專利名稱：微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝(MEMS MICROPHONE PACKAGE)。具體地說，本實(shí)用新型涉及如下的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝， 其中，利用將金屬殼體的端部彎曲來進(jìn)行箝位(clamping)的組裝工序， 使殼體接地在主板上，從而屏蔽噪音以保護(hù)微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng) 芯片，大大提高音質(zhì)，并節(jié)約制造成本。
背景技術(shù)：
典型的電容麥克風(fēng)包括膜片(diaphragm),該膜片在一側(cè)電極上 附著有柔軟的膜(membrane)，借助聲壓(acoustic pressure)進(jìn)行振 動；以及背板(back plate)，該背板借助間隔物與膜片保持一定間隔， 并與膜片相互對置。膜片和背板形成電容器的平行電極板，通過對兩個 電極板附加直流電壓或在任何一個電極板上形成駐極體(Electret)， 從而使兩個電極板之間具有電荷。這種典型的電容麥克風(fēng)由如下的巻曲 (curling)方式組裝在圓筒形殼體中依次層疊膜片和間隔物、第一基 座、背板、第二基座和安裝有電路的PCB之后，將殼體的端部向PCB側(cè) 折彎而箝位。
在組裝完畢的電容麥克風(fēng)組裝體中，當(dāng)膜片和背板之間的距離因外 部聲壓而變化時，電容器的電容發(fā)生變化，利用電路對該電容變化進(jìn)行 處理，從而提供基于聲壓變化的電信號。
通信產(chǎn)品中使用的電容麥克風(fēng)是利用高分子膜在背板上形成駐極體 的駐l及體電容麥克風(fēng)，這種駐極體電容麥克風(fēng)具有價格低的優(yōu)點(diǎn)，但是 實(shí)現(xiàn)小型化時受限制。因此，將如下的麥克風(fēng)芯片稱為硅電容麥克風(fēng)芯 片Oil icon condenser microphone chip) 或微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS:Micro Electro Mechanical System)麥克風(fēng)芯片，其中，為了麥克風(fēng)的超小型
化，在硅片中適用半導(dǎo)體制造技術(shù)和微機(jī)械加工(micromachining)技 術(shù)，以模(die)形態(tài)實(shí)現(xiàn)電容結(jié)構(gòu)。為了保護(hù)麥克風(fēng)芯片不受外部干擾， 應(yīng)對這種微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片(MEMS microphone chip)進(jìn)行封裝。
對微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)芯片進(jìn)行封裝的技術(shù)在2004年8月24 日公告的美國專利第6， 781， 231號"切斷環(huán)境和干涉的MEMS封裝 (MICROELECTROMECHANICAL SYSTEM PACKAGE WITH ENVIRONMENTAL AND INTERFERENCE SHIELD)"已有所公開。這種MEMS麥克風(fēng)封裝如圖1所示， 利用導(dǎo)電性粘合劑36將具有導(dǎo)電層或由導(dǎo)體構(gòu)成的殼體34附著于PCB 基板32上，形成外殼(housing)。參照圖l， PCB基板32上安裝有微機(jī) 電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片10和用于電驅(qū)動微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片10并進(jìn)行信 號處理的特定用途集成電路(ASIC: Application Specific Integrated Circuit )芯片20，形成有聲孔34a的殼體34利用粘合劑36附著于PCB 基板32上，從而保護(hù)內(nèi)部的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片10。
以往在對微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)芯片進(jìn)行封裝以制造微機(jī)電系 統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)芯片封裝時，在使用粘合劑將殼體附著于PCB基板上 或?qū)んw焊接在PCB基板上的方式存在如下問題在將麥克風(fēng)封裝安裝 在主板上時，外部噪音從殼體和主板之間流入到作為電介質(zhì)的PCB，切斷 外部噪音的屏蔽效果微弱。尤其是，最近比較流行的天線內(nèi)置型手機(jī)存 在如下問題因客觀條件致使天線位置離麥克風(fēng)位置很近，天線的RF雜 音易于流入到麥克風(fēng)，因此麥克風(fēng)的RF噪音屏蔽尤為重要，但以往的微 機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝不能滿足這種要求條件。
