專利名稱：一種硅麥克風(fēng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳聲器領(lǐng)域，特別是涉及具有腔體片結(jié)構(gòu)的硅麥克風(fēng)。
背景技術(shù)：
一支標(biāo)準(zhǔn)的電容麥克風(fēng)包含一個(gè)信號(hào)板和振動(dòng)膜。信號(hào)板粘在一個(gè)電極上，振動(dòng) 膜粘在另外一個(gè)電極上。信號(hào)板相對(duì)比較剛性并包含許多孔，以便于空氣在信號(hào)板與振動(dòng) 膜之間流動(dòng)。信號(hào)板與振動(dòng)膜構(gòu)成了電容器的平行的兩極。作用于振動(dòng)膜上的聲壓使其發(fā) 生偏斜，從而引起電容器電容的變化。電子電路則根據(jù)電容的變化產(chǎn)生電信號(hào)。隨著MEMS技術(shù)的發(fā)展，采用MEMS裝置(包括微型麥克風(fēng)和其他種類的傳感器)， 運(yùn)用了一系列用來(lái)制造微電子產(chǎn)品(如集成電路)的技術(shù)，使MEMS傳感器被應(yīng)用到包括助 聽器和移動(dòng)電話上的麥克風(fēng)，及應(yīng)用于車輛上的壓力傳感器。目前生產(chǎn)的硅麥克風(fēng)，都是由 電容部分和放大器部分構(gòu)成，如圖1所示，電容部分直接粘接于基板上，并與放大器芯片電 氣連接。電容部分的靈敏度以及放大器部分的靈敏度都是固定的，因此做出的麥克風(fēng)的靈 敏度也是固定的。目前狀況下，要調(diào)整硅麥克風(fēng)的靈敏度，要么調(diào)整電容芯片的靈敏度，要 么調(diào)整放大器的靈敏度，但就目前而言，兩者的調(diào)整都是很難的。在這種狀況下無(wú)法用簡(jiǎn)單 的辦法進(jìn)行靈敏度和頻率響應(yīng)曲線的調(diào)整。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，是提供一種具有更高性能的硅麥克風(fēng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)的硅 麥克風(fēng)中，電容芯片和放大器靈敏度難以調(diào)整的問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種硅麥克風(fēng)，包括外殼、基板、電容傳感器以及放 大器芯片；所述外殼上設(shè)置有音孔，并粘接在基板上罩住整個(gè)基板；所述電容傳感器為MEMS傳感器，其兩極由信號(hào)板和振動(dòng)膜構(gòu)成，兩極之間帶有空 隙，空隙之間的夾層由半導(dǎo)體材料制造，并電氣連接至放大器芯片和基板；其特征在于還包括一腔體片，所述MEMS傳感器的電容部分與腔體片相連，所述 腔體片與基板相粘接。上述技術(shù)方案中，所述電容傳感器為MEMS傳感器。上述技術(shù)方案中，所述腔體片多由半導(dǎo)體材料制成，優(yōu)選采用硅和鍺制成。 上述技術(shù)方案中，所述腔體片也可以由玻璃制成。上述技術(shù)方案中，所述腔體片上開有孔，該孔為MEMS傳感器提供了一個(gè)后腔，所 述腔體片上孔的大小約等于MEMS傳感器振動(dòng)膜的直徑。上述技術(shù)方案中，所述腔體片上也可以不開孔。上述技術(shù)方案中，所述基板可以是印刷電路板、陶瓷基板、半導(dǎo)體基板或柔性電路。上述技術(shù)方案中，所述外殼可以是沖壓鋼板或銅之類的金屬制成。[0016]本實(shí)用新型的有益效果在于通過(guò)增加一個(gè)簡(jiǎn)單的腔體片，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硅麥克 風(fēng)靈敏度和頻率響應(yīng)等參數(shù)的調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果更好。

圖1所示的是現(xiàn)有技術(shù)中硅麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2所示是本實(shí)用新型電容傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實(shí)用新型有孔腔體片的示意圖。圖4是本實(shí)用新型無(wú)孔腔體片的示意圖。圖5是本實(shí)用新型的整體截面圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做詳細(xì)闡述。