CN102917303A

CN102917303A - 塑料壳封装麦克风

Info

Publication number: CN102917303A
Application number: CN2012104244951A
Authority: CN
Inventors: 王云龙; 刘金峰; 朱翠芳
Original assignee: NEOMEMS TECHNOLOGIES Inc WUXI CHINA
Current assignee: Jinri Technology Wuxi Co ltd
Priority date: 2012-10-30
Filing date: 2012-10-30
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2032-10-30
Also published as: CN102917303B

Abstract

本发明提供了一种塑料壳封装麦克风，包括PCB板、塑料壳、MEMS器件、专用集成电路芯片ASIC、铜壳，所述塑料壳内部贴装MEMS器件和专用集成电路芯片，通过金线相连，塑料壳边缘具有端子，专用集成电路芯片通过金线与端子联通；塑料壳压配入铜壳内组成装配体后，整个装配体贴装在PCB板上形成声学腔；所述塑料壳和铜壳上的声孔正对，MEMS器件正对所述声孔；塑料壳的端子与PCB板上的焊点连接，铜壳的端面与PCB板上的焊料连接。优点是：本发明满足了声学信号从MEMS背腔进入声学腔体以提高麦克风性噪比提高的要求，而且能满足声音从SMT面对面（正进声）的要求，实现了整个背进声转整个麦克风正进声的要求。

Description

塑料壳封装麦克风

技术领域

本发明涉及一种硅麦克风的封装结构，限于半导体MEMS麦克风的封装领域；

背景技术

MEMS麦克风由于优异的电学性能与极小的体积越来越得到电声学领域的认可与重视。和传统ECM麦克风相比，MEMS麦克风具有电性功能稳定、一致，封装体积小，便于SMT（表面贴装）等众多优点，MEMS麦克风在声学领域的应用必定会越来越广泛。麦克风的封装同传统意义IC的封装是同一概念，但由于MEMS麦克风由于MEMS的特殊性，其封装结构一方面必须满足MEMS机构的保护，另一方面必须满足MEMS的功能性要求，而且其在使用中对必须满足对RF信号的屏蔽要求，这样MEMS麦克风封装相对传统IC的封装又具有一定的特殊性，同时对于声学领域，封装结构的改变直接影响到器件的整体声学性能，对MEMS麦克风封装结构的研究有着非常深远的意义。

常见的麦克风有两种封装方式，最普遍一种是直接COB的封装方式，MEMS（微机电系统）与ASIC（专用集成电路芯片）通过DIE BONDING（贴片）固定在PCB板上，通过WIRE BONDING（金线键合）实现ASIC与MEMS、ASIC与外部通讯的导通，外部加金属盖实现电磁屏蔽，这种封装方法通过在金属盖上打声学孔或在PCB打声学孔的方法，实现MEMS的进声。按照进声方法的不同形成不同的两类产品：前进声产品与背进声产品，两类产品声学特性各异，用法不同；另外一种采取三层PCB板重叠的方式，三层PCB板通过三层叠压形成腔体，第二层PCB板上镀出金属面形成屏蔽腔体，这种封装屏蔽效果差，组装难度大，而且PCB加工难度大，成本高。同金属罩方法一样按进声位置不同，也分为前进声与背进声两类不同声学特性不同的产品。由于麦克风应用场合不同，有时候需要有声音从MEMS背腔传导到声腔的声学特性，又需要SMT贴片面与声孔在对侧，于是衍生出MEMS或ASIC在上层板上时，通过中间层的PCB上的金属过孔导通的类似的封装结构，这对量产组装工艺提出严格要求：矩阵排列的单粒器件无法控制焊点对联，以平面方式互联的PCB板联结强度很难保证强度，同时由于PCB走线过长导致器件PSR衰减严重。

