一种MEMS麦克风的封装板及麦克风的制作方法

一种mems麦克风的封装板及麦克风
技术领域
1.本实用新型涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种mems麦克风的封装板及麦克风。


背景技术：

2.mems(micro
‑
electro
‑
mechanical system，微机电系统)麦克风是基于mems技术制造的麦克风，与传统麦克风相比，mems麦克风可以采用表面贴装工艺进行制造，能够承受很高的回流焊温度，容易与cmos(complementary metal
‑
oxide
‑
semiconductor，互补金属氧化物半导体)工艺及其它音频电路相集成，并具有改进的噪声消除性能与良好的rf(radio frequency，射频)及emi(electromagnetic interference，电磁干扰)抑制性能。mems目前已经大量使用在语音通话，智能语音交互等智能终端领域。
3.mems麦克风的信噪比(signal
‑
noise ratio，s/n)是一项重要指标，关系到拾音清晰度及算法降噪效果。s/n为麦克风的电信号与其中噪声之比，通常，信噪比越大，说明麦克风越安静，混在电信号里的噪声越小，就有更多的裕量来将需要的声音与不需要的噪声隔离开来，声音回放的音质量越高。在mems麦克风中，背腔体积是影响信噪比的一个重要因素，背腔体积越大，信噪比越小，反之越大。在现有的mems麦克风中，仅有芯片与封装板表面形成的空腔作为背腔，背腔体积极大的限制了信噪比的提高。
4.因此，希望能有一种新的mems麦克风的封装板及麦克风，能够克服上述问题。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种mems麦克风的封装板及麦克风，从而增大麦克风背腔的体积，从而提高麦克风的信噪比。
6.根据本实用新型的一方面，提供一种mems麦克风的封装板，所述封装板包括电路板；所述电路板上设置有第一凹槽；所述第一凹槽用于形成第一背腔。
7.优选地，所述封装板还包括盖板，与所述电路板相对设置，其中，所述盖板上设置有第二凹槽；所述第二凹槽与所述第一凹槽相连通，用于形成所述第一背腔。
8.优选地，所述盖板包括第一缺口，所述第一缺口用于走线。
9.优选地，所述盖板上设置有通孔，所述通孔与所述第一背腔相连通；所述盖板用于支撑所述mems麦克风的mems芯片。
10.优选地，所述第一凹槽和/或所述第二凹槽的形状包括选自圆柱形、长方体形、不规则形状中的至少一种。
11.优选地，所述电路板包括连接部，位于所述第一凹槽的侧面，用于所述盖板的连接，其中，所述第一凹槽的横截面积小于所述第二凹槽的横截面积。
12.根据本实用新型的另一方面，提供一种mems麦克风，包括如前所述的封装板；以及芯片，位于所述封装板上，并与所述封装板形成第二背腔，用于将声音信号转换为电信号，其中，所述第二背腔和所述第一背腔相连通。
13.优选地，所述mems麦克风还包括外壳，与所述封装板相连接；收音孔，位于所述外壳上，并贯穿所述外壳，用于所述声音信号的导入；asic芯片，与所述芯片电连接以接收所述电信号，并对所述电信号进行处理；键合线，分别与所述芯片和所述asic芯片相连接，用于所述电信号的传递；以及保护胶，位于所述asic芯片上，用于保护所述asic芯片。
14.优选地，所述第二背腔和所述第一背腔通过所述盖板上的通孔相连通。
15.优选地，所述芯片包括衬底和位于所述衬底上的振动膜和背极板；所述衬底上设置有开口，所述开口与所述振动膜形成凹槽；所述凹槽用于形成所述第二背腔。
16.根据本实用新型实施例的mems麦克风的封装板及麦克风，封装板上设置有用于增大背腔体积的第一凹槽，从而增大了背腔的体积，提高了麦克风的信噪比等性能。