本實(shí)用新型一種硅麥克風(fēng)，包括外殼1、基板2、電容傳感器3以及放大器芯片4 ；所述外殼上設(shè)置有音孔5，并粘接在基板2上罩住整個(gè)基板；所述電容傳感器3兩極由信號(hào)板6和振動(dòng)膜7構(gòu)成，兩極之間帶有空隙，空隙之間 的夾層由半導(dǎo)體材料制造，并電氣連接至放大器芯片4和基板2 ；還包括一腔體片8，所述電容傳感器3的電容部分與腔體片8相連，所述腔體片8 與基板2相粘接。本實(shí)用新型中的電容傳感器3為SEMS傳感器。如圖2所示。其中，信號(hào)板和振動(dòng) 膜部分是運(yùn)用集成電路生產(chǎn)工藝制造，構(gòu)成了平行板電容器的中間帶空隙的兩極，空隙之 間的夾層由半導(dǎo)體材料制造。電容傳感器3通過(guò)腔體片8被裝在基板2上。在腔體片8與基板2之間涂有膠粘 劑。腔體片2可以有兩種設(shè)計(jì)。一種如圖3所示，腔體片上開有孔9，該孔為MEMS傳感器提 供了一個(gè)后腔，此后腔在電聲器件上是一個(gè)聲學(xué)元件，后腔的大小及形狀影響聲音在腔體 內(nèi)的流動(dòng)，進(jìn)而影響硅麥克風(fēng)的靈敏度及響應(yīng)曲線。傳感器后腔的大小主要取決于腔體片 的深度和孔的大小。腔體片與基板的膠粘層的厚度也可能對(duì)其大小造成影響，后腔的大小 可能會(huì)影響傳感器的性能。例如，一支被用于麥克風(fēng)的傳感器，較大的后腔體，會(huì)降低在后 腔體里空氣的過(guò)度流動(dòng)幅度，提高麥克風(fēng)的靈敏度及信噪比，這也可能是存在于信號(hào)板和 振動(dòng)膜之間的空氣造成的結(jié)果。一般來(lái)說(shuō)，振動(dòng)膜對(duì)聲音做出反應(yīng)，擠壓、推動(dòng)空氣穿過(guò)信 號(hào)板上的孔。隨著空氣穿過(guò)孔洞阻力的增加，其對(duì)振動(dòng)膜的破壞作用也在增加，并伴隨著靈 敏度的下降。在信號(hào)板和振動(dòng)膜之間形成的空隙，與后腔的空間相互對(duì)應(yīng)。當(dāng)有外部壓力(或者聲壓)產(chǎn)生時(shí)，振動(dòng)膜7發(fā)生變動(dòng)，導(dǎo)致振動(dòng)膜7跟信號(hào)板6 之間的間距發(fā)生變化，由此導(dǎo)致兩者之間的電容量發(fā)生變化。而電容量的變化會(huì)轉(zhuǎn)化為一 個(gè)交變的電壓信號(hào)產(chǎn)生。這個(gè)交變的電壓信號(hào)就表征了輸入的外部壓力(或者聲壓)，這就 是電容傳感器的工作原理。腔體片還可以設(shè)計(jì)為如圖4所示的無(wú)孔型。這個(gè)時(shí)候它的作用也可能轉(zhuǎn)化，比如 它可以使電容傳感器與放大器芯片電氣連接的金線的形狀更加流暢，提高制造工藝的一致 性。此種腔體片也是用粘接材料粘接到基板的一端。粘接材料可以是RTV封口膠或其他種 類的柔韌膠，或其他合適的粘接材料。用其他芯片粘接材料將腔體片粘接到基板上，但是要
4保證與腔體片之間的連接的密封性。腔體片可能是半導(dǎo)體材料如硅，鍺等半導(dǎo)體材料或者其他材料。另外，腔體片也可 能由玻璃等適合的材料制成。制作該腔體片的材料應(yīng)能夠承受封裝半導(dǎo)體產(chǎn)品的可靠性溫 度(260°C以上)。腔體片的外形可以有多種形狀，如多邊形，圓形等。如圖5所示，MEMS傳感器及腔體片安裝在一個(gè)樣板組件上。這個(gè)組件成為一個(gè)基 板，這個(gè)基板可能是印刷電路板，陶瓷基板，半導(dǎo)體基板，柔性電路，或者其他種類的基板。 腔體片可能被封口膠粘結(jié)在基板上。封口膠可以是RTV硅封口膠、環(huán)氧膠及其他膠類物質(zhì)， 其他任何用來(lái)粘帖半導(dǎo)體芯片到基板上的方法都是有可能的。與如圖1所示的電容傳感器 直接與基板粘結(jié)在一起的系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)增加了后腔的設(shè)計(jì)。隨著后腔的變化，傳感器的 性能也隨之變化了，結(jié)合傳感器其他部分的設(shè)計(jì)來(lái)選擇腔體片的尺寸可以使不同的性能參 數(shù)達(dá)到最佳的數(shù)值。電容傳感器通過(guò)焊線把電氣連接到放大器芯片和基板上。另外一個(gè)或 多個(gè)電子部件都可以被粘接或電氣連接到基板上。用一個(gè)金屬外殼把傳感器等器件罩住， 外殼本身也粘接在基板上。在實(shí)用新型中，通過(guò)金屬外殼上的音孔5接收聲音信號(hào)進(jìn)入并 到達(dá)MEMS傳感器的縫隙，引起MEMS傳感器上電容的振動(dòng)膜變形。外殼可以由如沖壓鋼板 或銅之類的金屬制成，也可以由其他材料制成，本實(shí)用新型采用金屬外殼。