发明内容

本发明针对以上的的不足，解决贴装面与进声孔在对侧，声音从MEMS底部传导进封装体腔的问题，提供一种塑料壳封装麦克风，同时解决了封装中电磁屏蔽问题。

按照本发明提供的技术方案，所述的塑料壳封装麦克风，包括PCB板、塑料壳、MEMS器件、专用集成电路芯片ASIC、铜壳，所述塑料壳内部贴装MEMS器件和专用集成电路芯片，通过金线相连，塑料壳边缘具有端子，专用集成电路芯片通过金线与端子联通；塑料壳压配入铜壳内组成装配体后，整个装配体贴装在PCB板上形成声学腔；所述塑料壳和铜壳上的声孔正对，MEMS器件正对所述声孔；塑料壳的端子与PCB板上的焊点连接，铜壳的端面与PCB板上的焊料连接。

所述PCB板背面具有焊盘，位于PCB板外圈的焊料与焊盘相联。

所述端子采用整条铜带冲切而成，成型后的端子包括：第一端子面、第二端子面、第三端子面，所述第一端子面采用镍金电镀，与专用集成电路芯片上的焊盘用金线联通；第三端子面也采用镍金电镀，作为与PCB板上的焊点的联通载体；第二端子面只作镀镍处理，作为隔离带。

所述塑料壳在端子顶部处预留有隔断槽，成型后的塑料壳的端子从隔断槽处切断，端子顶部与装配后的铜壳的内壁留有间隙。

所述塑料壳装入铜壳时在声孔周围涂覆有硅胶层。

本发明的优点是：本发明满足了声学信号从MEMS背腔进入声学腔体以提高麦克风性噪比提高的要求，而且能满足声音从SMT面对面（所谓正进声）的要求，实现了整个背进声（MEMS背腔）转整个麦克风正进声（应用PCB载板无需开孔）的要求。同时解决了封装中电磁屏蔽问题，保证封装体强度，更方便PCB焊点与MEMS输入输出信号的准确联结，也降低封装成本，提高量产成品率。

附图说明

图1是塑料壳封装结构剖面示意图。

图2是塑料壳结构示意图。

图3是PCB焊点连接示意图。

图4是金属外壳示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明以简单可靠的塑料封装体承载麦克风ASIC与MEMS，通过金线键合实现ASIC与MEMS讯号的通讯，电信号的输入与输出通过端子上的金手指与特定PCB通过焊料回流联通，实现产品的功能。

如图1所示，本发明包括：PCB板1、塑料壳2、MEMS器件3、专用集成电路芯片6、铜壳7；塑料壳2与端子10采用嵌件成型（insert molding）的方法成型好后压配入铜壳7组成装配体，装配体贴装在PCB板1上形成声学腔9；装配体贴上PCB板1之前采用传统的贴片与金线键合工艺在声学腔9内贴装MEMS器件3和专用集成电路芯片6，通过金线5相连，实现专用集成电路芯片6与MEMS器件3信号的联通，专用集成电路芯片6信号通过金线5与端子10联通；铜壳7的铜面贴装在PCB板1的焊料14上，通过回流形成密封；PCB板1上6个焊点15与塑料壳上端子10的6个金手指相对应实现信号的联通。

如图2所示，塑料壳2端子10采用整条铜带冲切而成，成型后的端子10采用pre-molding（预成型）方法，铸成声学腔，且固定金手指，端子10由三部分组成：第一端子面11、第二端子面16、第三端子面12，每部分具有不同功能。第一端子面11，电镀采用镍金电镀，形成wire bonging焊盘，ASIC 6上的焊盘通过热超声键合的方式用金线与第一端子面11联通，输入输出电学信号；第三端子面12也采用镍金电镀，作为与PCB焊点15的联通载体；第二端子面16部分只作镀镍处理，利用焊锡顺金面收缩的特性，以此作为隔离带，避免SMT压力作用时第二端子面16上的焊料在回流时会溢到第一端子面11上，造成焊锡脆化wire bonging形成的焊点。

