一種mems麥克風(fēng)的制作方法
【專利摘要】一種MEMS麥克風(fēng)，包括外殼和線路板構(gòu)成的封裝結(jié)構(gòu)，封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有ASIC芯片和MEMS聲學(xué)芯片，ASIC芯片還包括偏執(zhí)電壓端、輸入端、輸出端、電源端、接地端；MEMS聲學(xué)芯片的一個電極電連接ASIC芯片的輸入端，另一個電極電連接所述ASIC芯片的偏執(zhí)電壓端，并且，所述ASIC芯片的電源端與接地端之間連接有第一濾波電容，輸出端與接地端之間連接有第二濾波電容，其容值均為25PF～90PF；第一濾波電容和所述第二濾波電容通過埋設(shè)在所述線路板內(nèi)部的兩層金屬層層疊構(gòu)成，這兩層金屬層的層間距離為5um～20um。特別針對于GSM850MHZ、900MHZ、1800MHZ及1900MHZ等頻段，可以大幅度的提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)的PSR性能以及抗RF性能；且結(jié)構(gòu)簡單，利于產(chǎn)品設(shè)計小型化，層距離為5um～20um線路板厚度設(shè)計，可以達(dá)到濾波電容容值要求。
【專利說明】-種MEMS麥克風(fēng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種麥克風(fēng)，尤其涉及一種MEMS麥克風(fēng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，利用MEMS (微機(jī)電系統(tǒng))工藝集成的MEMS麥克風(fēng)開始被批量應(yīng)用到手機(jī)、 筆記本等電子產(chǎn)品中，這種麥克風(fēng)的耐高溫效果好，可以經(jīng)受住SMT工藝的高溫考驗。這 種產(chǎn)品的一般結(jié)構(gòu)就是利用一個線路板和一個外殼構(gòu)成一個腔體而成為MEMS麥克風(fēng)的封 裝，在線路板的外表面上可以設(shè)置焊盤，用于固定MEMS麥克風(fēng)并且電連接到外部電路，在 腔體的內(nèi)部安裝有MEMS聲學(xué)芯片和ASIC (特殊應(yīng)用集成電路)芯片，ASIC芯片至少包括偏 執(zhí)電壓端、輸入端、輸出端、電源端和接地端，MEMS聲學(xué)芯片的一個電極電連接ASIC芯片的 輸入端，另一個電極電連接ASIC芯片的偏執(zhí)電壓端，在MEMS麥克風(fēng)的封裝上設(shè)置有貫穿腔 體內(nèi)外且用于接收外界聲音信號的聲孔。例如專利文獻(xiàn)1就公開了一種此類產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)。
[0003] 專利文獻(xiàn)1公開了一種MEMS麥克風(fēng)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示，MEMS麥克風(fēng)的圓槽形金 屬外殼110和一個方形線路板120結(jié)合在一起形成MEMS麥克風(fēng)的封裝結(jié)構(gòu)，線路板120上 安裝有MEMS聲學(xué)芯片10和ASIC芯片20。這種MEMS麥克風(fēng)的電路結(jié)構(gòu)如圖2所示，MEMS 聲學(xué)芯片10的一個電極電連接ASIC芯片20的輸入端Vin，另一個電極連接ASIC芯片20 的偏執(zhí)電壓端Bias，GND、Vout和Vdd分別是ASIC芯片20的接地端、輸出端和電源端。
[0004] 然而，這種MEMS麥克風(fēng)的抗電磁干擾能力較弱，對于GSM850MHZ、900MHZ、1800MHZ 及1900MHZ等射頻頻段，不符合現(xiàn)有電子產(chǎn)品的設(shè)計要求；同時，電源端提供的外部電壓信 號存在一定的噪聲波動，PSR(電源抑制比）較低，對產(chǎn)品性能有很大影響。
