一种MEMS麦克风的封装板、麦克风及其制造方法

技术领域

本发明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、麦克风及其制造方法。

背景技术

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。

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。

因此，希望能有一种新的MEMS麦克风的封装板、麦克风及其制造方法，能够克服上述问题。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种MEMS麦克风的封装板、麦克风及其制造方法，从而增大麦克风背腔的体积，从而提高麦克风的信噪比。

根据本发明的一方面，提供一种MEMS麦克风的封装板，包括第一电路板；以及第二电路板，与所述第一电路板相对设置，并与所述第一电路板形成第一背腔，其中，所述第二电路板上设置有通孔，所述通孔与所述第一背腔相连通。

优选地，所述封装板还包括粘接剂，分别与所述第一线路板和所述第二线路板相连接，用于粘接和/或间隔所述第一线路板和所述第二线路板。

优选地，所述第一电路板和/或所述第二电路包括凸台，用于形成所述第一背腔。

优选地，所述第一电路板包括印刷电路板；所述第二电路板包括柔性电路板。

根据本发明的另一方面，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通过所述通孔连通。

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。

优选地，所述通孔的开孔面积小于或等于所述第二背腔的横截面积。

优选地，所述通孔为圆形通孔；所述第二背腔的横截面为圆形或矩形；所述通孔的直径小于或等于所述第二背腔的直径或横截面边长。

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。

根据本发明的再一方面，提供一种MEMS麦克风的制造方法，包括连接芯片与封装板，所述芯片与所述封装板形成第二背腔；以及连接外壳与所述封装板，其中，所述封装板中设置有第一背腔；所述封装板上与所述芯片相对的位置处设置有通孔，所述第一背腔和所述第二背腔通过所述通孔相连通。

根据本发明实施例的MEMS麦克风的封装板、麦克风及其制造方法，封装板上设置有用于增大背腔体积的第一背腔，从而增大了背腔的体积，提高了麦克风的信噪比等性能。

根据本发明实施例的MEMS麦克风的封装板、麦克风及其制造方法，封装板中第一背腔的形状、体积以及与第二背腔的位置关系等，可根据粘接剂和/或凸台进行调整，从而灵活调整麦克风的性能，具有更加广泛地应用范围。

根据本发明实施例的MEMS麦克风的封装板、麦克风及其制造方法，封装板通过带腔的PCB和带孔的FPC压合而成，或由封装厂SMT贴装而成，结构简单，制造简便。

根据本发明实施例的MEMS麦克风的封装板、麦克风及其制造方法，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，形成提及较大的背腔，从而提高麦克风的信噪比。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了根据本发明实施例的MEMS麦克风的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的封装板的结构示意图；

图3示出了根据本发明实施例的背腔的结构示意图；

图4示出了根据本发明实施例的MEMS麦克风的立体结构示意图；

图5示出了根据本发明实施例的MEMS麦克风的制造方法。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。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。

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本发明的许多特定的细节，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发明。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发明。

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”。

图1示出了根据本发明实施例的MEMS麦克风的结构示意图。如图1所示，根据本发明实施例的MEMS麦克风包括封装板10、芯片20、外壳30、键合线40、收音孔50、保护胶60、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。

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例如包括PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)板和FPC(Flexible Printed Circuit，柔性电路板)板。FPC板用于支撑芯片20等。封装板10也可称为封装结构，或是称为PCBA(printedcircuit board assembly，装配印刷电路板)。

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。

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。

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。

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。

键合线40分别与芯片20和ASIC芯片70相连接，用于电信号的传递。键合线40例如为金线、银线等。可选地，键合线40为多条，键合线40还分别与ASIC芯片70和封装板(PCB板和/或FPC板)10相连接。

保护胶60位于ASIC芯片70上，用于保护ASIC芯片70。保护胶60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60例如为环氧胶。

本发明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，特别涉及到一种PCB(如下所述封装板)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包括(倒)凹槽结构的PCB及表层FPC软板。

图2示出了根据本发明实施例的封装板的结构示意图。如图2所示，根据本发明实施例的封装板10包括第一电路板11、第二电路板13、粘结剂12和第一背腔91。其中，第二电路板13上设置有通孔93。

具体地讲，第一电路板11例如为PCB板。可选地，第一电路板11位于封装板10的底部。

第二电路板13，与第一电路板11相对设置，并与第一电路板形成第一背腔91。第二电路板13上设置有通孔93，通孔93与第一背腔91相连通。第二电路板13例如为FPC板。第二电路板13(FPC)用于支撑MEMS芯片。第二电路板13与第一电路板11相对设置并具有一定的间距以形成空腔作为第一背腔91。可选地，第一电路板11和第二电路板13之间设置有用于间隔(使第一电路板和第二电路板之间具有一定的间距)的粘接胶和/或凸台。

粘接剂(粘接层)12，分别与第一线路板11和第二线路板13相连接，用于粘接第一电路板11和第二线路板13。可选地，粘接剂(粘接层)12具有一定的厚度，还用于间隔第一线路板11和第二线路板13以形成第一背腔91。可选地，粘接剂12的厚度可调，可根据实际的需求设置粘接层的厚度，以调节第一背腔91的体积(深度)。可选地，粘接剂12为锡膏粘接剂。