17.根据本实用新型实施例的mems麦克风的封装板及麦克风，在与电路板相对设置的盖板上设置有用于增大背腔体积的第二凹槽，从而增大了背腔的体积，提高了麦克风的信噪比等性能。
18.根据本实用新型实施例的mems麦克风的封装板及麦克风，封装板中电路板上的第一凹槽与盖板上的第二凹槽相连通，以形成体积较大的第一背腔，从而提高麦克风的信噪比。
19.根据本实用新型实施例的mems麦克风的封装板及麦克风，封装板上设置有第一背腔和通孔，芯片与封装板形成第二背腔；第一背腔通过通孔与第二背腔相连通，形成体积较大的背腔，从而提高麦克风的信噪比。
附图说明
20.通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
21.图1示出了根据本实用新型实施例的mems麦克风的结构示意图；
22.图2示出了根据本实用新型实施例的封装板的结构示意图；
23.图3示出了根据本实用新型实施例的封装板的结构示意图；
24.图4示出了根据本实用新型实施例的背腔的结构示意图；
25.图5示出了根据本实用新型实施例的mems麦克风的结构示意图；
26.图6示出了根据本实用新型实施例的封装板的俯视示意图。
具体实施方式
27.以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。
28.下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。
29.应当理解，在描述部件的结构时，当将一层、一个区域称为位于另一层、另一个区域“上面”或“上方”时，可以指直接位于另一层、另一个区域上面，或者在其与另一层、另一
个区域之间还包含其它的层或区域。并且，如果将部件翻转，该一层、一个区域将位于另一层、另一个区域“下面”或“下方”。
30.图1示出了根据本实用新型实施例的mems麦克风的结构示意图。如图1所示，根据本实用新型实施例的mems麦克风包括封装板10、芯片20、外壳30、键合线40、收音孔50、asic芯片70、腔体80和背腔90。其中，背腔90包括第一背腔91和第二背腔92。
31.具体地讲，封装板10用于麦克风结构的封装，并提供第一背腔91。封装板10包括电路板。电路板例如为pcb(printed circuit board，印刷电路板)板或fpc(flexible printed circuit，柔性电路板)板。封装板10也可称为封装结构，或是称为pcba(printed circuit board assembly，装配印刷电路板)。
32.外壳30与封装板10相连接，以形成腔体80。腔体80用于容纳芯片20等器件。可选地，外壳30与封装板10和芯片20共同形成前腔。外壳30可以是金属外壳、陶瓷外壳、塑料外壳等。
33.芯片20位于封装板10上，并与封装板10形成第二背腔92，芯片20用于将声音信号转换为电信号。封装板10上设置有通孔，芯片20与封装板10连接后，第二背腔92和第一背腔91通过所述通孔连通。芯片20例如为sensor(传感器)芯片，能够将接收到的声音信号转换为电信号。芯片20例如包括振动膜和与振动膜相对设置的极板，振动膜与极板之间具有间隙，二者构成一个电容。在mems麦克风工作时，从声孔进入的声音引起振动膜振动，使振动膜与极板之间的间距发生改变，引起电容值的变化，进而使声音信号转换成电信号。芯片20也可以是其他种类的可以将声音信号转换为电信号的装置。
34.收音孔50位于外壳30上，并贯穿外壳30。收音孔50用于声音信号的导入。收音孔50的形状可以是圆形、方形、椭圆形等，数量可以是一个或多个。收音孔50可以设置在外壳30的任意位置上。优选地，收音孔50与芯片20(的振动膜)相对设置。
35.asic(application specific integrated circuit，特殊应用集成电路)芯片70与芯片20电连接以接收电信号，并对电信号进行处理。asic芯片70可以设置在不同的位置。可选地，asic芯片70设置在腔体80中。可选地，asic芯片70连接在封装板10上。可选地，asic芯片70为音频放大器芯片。可选地，如图1所示，asic芯片70位于盖板15上。