[0005] 鑒于此，需要一種抗電磁干擾能力良好并且電源抑制比較高的MEMS麥克風(fēng)，改善 MEMS抗射頻噪聲影響方面的缺陷。
[0006] 專利文獻(xiàn)1 :中國發(fā)明專利公告第CN1933680號。 實用新型內(nèi)容
[0007] 本實用新型就是為了解決上述問題而提出的。
[0008] -種MEMS麥克風(fēng)，包括外殼和線路板構(gòu)成的封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有 ASIC芯片和MEMS聲學(xué)芯片，所述ASIC芯片還包括偏執(zhí)電壓端、輸入端以及輸出端、電源端、 接地端；所述MEMS聲學(xué)芯片的一個電極電連接所述ASIC芯片的輸入端，另一個電極電連接 所述ASIC芯片的偏執(zhí)電壓端，并且，所述ASIC芯片的電源端與接地端之間連接有第一濾波 電容，所述第一濾波電容的容值為25PF?90PF ;所述ASIC芯片的輸出端與接地端之間連 接有第二濾波電容，所述第二濾波電容的容值為25PF?90PF ;所述第一濾波電容和所述第 二濾波電容通過埋設(shè)在所述線路板內(nèi)部的兩層金屬層層疊構(gòu)成，并且這兩層金屬層的層間 距離為5um?20um。
[0009] 另外，優(yōu)選的是，所述第一濾波電容與第二濾波電容的容值相差不超過50%。
[0010] 另外，優(yōu)選的是，所述線路板由至少三層子線路板構(gòu)成，所述每個子線路板包括絕 緣介質(zhì)層和設(shè)置在絕緣介質(zhì)層上表面的金屬層，所述絕緣介質(zhì)層內(nèi)設(shè)置有電連接所述金屬 層的金屬化過孔；封裝結(jié)構(gòu)外表面的所述線路板上設(shè)置有焊盤，所述ASIC芯片的輸出端、 電源端和接地端通過所述金屬化過孔電連接到對應(yīng)的焊盤上。
[0011] 另外，優(yōu)選的是，所述線路板由第一線路板、第二線路板和第三線路板層疊而成； 所述第三線路板承載所述ASIC芯片；所述第一線路板和所述第二線路板上的形成第一濾 波電容和第二濾波電容，所述第一線路板的下表面設(shè)置有所述焊盤。
[0012] 另外，優(yōu)選的是，所述第一線路板上的金屬層一端通過金屬化過孔電連接接地端 焊盤，另一端通過金屬化過孔穿過第二線路板上的金屬層電連接至所述ASIC芯片的接地 端，并且與所述第二線路板上的金屬層電絕緣；所述第二線路板上的金屬層包括至少彼此 絕緣的兩部分，其一端分別通過金屬化過孔對應(yīng)電連接到輸出端焊盤和電源端焊盤；另一 端分別通過金屬化過孔對應(yīng)電連接到所述ASIC芯片的輸出端和電源端。
[0013] 另外，優(yōu)選的是，所述第二線路板上的金屬層一端通過金屬化過孔穿過第二線路 板上的金屬層電連接接地端焊盤，并且與第一線路板上的金屬層電絕緣；另一端通過金屬 化過孔電連接所述ASIC芯片的接地端；所述第一線路板上的金屬層包括至少彼此絕緣的 兩部分，其一端分別通過金屬化過孔對應(yīng)電連接到輸出端焊盤和電源端焊盤；另一端別通 過金屬化過孔穿過第二線路板上的金屬層對應(yīng)電連接到所述ASIC芯片的輸出端和電源 端，并且與第二線路板上的金屬層電絕緣。
[0014] 另外，優(yōu)選的是，所述第一濾波電容為一個電容器。
[0015] 另外，優(yōu)選的是，所述第二濾波電容為一個電容器。
[0016] 另外，優(yōu)選的是，所述第二濾波電容為并聯(lián)在一起的兩個電容器。
[0017] 另外，優(yōu)選的是，所述第二濾波電容為一個Π型濾波電路。
