一种麦克风结构及电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及麦克风技术领域，更为具体的说涉及一种麦克风结构及电子设备。


背景技术：

2.麦克风是一种将声压信号最终转换为电信号的压力传感器，使用微机电工艺技术制造的小型麦克风称为mems(micro-electro-mechanical system)麦克风或微麦克风。mems麦克风芯片一般包括衬底、振膜以及背极板。其中的振膜、背极板是mems麦克风芯片中的重要部件，振膜、背极板平行且间隔设置，两者构成平板电容的两个电极板，振膜用于在声波的作用下振动，导致背极板和振膜之间的相对距离发生变化，从而使得平板电容的电容值发生变化，电容值的变化经外围电路转化成电信号，实现声电的转换。
3.在麦克风的实际应用中，受到外部电磁场的干扰是难以避免的，电磁干扰严重影响麦克风封装结构的内部麦克风芯片的性能。常用技术的麦克风封装结构中，通常是将金属外壳直接焊接在电路板上的线路层，如图1所示，图1中的mems麦克风直接焊接在线路板顶层的线路层上，而且，在焊接过程中，常规会使用含有助焊剂的锡膏，比较容易会出现金属壳内部爬锡碰到mems麦克风芯片，从而影响到mems麦克风芯片的性能，并且在封装过程中使用到的助焊剂由于受热不均或者由于温度的变化速率过快易导致迸溅，会污染mems麦克风芯片的表面，从而影响到mems麦克风芯片的性能。
4.因此，需要对现有技术进行改进。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种麦克风结构及电子设备。
6.本实用新型的目的采用以下技术方案实现：
7.根据本实用新型的一方面，提供一种麦克风结构，所述麦克风结构包括具有环形开口部的壳体、基板、以及声电转换组件，所述壳体和所述基板形成腔体，所述声电转换组件与所述基板朝向所述壳体的一侧表面固定连接并且位于所述腔体内，其中，所述基板上设置有环形凹陷结构，所述壳体的所述环形开口部位于所述环形凹陷结构内并与所述环形凹陷结构的底部通过连接剂固定连接，所述环形凹陷结构的深度大于所述连接剂的厚度。
8.可选地，所述环形凹陷结构的底部为裸露的金属层，并且所述连接剂是焊接剂，所述环形开口部通过所述焊接剂与所述金属层固定连接。
9.可选地，所述环形凹陷结构是环形槽或者环形下沉凸台。
10.可选地，所述金属层为接地层。
11.可选地，所述基板包括在厚度方向上间隔开的多个金属层，所述多个金属层包括距所述声电转换组件的距离最小的第一个金属层，以及剩余的至少一个非第一个金属层，所述环形凹陷结构的底部是所述至少一个非第一个金属层中的一个金属层的一部分。
12.可选地，所述多个金属层包含多个非第一个金属层，并且所述多个非第一个金属层中的两个相邻的非第一个金属层之间设置有电介质层，以构成埋置电容。
13.可选地，所述环形凹陷结构的底部是构成所述埋置电容的两个非第一个金属层中的一个用于接地的金属层的一部分。
14.可选地，所述焊接剂的材料包括锡。
15.可选地，所述壳体或者所述基板上设置有声孔，所述声电转换组件的声波接收区域与所述声孔相对应。
16.根据本实用新型的另一方面，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的任意实施例所述的麦克风结构。
17.本实用新型所提供的麦克风结构及电子设备能够显著提高麦克风产品的屏蔽性能的同时降低壳体内爬锡至mems芯片和助焊剂迸溅的可能性，提升了麦克风产品的可靠性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。
19.图1是现有技术中提供的一种麦克风结构的示意图；
20.图2是本实用新型实施例提供的一种麦克风结构的示意图；
21.图3是图2中的a处的放大结构示意图；
22.图4a是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图；
23.图4b是图4a中基板的多层结构示意图；
24.图5是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图；
25.图6是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图；
26.图7是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图；
27.图8是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图；
28.图9是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图；
29.图10是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图。
具体实施方式