并且，對于使用粘合劑將殼體附著于PCB基板上或?qū)んw焊接到PCB 基板上的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)的封裝方式，與彎曲金屬殼體以將部件固定 于金屬殼體內(nèi)來組裝麥克風(fēng)的低成本的巻曲工序有所不同，上述微機(jī)電 系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝方式需要新的用于粘合或焊接的機(jī)械設(shè)備，從而存在在 構(gòu)筑新的制造流水線時費(fèi)用較多的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型是為了解決上述問題而提出的，本實(shí)用新型目的在于，
提供一種微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝，其中，在電容麥克風(fēng)組裝工序中，使 用將金屬殼體的端部彎曲以進(jìn)行箝位的巻曲工序，將麥克風(fēng)封裝安裝于 主板時，將微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的殼體直接附著于主板上，由此提高 噪音屏蔽特性，且無需添加制造設(shè)備，能夠以低成本制造。
典型的電容麥克風(fēng)形狀為圓形，而微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的形狀大
多為四邊形，以便在適用表面安裝技術(shù)(SMT)等來將麥克風(fēng)封裝安裝到 主板上的過程中，容易識別出方向。為圓形麥克^l時，容易執(zhí)行在殼體 內(nèi)插入多個部件之后將殼體的端部彎曲而進(jìn)行箝位的巻曲工序，但為四 邊形麥克風(fēng)時，棱角部分難以彎曲，因此以往的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝 只能采用使用粘合劑將殼體附著于PCB基板上或?qū)んw焊接到PCB基板 上的方式。
本實(shí)用新型的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝中，為了使四邊形麥克風(fēng)也能 夠進(jìn)行巻曲，在麥克風(fēng)的四邊形殼體端部設(shè)置切角，并使用支撐件，以 便在安裝有微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片的PCB與四邊形殼體之間形成空間。 這種本實(shí)用新型的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的特征在于，所述微機(jī)電系統(tǒng) 麥克風(fēng)封裝具備金屬殼體，該金屬殼體為一面開口的方筒形，以便能 夠?qū)⒍鄠€部件插入到內(nèi)部，并在開口側(cè)端部的棱角部進(jìn)行切角，以便容 易進(jìn)行巻曲；PCB基板，該P(yáng)CB基板上安裝有MEMS麥克風(fēng)芯片和ASIC 芯片，該P(yáng)CB基板插入在上述殼體中；以及支撐件，該支撐件用于支撐 上述PCB基板，以便在殼體與PCB基板之間形成空間。
上述殼體是一面開口的方筒形，對開口面的四個棱角進(jìn)行切角，以 防止巻曲時各面的端部與鄰接面的殼體端部相互重疊。并且為了使外部 聲音流入，在上述殼體的底表面或上述PCB基板之中的任何一個上形成 有聲孔。
而且，上述PCB基板的一面設(shè)置有MEMS麥克風(fēng)芯片和ASIC芯片等， 另一面的周邊部上形成有用于與上述殼體連接的導(dǎo)電圖案，同時在另一 面的中央形成有電源(Vdd)端子、輸出(OUTPUT)端子、接地(GND) 端子等連接端子。
并且，上述微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝另外還具備金屬網(wǎng)眼，該金屬網(wǎng)
眼用于防止異物通過上述殼體的聲孔進(jìn)入，并切斷噪音的流入。 實(shí)用新型效果
根據(jù)本實(shí)用新型，在采用將金屬殼體的端部彎曲以進(jìn)行箝位的巻曲
方式制造的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)封裝中，將麥克風(fēng)封裝安裝在主 板上時，將殼體的彎曲的端部直接連接到主板上，形成一種法拉第杯 (Faraday c叩)結(jié)構(gòu)，從而能夠屏蔽外部噪音進(jìn)入到內(nèi)部的微機(jī)電系統(tǒng)
麥克風(fēng)芯片，能夠大大改善音質(zhì)。
尤其是，將本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)封裝使用于通信應(yīng)用時，可提
高屏蔽噪音的性能，即使天線和麥克風(fēng)靠近，也能夠切斷天線的RF噪音 流入到天線，從而保持良好的音質(zhì)特性。