[0018] 本實用新型通過在所述ASIC芯片的電源端與接地端之間連接有第一濾波電容， 所述第一濾波電容的容值為25PF?90PF ;所述ASIC芯片的輸出端與接地端之間連接有第 二濾波電容，所述第二濾波電容的容值為25PF?90PF ;所述第一濾波電容和所述第二濾波 電容通過埋設(shè)在所述線路板內(nèi)部的兩層金屬層層疊構(gòu)成，并且這兩層金屬層的層間距離為 5um?20um。第一濾波電容可以有效地阻止電源端的電源信號的噪聲波動以及外界RF信 號對ASIC芯片造成影響；第二濾波電容可以有效地阻止外界RF信號通過輸出端對ASIC芯 片造成影響，并且選擇特定容值的第一電容和第二電容，對于GSM850MHZ、900MHZ、1800MHZ 及1900MHZ等特定頻段，可以大幅度的提高M(jìn)EMS麥克風(fēng)的PSR性能以及抗RF性能；同時將 濾波電容埋設(shè)在線路板內(nèi)部，結(jié)構(gòu)簡單，充分利用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，利于產(chǎn)品設(shè)計小型化，金屬層 距離為5um?20um線路板厚度設(shè)計，可以更好的達(dá)到濾波電容容值要求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 通過下面結(jié)合附圖對其實施例進(jìn)行描述，本實用新型的上述特征和技術(shù)優(yōu)點將會 變得更加清楚和容易理解。
[0020] 圖1是表不以往的MEMS麥克風(fēng)的具體結(jié)構(gòu)的不意圖；
[0021] 圖2是表不以往的MEMS麥克風(fēng)中的電路不意圖；
[0022] 圖3是表不本實用新型實施例一涉及的MEMS麥克風(fēng)的具體電路不意圖；
[0023] 圖4是表不本實用新型實施例一涉及的MEMS麥克風(fēng)電路結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024] 圖5是表示本實用新型實施例一涉及MEMS麥克風(fēng)第一線路板表面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖6是表示本實用新型實施例一涉及MEMS麥克風(fēng)第二線路板表面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026] 圖7是表示本實用新型實施例二涉及MEMS麥克風(fēng)電路結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的描述。
[0028] 實施例一
[0029] 圖3表示本實用新型涉及的MEMS麥克風(fēng)的電路示意圖。如圖3所示，本實用新型 涉及的MEMS麥克風(fēng)，包括一個MEMS聲學(xué)芯片（圖3中表示為MEMS)和一個用于放大電信號 的ASIC芯片（圖3中表示為ASIC)，ASIC芯片包括偏執(zhí)電壓端（圖3中表示為Bias)、輸入 端（圖3中表不為Vin)、輸出端（圖3中表不為Vout)、電源端（圖3中表不為Vdd)和接 地端（圖3中表示為GND)，MEMS聲學(xué)芯片的一個電極電連接ASIC芯片的輸入端Vin，另一 個電極電連接ASIC芯片的偏執(zhí)電壓端Bias，并且，ASIC芯片的電源端Vdd和輸出端Vout 與接地端GND之間分別連接有第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2。
[0030] 通過這種設(shè)計，當(dāng)由電源端輸入的電源信號產(chǎn)生波動時，連接在電源端和接地端 的第一濾波電容C1就會根據(jù)電源信號的波動儲存或者釋放能量，從而使輸入ASIC電源端 的負(fù)載電壓平滑，不因外部電源信號的噪聲波動而變化，從而達(dá)到抗電磁干擾、提高電源抑 制比的目的。同樣，當(dāng)存在外界射頻（RF)信號可能對ASIC的電源端和輸出端產(chǎn)生影響時， 分別連接在電源端、輸出端與接地端的之間的第一濾波電容C1、第二濾波電容C2也會根據(jù) 外界射頻（RF)信號對電源端和輸出端所產(chǎn)生的影響相應(yīng)儲存或者釋放能量，從而消除RF 信號對ASIC的電源端和輸出端的影響。
[0031] 本發(fā)明實施過程中，第一濾波電容C1容值范圍為25PF?90PF;第二濾波電容的 容值范圍為25PF?90PF，對于GSM850MHZ、900MHZ、1800MHZ及1900MHZ等特定頻段起到更 好的濾波作用。
