mechanical system)系统因其体积小、适于表面贴装等优点而被广泛用于消费电子和一些高端电子产品，例如:手机、MP3、录音笔、汽车电子等。一般地，MEMS系统在最前端包含将其他物理信号转化为电信号的微机械的敏感结构，或在最后端包含将电信号转化为其他物理信号的微机械结构执行器。微机械的敏感结构在MEMS系统中起到电信号与其他物理信号的转换接口作用。为满足人民群众日益增长的物质文化需求，MEMS系统的体积、成本、灵敏度、线性度等指标也在不断地优化提高。在相关优化技术方案中，不乏众多努力，试图通过对后腔(“后腔(Back Volume)”为行内术语，指声波遇到敏感结构后，敏感部后方的空间)予以增加，这样可以使硅电容麦克风的灵敏度更高，频响曲线更好。然而，现行的诸多的技术方案中，许多运用传统机械加工技术实现的结构，其实现方式受传统工艺限制，未能在保持硅电容麦克风原有的外观、封装和成本特点的基础上实现较优的增大后腔效果。例如美国专利US8705776B2，通过在敏感结构下方设置一个凸盖来构造声孔到敏感结构之间的传声路径，这种方案可以很简便地通过冲压工艺实现，但是凸盖下方没有设置支撑结构，使得凸盖上在贴装敏感结构后可能受装配力作用发生变形，后续工艺中无法保证基板和凸盖同时与外壳可靠地相接触；凸盖下方的前腔(“前腔”为行内术语，指声波进入封装体直到遇到敏感结构前，敏感部前方的空间)占据容积过大，使得后腔容积较小，不但使扩大后腔的效果不能达到最优，也存在前腔体积和形状影响麦克风频响曲线的问题；凸盖下方的前腔空间过大也不能有效地起到防尘的作用，在原方案中只能通过将凸盖与外壳的声孔相接处的开孔改为多个小孔来解决，这种做法使得麦克风蒙受了灵敏度的损失。根据麦克风的声孔设置位置，其封装分为声孔设置在外壳上(行内根据声孔设置在外壳上部或侧部，分别称为“前进音”、“侧进音”)和设置在基板上(因这种封装使声孔直接与敏感结构自带声腔相连接，行内称为“零高度”)的两大类。也有的专利，虽然实现了较优的增大后腔的效果，在前进音、侧进音这类封装的麦克风中取得了较好的优化，但是其敏感结构进音方向与零高度封装使用的敏感结构相反，造成声音敏感方向、过载保护方向相反，使得两种封装的集成电路或敏感结构不能兼容。中国专利CN101026902、CN201138866，利用基板制作上盖板，将敏感结构固定在上盖板上，并通过基板或其他导电材料将电气信号传导向下方基板，组成与“前进音”相似的封装结构，虽然起到了较优的增大后腔效果，但利用基板构成的外壳，且将微弱电信号在封装壳内上下传递，其力学强度、电磁屏蔽、工艺可行性与加工成本，均与传统意义上的使用金属外壳的娃电容麦克风相差甚远。此外由于材料强度所限，基板厚度一般大于金属外壳，故这种方案在产品小型化的尺寸要求下会在厚度方向上受到较大压力。中国CN101677423、CN202019450U是另一类典型的“双外壳”技术方案，是先封装一个较小的零高度封装，再将这个封装封入另一个较大的前进音封装，并在大封装与小封装之间构造传声路径。在产品小型化的尺寸要求下，这种方案在尺寸上受到的压力是显然的。本技术的提出，在保证整体结构的可靠性前提下，有效地扩大麦克风的后腔，同时保持硅电容麦克风原有的外观、封装尺寸和后续工艺实现方式，使得前进音封装与零高度封装的集成电路和敏感结构芯片能兼容的同时，避免了在封装中将微弱电信号上下传递而面临的信号传递可靠性和干扰风险。
技术实现思路