并且，根據(jù)本實(shí)用新型，在封裝微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片時，無需添 加制造設(shè)備，能夠以低成本制造，在進(jìn)行巻曲時，方筒形殼體的端部不 會與鄰接面的端部重疊而易于進(jìn)行巻曲作業(yè)，并且能夠借助支撐件防止 在巻曲作業(yè)中殼體的形狀發(fā)生變形。


圖1是示出現(xiàn)有的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的側(cè)截面圖。 圖2是將根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的一面切 開的立體圖。
圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的側(cè)截面圖。 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的仰視圖。 圖5是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝中使用的殼 體的立體圖。
圖6是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝中使用的支 撐件的立體圖。
圖7是將根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的一 面切開的立體圖。
圖8是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的側(cè)截 面圖。
附圖標(biāo)記說明
102:殼體
104:支撐件 10: MEMS麥克風(fēng)芯片 110:金屬網(wǎng)眼
106: PCB基板 20: ASIC芯片
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型以及通過本實(shí)用新型的實(shí)施而實(shí)現(xiàn)的技術(shù)課題將通過下 面說明的本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步加以明確。以下實(shí)施例只是為 了說明本實(shí)用新型而例示的，并不限定本實(shí)用新型的范圍。
圖2是將根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的一面切 開的立體圖。圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的 側(cè)截面圖。圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的仰 視圖。
如圖2至圖4所示，根據(jù)本實(shí)用新型的四邊形電容麥克風(fēng)由如下部 分構(gòu)成金屬殼體102，該金屬殼體102為一面開口的方筒形，以便能夠 將多個部件插入到內(nèi)部，并在開口側(cè)端部102c的棱角102b進(jìn)行切角
(chamfering),以便容易進(jìn)行巻曲；PCB基板106，該P(yáng)CB基板106上 安裝有MEMS麥克風(fēng)芯片10和ASIC芯片20，該P(yáng)CB基板106插入在殼 體102中；以及支撐件104，該支撐件104用于支撐上述PCB基板106， 以便在殼體102和PCB基板106之間形成空間。
本實(shí)用新型的麥克風(fēng)封裝中使用的金屬殼體102如圖5所示，為一 面開口的方筒形，對開口面的四個棱角102b進(jìn)行切角，以便在巻曲時防 止各面的端部102c和鄰接面的殼體端部102c相互重疊，而且殼體的底 表面上形成有聲孔102a。此時，根據(jù)電容麥克風(fēng)的聲音流入結(jié)構(gòu)，聲孔 102a也可以形成于PCB基板106上，而不是殼體102上。
并且，本實(shí)用新型的麥克風(fēng)封裝中使用的支撐件104如圖6所示， 為方環(huán)形，該支撐件104位于殼體102的底表面和PCB基板106之間， 在巻曲殼體端部102c時，支撐PCB基板106，并形成內(nèi)部空間。g卩，在 根據(jù)本實(shí)用新型的麥克風(fēng)封裝100中，巻曲時殼體的端部102c和鄰接面 的端部102c不重疊，而易于進(jìn)行巻曲作業(yè)，并且能夠借助支撐件104防 止在巻曲作業(yè)中殼體102的形狀變形。