[0032] 鑒于MEMS麥克風(fēng)的微型化的設(shè)計要求，實際應(yīng)用中優(yōu)選的方案是：所述第一濾波 電容C1和所述第二濾波電容C2通過埋設(shè)在所述線路板內(nèi)部金屬層層疊構(gòu)成。如圖4所示， MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)，包括一個方形金屬外殼1和一個方形線路板2構(gòu)成的方形保護(hù)結(jié)構(gòu)，外殼 1上設(shè)置有聲孔11用于接受外界聲音信號；保護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的線路板2上表面上安裝有一個 用于放大電信號的ASIC芯片3和一個將聲音信號轉(zhuǎn)化為電信號的MEMS聲學(xué)芯片4, MEMS 聲學(xué)芯片4的兩個電極通過金線41分別連接到線路板2的上表面上。
[0033] 線路板2由第一線路板21、第二線路板22和第三線路板23三個子線路板層疊而 成，每個子線路板由絕緣介質(zhì)層和設(shè)置在絕緣介質(zhì)層上的金屬層構(gòu)成。第三線路板23用于 承載ASIC芯片3和MEMS聲學(xué)芯片4 ;第一線路板21的下表面，S卩MEMS麥克風(fēng)封裝結(jié)構(gòu)的 線路板表面上設(shè)置有多個用于安裝MEMS麥克風(fēng)的焊盤，分別為輸出端Vout、電源端Vdd和 接地端GND ;第二線路板22設(shè)置在第一線路板21和第三線路板23之間。
[0034] 其中，第二線路板22上的金屬層分為至少兩個部分，分別電連接電源端Vdd和輸 出端Vout，并分別與接地端GND電連接的第一線路板21上的金屬層形成平行板電容器結(jié)構(gòu) 的第一濾波電容C1和第二濾波電容C2,并且第一電路板21金屬層和第二線路板22金屬層 的層間距離為5um?20um。
[0035] 通過將第一濾波電容Cl和第二濾波電容C2通過埋入到線路板2的方式，可以充 分利用MEMS麥克風(fēng)自身的結(jié)構(gòu)特點，減小產(chǎn)品設(shè)計占用的空間，利于產(chǎn)品設(shè)計的小型化， 同時將層間距離設(shè)置為5um?20um在兼顧產(chǎn)品尺寸的同時，可以更好的達(dá)到濾波電容的容 值要求。
[0036] 本發(fā)明中線路板2中的金屬層通過在絕緣介質(zhì)層內(nèi)設(shè)置金屬化過孔的方式進(jìn)行 電路連接，如圖5和圖6所示，第一線路板21內(nèi)部設(shè)置有貫穿第一線路板21兩面的兩個金 屬化過孔213和金屬化過孔215,金屬化過孔213和金屬化過孔215分別通過環(huán)繞每個金屬 化過孔的絕緣電介質(zhì)材料212和絕緣電介質(zhì)材料214與金屬層211之間電絕緣，并且金屬 化過孔213和金屬化過孔215分別電連接至所述MEMS麥克風(fēng)外部電路的輸出端焊盤和電 源端焊盤。第一線路板21上的金屬層211通過一個設(shè)置在第一線路板21內(nèi)部的金屬化過 孔電連接接地端焊盤GND ;另一端通過金屬化過孔224穿過第二線路板22上的金屬層電連 接至所述ASIC芯片的接地端Vdd。
[0037] 第二線路板22的金屬層包括彼此絕緣的兩部分，包括金屬層221和金屬層222,金 屬層221和金屬層222之間通過絕緣電介質(zhì)材料223電絕緣，并且分別通過兩個設(shè)置在第 二線路板22內(nèi)部的金屬化過孔，與第一線路板的兩個分別連接至所述MEMS麥克風(fēng)輸出端 焊盤和電源端焊盤的金屬化過孔213和金屬化過孔215電連接。
[0038] 第二線路板22上的金屬化過孔213和215的另一端分別通過金屬化過孔對應(yīng)電 連接到所述ASIC芯片的輸出端和電源端。