30.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.本实用新型实施例提供了一种麦克风结构，是mems麦克风的核心部件，能够应用于具有声音采集功能的电子设备中，比如智能手机、平板电脑、录音笔、助听器、车载设备等。本实用新型实施例不限于上述应用场景。
33.实施例一
34.图2是本实用新型实施例提供的一种麦克风结构的示意图，图3是图2中的a处的放大结构示意图。
35.请参阅图2-图3所示，本实用新型实施例提供了一种麦克风结构100包括具有环形开口部12的壳体10、基板60、以及声电转换组件40，所述壳体10和所述基板60形成腔体101，所述声电转换组件40与所述基板60朝向所述壳体10的一侧表面固定连接并且位于所述腔体101内，其中，所述基板60上设置有环形凹陷结构80，所述壳体10的所述环形开口部12位于所述环形凹陷结构80内并与所述环形凹陷结构80的底部通过连接剂50固定连接，所述环形凹陷结构80的深度h1大于所述连接剂50的厚度h2。
36.具体地，所述声电转换组件40包括用于声电转换的mems芯片20和用于信号放大的asic(application specific integrated circuit，专用集成电路)芯片30。
37.示例性地，在本实用新型实施例中，基板60为pcb(printed circuit board，印制电路板)板。pcb板是电子元器件(例如mems器件和aeic器件)的支撑体，也是电子元器件电气相互连接的载体，例如，在pcb基板进行布铜设计以作为连接导线。
38.所述壳体10为金属壳体，该金属壳体固定在基板60上以形成腔体101，以屏蔽外界的电磁场干扰。一般地，为了能够将壳体10与基板60进行可靠地的连接，连接剂50厚度通常在0.05mm左右，并尽可能多地包覆至所述环形开口部12的侧壁上，使其更加结实牢固，以提高麦克风芯片的抗干扰能力及使用寿命，进而保证电子产品的质量。由于常用技术中，在壳体的焊接过程中，会存在壳体10内部爬锡碰到mems麦克风芯片的现象，故本发明采用在基板60朝向壳体10的一侧表面设置有下沉的环形凹陷结构80，所述环形凹陷结构80的深度h1大于所述连接剂50的厚度h2，以阻挡连接剂过量时溢出，从而能够解决壳体内部爬锡碰到mems芯片的问题以及锡膏在受热后溅出至mems芯片的表面的问题。
39.进一步地，环形凹陷结构80的底部为裸露的金属层63，并且所述连接剂50是焊接剂，所述环形开口部12通过所述焊接剂与所述金属层63固定连接。
40.示例性地，基板(pcb板)60基于多层布铜设计以作为连接导线的线路板，故该裸露的金属层63可以是裸露铜层。
41.示例性地，如图2-3所示，在本实施例中，所述环形凹陷结构80是环形槽81，当通过连接剂50对壳体10和基板60进行连接时，将多余的连接剂50填充至环形槽81内，以防止连接剂50的溢出。
42.可选地，所述焊接剂是含有助焊剂的锡膏。
43.优选地，裸露金属层63为接地层(gnd)，即将壳体10直接焊接在基板60中的地层上，利用壳体10和地层形成完整的屏蔽腔体。相比于现有技术，能够提高mems麦克风的屏蔽性能。
44.可选地，所述基板60包括在厚度方向上间隔开的多个金属层63，所述多个金属层63包括距离所述声电转换组件40最近的第一个金属层63，以及剩余的至少一个非第一个金属层63，所述环形凹陷结构(80)的底部是所述至少一个非第一个金属层63中的一个金属层
63的一部分。
45.所述基板60包括在其厚度方向上层叠设置的：线路层、基材层以及位于其表面的油墨层，通常基板60对应的线路层的层数越多，其相应的厚度也越厚，一般厚度介于0.25mm至1.0mm之间。其中，在油墨层中还设置有阻焊剂，油墨层的厚度可以根据实际需要设置得相对厚或者薄；基材层的厚度一般为0.02mm左右；而金属层的厚度相对较薄，数量级为μm量级；一基材层与一油墨层的厚度之和可约0.04mm左右。故，当连接剂50厚度h2在0.05mm左右，若要满足所述环形凹陷结构80的深度h1大于所述连接剂50的厚度h2，则至少要将环形凹陷结构80的底部位于第二个金属层之中(从基板60面向壳体10的表面指向基板背离壳体10的表面的方向数)。在本实施例中，金属层可为2、4、6等多层铜箔设计，壳体10可以连接至基板60内部的距离所述声电转换组件40最近的第一个金属层63之后的任意一个非第一个金属层63，以降低壳体10内爬锡至mems芯片和助焊剂迸溅的可能性，同时增加了壳体10的屏蔽的有效面积，提升产品的抗rf辐射性能。此时，即使在环形凹陷结构80内的焊锡过多，与环形凹陷结构80底部的上一层金属层63短接，其电性能也不会受任何影响，原因是，在同一层金属层上，电源端、信号端、输出端等通过刻蚀单独形成，在每一层金属层上可以进行一些灵活的设置，并在每一层金属层中剩余部分的金属层可作为接地端使用，并且在上、下层金属层上，接地层、电源端、信号端、输出端等均通过内部金属通孔或盲孔进行上、下互连。