外殼可以為傳感 器提供保護(hù)，并且用錫膏焊接到基板上。此種結(jié)構(gòu)可以避免電磁干擾和其他的信號(hào)干擾，不 排除其他的組件配置也可以有此作用。雖然我們描述的實(shí)例是電容傳感器，但是腔體片同樣可以被應(yīng)用于其他類型的傳 感器。如，壓電或壓阻式傳感器可能構(gòu)成振動(dòng)膜并應(yīng)用在后腔體技術(shù)上。后腔體的形狀和 尺寸也可能會(huì)影響壓電或壓阻式傳感器的性能。類似于與本發(fā)明一致的腔體片，可能會(huì)被 用來(lái)加強(qiáng)傳感器的性能。傳感器及應(yīng)用在本發(fā)明里的布局安排上有很多的優(yōu)勢(shì)。發(fā)明中的傳感器擁有易控 制的腔體片的調(diào)整的后腔體部分。對(duì)電聲產(chǎn)品，尤其是本實(shí)用新型來(lái)說(shuō)，后腔體布局和利用 腔體片調(diào)整的后腔體布局對(duì)產(chǎn)品的聲學(xué)特性十分重要，它會(huì)影響到靈敏度和頻率響應(yīng)。在 某些實(shí)例中，帶有腔體片的麥克風(fēng)的靈敏度一般會(huì)比沒有腔體片的麥克風(fēng)高。
權(quán)利要求一種硅麥克風(fēng)，包括外殼、基板、電容傳感器以及放大器芯片；所述外殼上設(shè)置有音孔，并粘接在基板上罩住整個(gè)基板；所述電容傳感器兩極由信號(hào)板和振動(dòng)膜構(gòu)成，兩極之間帶有空隙，空隙之間的夾層由半導(dǎo)體材料制造，并電氣連接至放大器芯片和基板；其特征在于還包括一腔體片，所述電容傳感器的電容部分與腔體片相連，所述腔體片與基板相粘接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅麥克風(fēng)，其特征在于所述電容傳感器為MEMS傳感o
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅麥克風(fēng)，其特征在于所述腔體片由硅或鍺半導(dǎo)體材 料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅麥克風(fēng)，其特征在于所述腔體片由玻璃材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅麥克風(fēng)，其特征在于所述腔體片上開有孔，該孔為 MEMS傳感器提供了一個(gè)后腔。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硅麥克風(fēng)，其特征在于所述腔體片上孔的大小等于 MEMS傳感器振動(dòng)膜的直徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅麥克風(fēng)，其特征在于所述腔體片上不開孔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅麥克風(fēng)，其特征在于所述基板可以是印刷電路板、陶 瓷基板、半導(dǎo)體基板或柔性電路。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硅麥克風(fēng)，其特征在于所述外殼可以是沖壓鋼板或銅 金屬制成。
專利摘要本實(shí)用新型是一種硅麥克風(fēng)，包括外殼、基板、電容傳感器以及放大器芯片；其具體結(jié)構(gòu)為外殼上設(shè)置有音孔，并粘接在基板上罩住整個(gè)基板；電容傳感器兩極由信號(hào)板和振動(dòng)膜構(gòu)成，兩極之間帶有空隙，空隙之間的夾層由半導(dǎo)體材料制造，并電氣連接至放大器芯片和基板；本實(shí)用新型一種硅麥克風(fēng)還包括一腔體片，所述電容傳感器的電容部分與腔體片相連，所述腔體片與基板相粘接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于通過(guò)增加一個(gè)簡(jiǎn)單的腔體片，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)硅麥克風(fēng)靈敏度和頻率響應(yīng)等參數(shù)的調(diào)整，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效果更好。
文檔編號(hào)H04R19/04GK201657309SQ20092029258
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
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