并且，本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)封裝100中使用的PCB基板106的 一面安裝有MEMS麥克風(fēng)芯片10和ASIC芯片20等，另一面的周邊部上 形成有用于連接殼體102的導(dǎo)電圖案，并且在另一面的中央附近形成有 電源(VdcO端子、輸出(OUTPUT)端子、接地(GND)端子等連接端子 108。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中舉出了形成有四個連接端子108的例子， 但連接端子的數(shù)量根據(jù)需要形成為兩個以上即可。微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS) 麥克風(fēng)芯片10的結(jié)構(gòu)如下利用MEMS技術(shù)在硅片上形成背板之后，隔 著間隔物形成膜片。特定用途集成電路(ASIC)芯片20與MEMS麥克風(fēng) 芯片10相連，用于處理電信號，該ASIC芯片20由如下部分構(gòu)成電壓 泵，該電壓泵提供偏壓，使得微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)麥克風(fēng)芯片10作為電 容麥克風(fēng)動作；以及緩沖放大器，該緩沖放大器將通過MEMS麥克風(fēng)芯片 IO感應(yīng)的音頻電信號放大或阻抗(impedance)整合，通過連接端子108 提供到外部。并且，連接端子108為凸出結(jié)構(gòu)，以便容易表面安裝在主 板200上。
本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)封裝100通過如下方式完成組裝在一面 開口的方筒形金屬殼體102中插入方環(huán)形的支撐件104，將安裝有MEMS 麥克風(fēng)芯片10和ASIC芯片20的PCB基板106插入到支撐件104之上， 然后進(jìn)行將殼體的端部102c彎曲到PCB基板106側(cè)使之與導(dǎo)電圖案緊貼 的巻曲工序，從而完成組裝。
采用這種方式完成組裝的本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)封裝100如圖2 至圖4所示，殼體102內(nèi)插入有支撐件104，支撐件104支撐安裝有電路 部件的PCB基板106，以形成內(nèi)部空間，殼體的端部102c通過巻曲與PCB 基板106緊貼。
而且，本實(shí)用新型的MEMS麥克風(fēng)封裝100如圖3所示，利用表面安 裝技術(shù)(SMT)或焊接方式等安裝到主板200上，PCB基板106的連接端 子108與對應(yīng)的主板200的各墊片204連接，殼體的彎曲的端部102c與 主板200的接地圖案202連接，將麥克風(fēng)整體電屏蔽，形成一種法拉第
杯，由此能夠切斷外部噪音流入到麥克風(fēng)內(nèi)部。而且，將本實(shí)用新型的
麥克風(fēng)封裝100用于手機(jī)的情況下，即使天線與麥克風(fēng)接近，也能夠切 斷天線的RF噪音流入到天線，保持良好的音質(zhì)特性。
參照圖3，對于安裝于主板200上的麥克風(fēng)封裝100，當(dāng)從主板200 通過電源端子和接地端子供給電力時，由ASIC芯片20的電壓泵生成的 適當(dāng)?shù)钠珘菏┘拥轿C(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片10上，在微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯 片10的膜片和背板之間形成電荷。
當(dāng)外部聲壓通過殼體的聲孔102a流入到麥克風(fēng)100內(nèi)部時，微機(jī)電 系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片10的膜片振動，由此膜片和背板之間的電容變化，這種 電容的變化在ASIC芯片20的緩沖放大器中被放大為電信號，通過輸出 端子輸出到主板200。
圖7是將根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝的一 面切開的立體圖。圖8是根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克 風(fēng)封裝的側(cè)截面圖。
如圖7及圖8所示，根據(jù)本實(shí)用新型另一實(shí)施例的微機(jī)電系統(tǒng)麥克 風(fēng)封裝由如下部分構(gòu)成金屬殼體102，該金屬殼體102為一面開口的方 筒形，以便能夠?qū)⒍鄠€部件插入到內(nèi)部，并在開口側(cè)端部102c的棱角102b 部分進(jìn)行切角，以便容易進(jìn)行巻曲，并且在底表面形成有聲孔102a;金 屬網(wǎng)眼110，該金屬網(wǎng)眼110用于切斷異物通過聲孔102a流入到內(nèi)部； 支撐件104，該支撐件104用于支撐上述PCB基板106，以便在殼體102 和PCB基板106之間形成空間；以及PCB基板106，該P(yáng)CB基板106上 安裝有MEMS麥克風(fēng)芯片10和ASIC芯片20，該P(yáng)CB基板106插入在殼 體102中。
本實(shí)用新型另一實(shí)施例的MEMS麥克風(fēng)封裝在圖2所示的結(jié)構(gòu)上附加 了金屬網(wǎng)眼110，該金屬網(wǎng)眼110防止異物通過聲孔102a流入到內(nèi)部， 并切斷外部噪音流入。由此，進(jìn)一步提高屏蔽性能，即除了異物之外， 還能夠切斷RF噪音通過聲孔102a流入到內(nèi)部，從而特性進(jìn)一步有所提 高。