36.在本实用新型的可选实施例中，mems麦克风还包括保护胶。保护胶位于asic芯片70上，用于保护asic芯片70。保护胶例如位于asic芯片70的上表面，用于保护asic芯片70与键合线40的连接。保护胶例如为环氧胶。
37.本实用新型属于半导体元件技术领域，涉及到麦克风原材料及封装技术，特别涉及一种pcb(如下所述封装板)的结构和mems封装的结构。具体地，本设计涉及到一种麦克风封装过程中使用的pcb，该pcb有尽可能大的凹槽结构。进一步地，本技术还涉及到盖板，覆盖pcb凹槽并承载mems本体。优选地，盖板有尽可能大的凹槽结构。
38.图2示出了根据本实用新型实施例的封装板的结构示意图。如图2所示，根据本实用新型实施例的封装板10包括电路板11。电路板11上设置有第一凹槽12。第一凹槽12用于形成第一背腔91。
39.在本实用新型的可选实施例中，电路板11还包括凸台13。凸台13位于第一凹槽12的侧面，用于(电路板的)走线。可选地，在一块平整的电路板上，加工(切削)出第一凹槽12，第一凹槽12的侧面形成凸台13。可选地，第一凹槽12侧面未被切削的部分(高度高于第一凹
槽12的部分)即为凸台13。
40.在本实用新型的可选实施例中，第一凹槽通过钻孔或锣板工艺加工制得，第一凹槽可以为圆形、方形或不规则形状。优选地，为了更低的成本，第一凹槽可以选择圆形钻孔。
41.图3示出了根据本实用新型实施例的封装板的结构示意图。如图3所示，根据本实用新型实施例的封装板10包括电路板11和盖板14。
42.具体地讲，盖板14与电路板11相对设置。盖板14上设置有第二凹槽15；第二凹槽15与第一凹槽12相连通，(第二凹槽15)用于形成第一背腔91。可选地，电路板11位于封装板的底部。可选地，盖板14为不锈钢片或玻璃片，也可以是其他种类的材质。可选地，盖板14为带有通孔的碗装结构。
43.在本实用新型的可选实施例中，盖板14上设置有通孔16，通孔16与第一背腔91相连通。盖板14用于支撑mems麦克风的mems芯片。
44.在本实用新型的可选实施例中，第一凹槽12和/或第二凹槽15的形状包括选自圆柱形、长方体形、不规则形状中的至少一种。可选地，第一凹槽12和/或第二凹槽15的长、宽、深度、形状、体积等，均可根据实际的需求进行设置。
45.在本实用新型的可选实施例中，电路板11还包括连接部。连接部位于第一凹槽12的侧面，用于盖板14的连接。其中，第一凹槽12的横截面积小于第二凹槽15的横截面积。盖板14通过连接部连接在电路板11上，第一凹槽12和第二凹槽15的凹槽结构不重合。可选地，电路板11上的凸台13作为连接部。
46.在本实用新型的可选实施例中，盖板14上设置有盖板连接部。盖板连接部用于盖板14与电路板11的连接。可选地，在一块平整的板材上，加工(切削)处第二凹槽15，第二凹槽15的侧面形成盖板连接部。
47.本实用新型目的是增大mems的背腔体积，通过带第一凹槽的pcb和盖板(碗装不锈钢片或玻璃片)封装而成。盖板自带第二凹槽，罩在pcb的第一凹槽上。盖板上设置有通孔，与mems的背腔导通。pcb上的第一凹槽是为了增大背腔体积，第一凹槽在不影响走线的情况下尽可能大。盖板是为了进一步增大背腔并支撑mems芯片，其上面开孔(通孔)直径不能大于mems背腔内径。
48.根据本实用新型实施例的封装板，封装板上的电路板有尽可能大的凹槽结构，还涉及到一种不锈钢片或玻璃片设计，覆盖电路板凹槽并承载mems本体，能够进一步提升背腔体积。本技术通过对电路板(pcb)或封装板(封装结构)的设计，可以加大麦克风背腔的体积，从而提高麦克风的信噪比。
49.图4示出了根据本实用新型实施例的背腔的结构示意图。如图4所示，根据本实用新型实施例的背腔90包括第一背腔91和第二背腔92。