本技术提供了一种扩大后腔的硅电容麦克风，能结合新的机械制造技术，通过将微机械的敏感结构下方与外壳上声孔相连的方式，将封装内部其他空间设置为麦克风的后腔，在保证整体结构可靠性、小封装、低成本的前提下，较优地扩大了敏感结构的后腔，从而提尚娃电容麦克风的极限灵敏度。为解决上述问题，本技术采用的技术方案是:—种扩大后腔的娃电容麦克风，它包括:基板、外壳及垫片；所述外壳上设置有声孔；所述垫片设于所述基板与所述外壳之间，所述垫片包括外围框架和薄片，所述基板、所述外壳和所述垫片的外围框架一起构成封装结构；所述封装结构内部在所述基板上方设置有集成电路和自带声腔的微机械敏感结构；其中所述集成电路设在所述基板上，所述敏感结构与所述基板间隔有所述薄片；所述垫片上至少设有两个开孔，该两个开孔分别与所述外壳上的声孔和所述敏感结构的声腔相连；所述基板上设有导气槽；所述的垫片在固定到所述基板上后，其下方与所述基板将所述导气槽形成连通空间，使所述垫片上的两个开孔相互连通；所获得的后腔容积大于敏感结构自带声腔的容积。或者该扩大后腔的娃电容麦克风，包括:基板、外壳和垫片，所述基板和所述外壳组成封装结构，所述垫片设在所述封装结构内部；所述外壳上设置有声孔；所述封装结构内部基板上方设置有集成电路和自带声腔的微机械敏感结构，所述敏感结构与所述基板间隔有所述垫片；所述垫片上设有两个开孔，该两个开孔分别与所述外壳上的声孔和所述敏感结构的自带声腔相连接；所述基板上设有导气槽；所述垫片在固定到基板上后，其下方与所述基板将所示导气槽形成连通空间，使所述垫片上的该两个开孔相互连通；所获得的后腔容积大于敏感结构自带声腔的容积。使用垫片的有益之处在于:相较如美国专利US8705776B2、中国专利CN201383873Y的其他增大或扩大后腔的方案而言，垫片可以使得前腔容积占据封装体内部体积尽量少的部分，从而为后腔留出更多空间。优选的扩大后腔的硅电容麦克风，其中所述的垫片，其剖面为台阶形。为使垫片占据封装体内部体积尽量少的部分，一般设置其形状时以最少体积、便于加工、有效隔绝前腔与后腔、保证力学强度为原则。这样，垫片可根据实际封装的需要设置成各种形状，如台阶形，是兼顾垫片体积与加工可行性的较优选择。优选的扩大后腔的硅电容麦克风，其中所述的垫片，其材料为金属，可通过金属腐蚀或三维打印工艺制成。选用金属材料制作垫片是为了优化总体封装电磁屏蔽的效果。相较如美国专利US8705776B2的增大或隔离前腔的结构而言，一般采用传统的冲压加工方式实现。这样的加工方式虽然能保证较低的成本和加工便利，但美国专利US8705776B2的方案中的隔离结构占据了较大的封装内部空间，影响了扩大后腔的效果。通过金属腐蚀或三维打印工艺，可以以与相当甚至低于冲压加工等传统加工方式的成本，来实现如台阶形等传统加工方式难以实现的结构，从而获得较优的扩大后腔的效果。优选的扩大后腔的硅电容麦克风，其中所述的垫片开孔与外壳声孔之间的连接，可以通过设置垫片与外壳连接处的局部形状尺寸相匹配(保证垫片与外壳密切配合使垫片上的开孔及外壳上的声孔与封装结构的后腔隔绝)来实现，也可以通过在垫片与外壳之间设置连接件实现，其中所述的连接件可与外壳或垫片连为一体一同制备。在具体实施时，可根据外壳制作、垫片制作以及连接件制作的具体尺寸精度和安装尺寸精度来确定。所述连接件可以是中空的或非中空的。优选的扩大后腔的娃电容麦克风优选的扩大后腔的娃电容麦克风，其中所述的导气槽，内部留有与垫片直接相接触的支撑部。这本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩大后腔的硅电容麦克风，其特征在于，包括：基板、外壳、垫片；所述外壳上设置有声孔；所述垫片设于所述基板与所述外壳之间，所述垫片包括外围框架和薄片，所述基板、所述外壳和所述垫片的外围框架一起构成封装结构；所述封装结构内部在所述基板上方设置有集成电路和自带声腔的微机械敏感结构，所述集成电路设在所述基板上，所述敏感结构与所述基板间隔有所述薄片；所述垫片上至少设有两个开孔，该两个开孔分别与所述外壳上的声孔和所述敏感结构的声腔相连；所述基板上设有导气槽；所述垫片固定到基板上后，其下方与所述基板将所述导气槽的形成连通空间，使所述垫片上的该两个开孔相互连通。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：万蔡辛，杨少军，
申请(专利权)人：北京卓锐微技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11