[0039] 從而，第一線路板上的金屬層211和第二線路板上的兩個彼此絕緣的金屬層221 和金屬層222之間分別形成兩個平行板結(jié)構(gòu)的電容器，構(gòu)成兩個濾波電容。這種設(shè)計，結(jié)構(gòu) 簡單，同時便于MEMS設(shè)計小型化的實現(xiàn)。
[0040] 本實施例中，形成第一濾波電容C1和第二濾波電容層C2埋入到線路板2上的結(jié) 構(gòu)可以采用其它實施方式，如：可以將第二線路板22上的金屬層一端通過金屬化過孔穿過 第一線路板21上的金屬層電連接接地端焊盤，并且與第一線路板21上的金屬層電絕緣；另 一端通過金屬化過孔電連接ASIC芯片3的接地端；
[0041] 第一線路板21上的金屬層設(shè)計為彼此絕緣的兩部分，其金屬層的一段分別通過 金屬化過孔對應(yīng)電連接到輸出端焊盤和電源端焊盤；另一端通過金屬化過孔穿過第二線路 板22上的金屬層對應(yīng)電連接到ASIC芯片3的輸出端和電源端，并且與第二線路板22上的 金屬層電絕緣。
[0042] 上述實施方案的這種電路結(jié)構(gòu)只需要在電路中并聯(lián)兩個電容就可以達(dá)到抗電磁 干擾的效果，設(shè)計簡單、成本低廉。
[0043] 實施例二
[0044] 圖7是表不本實用新型涉及的第_種MEMS麥克風(fēng)的具體電路不意圖。如圖7所 示，同樣的，MEMS聲學(xué)芯片的一個電極電連接ASIC芯片的Vin，另一個電極電連接ASIC芯 片的Bias ;第一濾波電容為并聯(lián)在Vdd和GND之間的電容器C1 ;而第二濾波電容為并聯(lián)在 Vout和GND之間的一個Π型濾波電路結(jié)構(gòu)，由電容器C2、電容器C3構(gòu)成，并且還并聯(lián)設(shè)置 有一個電阻R1。
[0045] 在應(yīng)用過程中，舉例來說，當(dāng)由電源端輸入的電源信號發(fā)生變化時，連接在電源端 和接地端的電容器C1就會儲存或者釋放相對于正常電源信號增多或者減少的能量；當(dāng)存 在外界射頻信號可能對ASIC的電源端和輸出端產(chǎn)生影響時，并聯(lián)在Vdd和GND之間的電容 器C1以及并聯(lián)在Vout和GND之間的Π型濾波電路結(jié)構(gòu)會根據(jù)外界射頻信號對電源端和輸 出端所產(chǎn)生的影響相應(yīng)儲存或者釋放能量，平滑ASIC芯片電源端和輸出端的負(fù)載電壓，從 而消除RF信號對ASIC的電源端和輸出端的影響。
[0046] 圖7的這種Π型濾波電路的電路結(jié)構(gòu)抗RF效果更好，而且具備一定的抗靜電功 能。
[0047] 雖然以上針對MEMS麥克風(fēng)的具體電路結(jié)構(gòu)描述了本實用新型的幾種具體實施方 式，如第一濾波電容C1和/或第二濾波電容C2均采用由多個電容構(gòu)成的電容器，均不影響 本發(fā)明創(chuàng)造的實施。。
[〇〇48] 在本實用新型的上述教導(dǎo)下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在上述實施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行各 種改進(jìn)和變形，而這些改進(jìn)和變形，都落在本實用新型的保護(hù)范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該 明白，上述的具體描述只是更好的解釋本實用新型的目的，本實用新型的保護(hù)范圍由權(quán)利 要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1. 