50.具体地讲，芯片20例如为mems芯片，包括衬底23、位于衬底23上的振动膜22和背极板21。衬底23上设置有开口，衬底23上的开口与振动膜22形成凹槽。所述凹槽用于形成第二背腔92。芯片与封装板连接后，(芯片上的凹槽与封装板)形成第二背腔92。
51.封装板包括电路板11和盖板14。封装板上设置有通孔16和第一背腔91。电路板11上的第一凹槽12和盖板14上的第二凹槽15相连通，共同形成第一背腔91。芯片与封装板相连接，并位于通孔16的上方。芯片与封装板连接后，第一背腔91和第二背腔92通过通孔16相连通，共同形成背腔90。可选地，芯片通过粘合剂固定在封装板对应位置，使第二背腔92位
于通孔16的上方。例如选择具有抗应力和缓冲作用的硅胶粘接封装板和芯片。
52.在本实用新型的可选实施例中，通孔16的数量为多个，用于连通第一背腔91和第二背腔92。可选地，多个通孔16在封装板上呈阵列分布。
53.图5示出了根据本实用新型实施例的mems麦克风的结构示意图。如图5所示，根据本实用新型实施例的mems麦克风包括电路板11、盖板14、芯片20、asic芯片70和外壳30。其中，盖板14上设置有通孔16。
54.具体地讲，封装板包括电路板11和盖板14，盖板14位于电路板11上。电路板11和盖板14相连接，电路板11上的第一凹槽和盖板14上的第二凹槽共同形成第一背腔。盖板14上设置有通孔16。芯片20位于盖板14上，并位于通孔16的上方。
55.asic芯片70位于盖板14一侧的电路板11上。
56.外壳30与封装板相连接，以形成腔体。腔体用于容纳芯片20等器件。
57.图6示出了根据本实用新型实施例的封装板的俯视示意图。如图6所示，根据本实用新型实施例的封装板包括电路板11、盖板14、芯片20、键合线40和asic芯片70。其中，盖板14上设置有第一缺口141。
58.具体地讲，盖板14上设置有第一缺口141。第一缺口141用于走线，即通过键合线40。可选地，盖板14为不锈钢片或玻璃片，其上设计有缺口避让(即第一缺口141)。缺口避让露出一部分pcb(电路板11)打线，使得pcb(电路板11)与盖板14上的asic芯片70电连接。
59.根据本实用新型实施例的mems麦克风例如采用如下方法制造，具体的制造方法包括以下步骤：
60.步骤s101：连接芯片与封装板，芯片与封装板形成第二背腔；
61.连接芯片与封装板，例如通过粘合剂将芯片固定在封装板上，芯片与封装板形成第二背腔。
62.在本发明的可选实施例中，将(sensor)芯片和音频放大器(asic)芯片通过粘合剂固定在pcb基板(封装板)对应位置，其中，sensor芯片粘接使用具有抗应力和缓冲作用的硅胶，音频放大器芯片粘接使用环氧胶。可选地，sensor芯片、音频放大器芯片以及封装(基)板之间通过键合线实现电气连接。
63.步骤s102：连接外壳与封装板。
64.连接外壳与封装板，例如在外壳和pcb基板之间使用锡膏通过smt技术贴装到pcb基板的焊环处。其中，封装板中设置有第一背腔；封装板上与芯片相对的位置处设置有通孔，第一背腔和第二背腔通过通孔相连通。
65.在本实用新型的可选实施例中，封装板包括电路板和盖板。封装板的制造方法包括：在板厂采用结合工艺将电路板和盖板连接在一起。
66.在本实用新型的可选实施例中，封装板包括电路板和盖板。封装板的制造方法包括：获取电路板和盖板(例如分别从供应商处采购电路板和盖板)，在封装厂采用smt(surface mounted technology，表面组装/贴装技术)等工艺结合在一起。
67.应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
68.依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。