46.图4a是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图，图4b是图4a中基板的多层结构示意图。
47.可选地，如图4a-图4b所示，所述多个金属层63包含多个非第一个金属层63，并且所述多个非第一个金属层63中的两个相邻的非第一个金属层63之间设置有电介质层，以构成埋置电容90。该埋置电容90可以作为滤波电容连接在电源端、信号端进行滤波处理。
48.可选地，所述环形凹陷结构80的底部是构成所述埋置电容90的两个非第一个金属层63中的一个用于接地的金属层63的一部分。示例性地，例如图4b中的layer2，作为与壳体10焊接的层，该埋置电容90的上层为接地端(接地层)，layer3为埋置电容90的信号层，在其他实施例中，壳体10也可以焊接在该埋置电容90的上层(接地层)及其上各层均可。同时可将该埋置电容90的信号输出到对应的焊盘上。
49.相比于常用技术是将电容焊接至基板60(pcb板)表面的设计，即需要在基板60上多一道制作电容的工序，常用技术中将电容焊接在基板60的表面，一方面影响了基板60表面可以利用的有效面积，另一方面电容焊接的好坏也直接影响了器件的性能，并且电容还需要防止被异物刮蹭。因此，采用本实用新型的这种设置埋置电容方式，能够防止上述问题，并且有利于将麦克风器件的集成化、小型化，能够降低制造成本。
50.图5是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图。
51.可选地，如图5所示，针对此种麦克风100的结构，埋置电容90位于所述环形凹陷结构80的底部的上方，此时，埋置电容90的接地层可通过内部金属通孔或盲孔进行上、下互连至所述环形凹陷结构80的底部上的接地金属层63上。在此情形下，为了防止短路的情况，应当控制焊锡的用量，使得焊锡不能与该埋置电容90的下层金属层连接。
52.相比于图4a的方式，本实施例中将环形凹陷结构80的底部位于埋置电容90的下方，可以增加环形凹陷结构80的深度，进一步地拉高壳体的顶面距离连接剂(锡膏)的高度
差。
53.实施例二
54.图6是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图，图7、图8是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图。
55.如图6所示，示例性地，图6与图2的区别在于：所述环形凹陷结构80是环形下沉凸台82。该环形下沉凸台82为一开放性的槽结构，当通过连接剂50对壳体10和基板60进行连接时，即使使用的连接剂50过多也没有影响，原因是多余的连接剂50可以从环形下沉凸台82一侧流出，从而从根本上防止了连接剂50的溢出。
56.如图7、图8所示，示例性地，图7、图8与图4a、图5的区别在于：所述环形凹陷结构80是环形下沉凸台82。该环形下沉凸台82为一开放性的槽结构，当通过连接剂50对壳体10和基板60进行连接时，即使使用的连接剂50过多也没有影响，原因是多余的连接剂50可以从环形下沉凸台82一侧流出，从而从根本上防止了连接剂50的溢出。
57.实施例三
58.图9是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图，图10是本实用新型实施例提供的又一种麦克风结构的示意图。
59.如图9所示，示例性地，所述壳体10上设置有声孔70，所述声电转换组件40的声波接收区域与所述声孔70相对应。其中，所述声孔70为在厚度方向上贯通所述壳体60的通孔，此时，该麦克风结构为顶部开口式，该顶部开口式麦克风封装由于入声孔与焊盘不在同一面，因此适用于传统的麦克风安装。实际上，在本实施例中，声孔70还可以设置在壳体的任一位置。
60.如图10所示，示例性地，所述基板60上设置有声孔70，所述声电转换组件40的声波接收区域与所述声孔70相对应。其中，所述声孔70为在厚度方向上贯通所述基板60的通孔。所述声孔70的位置可以与声电转换组件40的声波接收区域可为mems芯片20的背腔相对应，以接收由外部传入的声音气流。此时，该麦克风结构为底部开口式，该底部开口式麦克风封装适合薄型产品设计，产品(mems麦克风)的所有组件都可以在基板60的入声端口的相对侧。通常，底部开口式封装麦克风比顶部开口式封装麦克风具有更宽的频率响应和更高的信噪比。
61.本实用新型还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述任一种麦克风结构。上述麦克风结构可应用于各种电子设备中，比如智能手机、平板电脑、录音笔、助听器、车载设备等。
62.因此，采用本实用新型实施例提供的麦克风结构及电子设备能够显著提高麦克风产品的屏蔽性能的同时降低壳体内爬锡至mems芯片和助焊剂迸溅的可能性，提升了麦克风产品的可靠性。
63.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。