一種MEMS麥克風(fēng)，包括外殼和線路板構(gòu)成的封裝結(jié)構(gòu)，所述封裝結(jié)構(gòu)內(nèi)部設(shè)置有 ASIC芯片和MEMS聲學(xué)芯片，所述ASIC芯片包括偏執(zhí)電壓端、輸入端以及輸出端、電源端、接 地端；所述MEMS聲學(xué)芯片的一個電極電連接所述ASIC芯片的輸入端，另一個電極電連接所 述ASIC芯片的偏執(zhí)電壓端，其特征在于， 所述AS IC芯片的電源端與接地端之間連接有第一濾波電容，所述第一濾波電容的容 值為25PF?90PF ; 所述ASIC芯片的輸出端與接地端之間連接有第二濾波電容，所述第二濾波電容的容 值為25PF?90PF ; 所述第一濾波電容和所述第二濾波電容通過埋設(shè)在所述線路板內(nèi)部的兩層金屬層層 疊構(gòu)成，并且這兩層金屬層的層間距離為5um?20um。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS麥克風(fēng)，其特征在于， 所述第一濾波電容與第二濾波電容的容值相差不超過50%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS麥克風(fēng)，其特征在于， 所述線路板由至少三層子線路板構(gòu)成，所述每個子線路板包括絕緣介質(zhì)層和設(shè)置在絕 緣介質(zhì)層上表面的金屬層，所述絕緣介質(zhì)層內(nèi)設(shè)置有電連接所述金屬層的金屬化過孔； 所述封裝結(jié)構(gòu)外表面的所述線路板上設(shè)置有焊盤，所述ASIC芯片的輸出端、電源端和 接地端通過所述金屬化過孔電連接到對應(yīng)的焊盤上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS麥克風(fēng)，其特征在于， 所述線路板由第一線路板、第二線路板和第三線路板層疊而成； 所述第三線路板承載所述ASIC芯片； 所述第一線路板和所述第二線路板上形成第一濾波電容和第二濾波電容，所述第一線 路板的下表面設(shè)置有所述焊盤。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的MEMS麥克風(fēng)，其特征在于， 所述第一線路板上的金屬層一端通過金屬化過孔電連接接地端焊盤； 另一端通過金屬化過孔穿過第二線路板上的金屬層電連接至所述ASIC芯片的接地 端，并且與所述第二線路板上的金屬層電絕緣； 所述第二線路板上的金屬層包括至少彼此絕緣的兩部分，其一端分別通過金屬化過孔 對應(yīng)電連接到輸出端焊盤和電源端焊盤；另一端分別通過金屬化過孔對應(yīng)電連接到所述 ASIC芯片的輸出端和電源端。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的MEMS麥克風(fēng)，其特征在于， 所述第二線路板上的金屬層一端通過金屬化過孔穿過第二線路板上的金屬層電連接 接地端焊盤，并且與第一線路板上的金屬層電絕緣；另一端通過金屬化過孔電連接所述 ASIC芯片的接地端； 所述第一線路板上的金屬層包括至少彼此絕緣的兩部分，其一端分別通過金屬化過孔 對應(yīng)電連接到輸出端焊盤和電源端焊盤；另一端別通過金屬化過孔穿過第二線路板上的金 屬層對應(yīng)電連接到所述ASIC芯片的輸出端和電源端，并且與第二線路板上的金屬層電絕 緣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的MEMS麥克風(fēng)，其特征在于， 所述第一濾波電容為一個電容器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1-6任一權(quán)利要求所述的MEMS麥克風(fēng)，其特征在于， 所述第二濾波電容為一個電容器。
9. 按照權(quán)利要求7所述的MEMS麥克風(fēng)，其特征在于， 所述第二濾波電容為并聯(lián)在一起的兩個電容器。
10. 按照權(quán)利要求7所述的MEMS麥克風(fēng)，其特征在于， 所述第二濾波電容為一個Π型濾波電路。
【文檔編號】H04R19/04GK203851292SQ201420176222
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月11日
【發(fā)明者】龐勝利 申請人:歌爾聲學(xué)股份有限公司