在本发明的可选实施例中，第一电路板11包括凸台111，凸台111用于形成第一背腔91。具体地讲，第一电路板11的底面与第一电路板11上的凸台111形成凹槽(加深槽)。第一电路板11与第二电路板13连接后，所述凹槽与第二电路板13形成第一背腔91。可选地，第一电路板11和/或第二电路板13上设置有凸台(在第一电路板11和第二电路板13上均设置有凸台的情况下，第一电路板11上的凸台与第二电路板13上的凸台相对设置)。所述凸台用于第一背腔91的形成。具体地讲，凸台的设置使得第一电路板11和第二电路板13的非凸台位置无法直接接触(第一电路板11和第二电路板13之间存在间隙)，从而形成第一背腔91。

在本发明的可选实施例中，第一电路板11包括(为)PCB板，第二电路板13包括(为)FPC板，采用SMT(Surface Mounted Technology，表面贴装技术)等工艺结合(连接)在一起。

图3示出了根据本发明实施例的背腔的结构示意图。如图3所示，根据本发明实施例的背腔90包括第一背腔91和第二背腔92。

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20与封装板连接后，(芯片20上的凹槽与封装板)形成第二背腔92。

封装板上设置有通孔93和第一背腔91。芯片20与封装板相连接，并位于通孔93的上方。芯片20与封装板连接后，第一背腔91和第二背腔92通过通孔93相连通，共同形成背腔90。可选地，芯片20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93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20。

在本发明的可选实施例中，通孔93的开孔面积小于或等于第二背腔92的横截面积。通孔93位于第二背腔92的正下方。可选地，通孔93为圆形通孔，第二背腔92的横截面为圆形或矩形，通孔93的直径小于或等于第二背腔92的直径(内径)或横截面边长。

在本发明的可选实施例中，封装板上的第一电路板与第一电路板上的凸台和/或粘接剂形成加深槽。加深槽的长、宽、深度、形状、体积等，均可根据实际的需求进行设置。

在本发明的可选实施例中，通孔93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93在封装板上呈阵列分布。

如图3所示，根据本发明实施例的封装板包括第一电路板11、粘接剂12和第二电路板13。其中，封装板中形成有第一背腔91；第二电路板13上设置有通孔93。

具体地讲，粘接剂12分别与第一电路板11和第二电路板13相连接，用于连接和/或间隔第一电路板11和第二电路板13。第一电路板11(的下表面)、第二电路板13(的上表面)和粘接剂12(的侧表面)形成凹槽(第一背腔91)。粘接剂12的形状、位置等，可根据实际需求进行灵活设置，从而使得第一背腔91的形状、位置，以及第一背腔91和第二背腔92的相对位置等满足实际的需求。可选地，第一电路板11和/或第二电路板13上设置有凸台，所述凸台用于间隔第一电路板11和第二电路板13以及形成第一背腔91。凸台的形状、位置等，可根据实际需求进行灵活设置，从而使得第一背腔91的形状、位置，以及第一背腔91和第二背腔92的相对位置等满足实际的需求。

图4示出了根据本发明实施例的MEMS麦克风的立体结构示意图。如图4所示，根据本发明实施例的MEMS麦克风包括封装板10、芯片20和外壳30。其中，封装板10上设置有通孔93；外壳30上设置有收音孔50。

具体地讲，外壳30与封装板10(PCB基板)相连接，例如使用锡膏通过表面贴装技术(SMT)将外壳30贴装到封装板10(PCB基板)的焊环处。外壳30与封装板10形成一腔体。

外壳30上开设有收音孔50，用于声音的传入。收音孔50为贯穿外壳30的通孔。

芯片20位于外壳30与封装板10形成的腔体中，并与封装板10相连接。芯片20的形状为空心且没有底部的长方体。芯片20与封装板10连接后，形成第二腔体。封装板10上设置有通孔93，通孔93位于芯片20下方的封装板10上。封装板10内部设置有第一背腔。第一背腔与第二背腔通过通孔93相连通。第一背腔和第二背腔共同组成MEMS麦克风的背腔。外壳30与封装板10和芯片20(的外表面)共同组成MEMS麦克风的前腔。

图5示出了根据本发明实施例的MEMS麦克风的制造方法。如图5所示，根据本发明实施例的MEMS麦克风的制造方法包括以下步骤：

步骤S101：连接芯片与封装板，芯片与封装板形成第二背腔；

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。

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。

步骤S102：连接外壳与封装板。

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。

在本发明的可选实施例中，封装板包括第一电路板(PCB)和第二电路板(FPC)。封装板的制造方法包括：在板厂采用软硬板结合工艺将PCB和FPC压合在一起。

在本发明的可选实施例中，封装板包括第一电路板(PCB)和第二电路板(FPC)。封装板的制造方法包括：获取第一电路板和第二电路板(例如分别从供应商处采购PCB和FPC)，在封装厂采用SMT等工艺结合在一起。

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。

依照本发明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，也不限制该发明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发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。