對于另一實(shí)施例的麥克風(fēng)封裝，除了附加金屬網(wǎng)眼110來切斷異物或RF噪音通過聲孔102a流入之外，與上述實(shí)施例相同。因此省略說明。 以上參照附圖所示的實(shí)施例說明了本實(shí)用新型，本領(lǐng)域的技術(shù)人員 應(yīng)該能夠理解可以由上述的本實(shí)用新型進(jìn)行各種變形或等價變換而得到 其它實(shí)施例。
權(quán)利要求1.一種微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝，其特征在于，該微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝具有金屬殼體，該金屬殼體為一面開口的方筒形，以便能夠?qū)⒍鄠€部件插入到內(nèi)部，并在開口側(cè)端部的棱角部分進(jìn)行切角，以便容易進(jìn)行卷曲；PCB基板，該P(yáng)CB基板上安裝有微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片和特定用途集成電路芯片，該P(yáng)CB基板插入在上述金屬殼體中；以及支撐件，該支撐件用于在卷曲過程中支撐上述PCB基板，以便在上述金屬殼體和上述PCB基板之間形成空間。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝，其特征在于， 上述金屬殼體為一面開口的方筒形，對開口面的四個棱角進(jìn)行切角，以防止巻曲時各面的端部與鄰接面的殼體端部相互重疊，并且在上述殼 體的底表面上形成有聲孔。 ;
3、根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝，其特征在于，該微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝還具有金屬網(wǎng)眼，該金屬網(wǎng)眼用于切斷異 物通過上述金屬殼體的聲孔進(jìn)入到內(nèi)部或切斷電磁波通過上述金屬殼體 的聲孔流入到內(nèi)部。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝，其特征在于；> 上述PCB基板的一面設(shè)置有上述微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片和上述特定用途集成電路芯片等，另一面的周邊部形成有用于與上述金屬殼體連接 的導(dǎo)電圖案，同時在上述另一面的中央附近形成有電源端子、輸出端子、 接地端子等連接端子。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝，其特征在于，; 上述微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片的結(jié)構(gòu)如下利用微機(jī)電系統(tǒng)技術(shù)在硅片上形成背板之后，隔著間隔物形成膜片；上述特定用途集成電路芯片由如下部分構(gòu)成電壓泵，該電壓泵提 供偏壓，使得上述微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片作為電容麥克風(fēng)動作；以及緩 沖放大器，該緩沖放大器將通過上述微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片感應(yīng)的音頻 電信號放大或阻抗整合，通過上述連接端子提供到外部。
專利摘要本實(shí)用新型涉及微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)封裝，金屬殼體內(nèi)插入安裝有微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片的PCB基板后利用將金屬殼體的端部彎曲進(jìn)行箝位的組裝工序，使殼體接地在主板上，從而屏蔽噪音以保護(hù)微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片，大大提高音質(zhì)并節(jié)約制造成本。該封裝為了能夠在四邊形麥克風(fēng)中進(jìn)行卷曲，對四邊形殼體端部進(jìn)行切角，并使用支撐件以在安裝有微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片的PCB與四邊形殼體之間形成空間。該封裝由如下構(gòu)成金屬殼體，其為一面開口的方筒形，以能將多個部件插入到內(nèi)部并在開口側(cè)端部的棱角部分進(jìn)行切角以容易卷曲；PCB基板，安裝有微機(jī)電系統(tǒng)麥克風(fēng)芯片和特定用途集成電路芯片，插入在殼體中；以及支撐件，其支撐PCB基板以在殼體與PCB基板之間形成空間。
文檔編號B81B7/00GK201195694SQ20082010555
公開日2009年2月18日 申請日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月18日
發(fā)明者宋清淡 申請人:寶星電子株式會社