如图3所示，PCB板1上印刷有一圈焊料14（镀金铜面）和PCB焊点15（6个金手指），焊料14用于与铜壳7连接，PCB焊点15用于与塑料壳2端子10的第三端子面12连接。

本发明的塑料壳2形成封装腔体有足够的空间形成声学腔9，声学腔9内塑料壳2贴装MEMS器件3及ASIC 6后形成的背腔体积能满足良好的声学效果，同时塑料壳2有一声孔4，外界声学信号可以从外界透过声孔4传导到MEMS器件3背腔，以驱动MEMS器件3正面的振膜振动，产生电声信。塑料壳2在端子10顶部处预留有隔断槽13，成型后的塑料壳的端子10可以从此处切断，端子10在顶部与装配后的铜壳7的内壁有较大的间隙，防止回流时第三端子面12上的焊锡桥接到PCB板1的焊料14上，造成短路。

本发明的塑封体2置于如图4所示的铜壳7腔内，以达到抗电磁干扰的屏蔽作用。铜壳7上具有声孔4，与塑料壳2上的声孔正对，以便声波传递进入MEMS器件3背腔，塑料壳2装入铜壳7时在声孔4周围涂覆50um硅胶，以达到声音密封的效果。铜壳7采用0.2mm的黄铜冲切而成，如图4，其铜面采用SMT的方法与PCB板1对应区焊料14相联导通，一方面起到声学密封作用，另外PCB板外圈的焊料14与PCB背面焊盘8相联与GND相通。

本发明的PCB板1上的焊点15起信号联通，电声学信号可以通过塑料壳端子10上的第三端子面12联结到PCB正面焊点15，再通过PCB板1内部部布线将电声信号传接到PCB背部焊盘8，PCB背部焊盘8在SMT时一次性采取丝网印刷的方式刷出，实现电声学信号的联通与主板的通讯。

本发明满足了声学信号从MEMS器件3背腔进入声学腔体以提高麦克风性噪比提高的要求，而且能满足声音从SMT面对面（所谓正进声）的要求，实现了整个背进声（MEMS背腔）转整个麦克风正进声的要求。

Claims

1.塑料壳封装麦克风，包括PCB板（1）、塑料壳（2）、MEMS器件（3）、专用集成电路芯片（6）、铜壳（7），其特征是：所述塑料壳（2）内部贴装MEMS器件（3）和专用集成电路芯片（6），通过金线（5）相连，塑料壳（2）边缘具有端子（10），专用集成电路芯片（6）通过金线（5）与端子（10）联通；塑料壳（2）压配入铜壳（7）内组成装配体后，整个装配体贴装在PCB板（1）上形成声学腔（9）；所述塑料壳（2）和铜壳（7）上的声孔（4）正对，MEMS器件（3）正对所述声孔（4）；塑料壳（2）的端子（10）与PCB板（1）上的焊点（15）连接，铜壳（7）的端面与PCB板（1）上的焊料（14）连接。

2.如权利要求1所述的塑料壳封装麦克风，其特征是，所述PCB板（1）背面具有焊盘（8），位于PCB板（1）外圈的焊料（14）与焊盘（8）相联。

3.如权利要求1所述的塑料壳封装麦克风，其特征是，所述端子（10）采用整条铜带冲切而成，成型后的端子（10）包括：第一端子面（11）、第二端子面（16）、第三端子面（12），所述第一端子面（11）采用镍金电镀，与专用集成电路芯片（6）上的焊盘用金线联通；第三端子面（12）也采用镍金电镀，作为与PCB板（1）上的焊点（15）的联通载体；第二端子面（16）只作镀镍处理，作为隔离带。

4.如权利要求1所述的塑料壳封装麦克风，其特征是，所述塑料壳（2）在端子（10）顶部处预留有隔断槽（13），成型后的塑料壳的端子（10）从隔断槽（13）处切断，端子（10）顶部与装配后的铜壳（7）的内壁留有间隙。

5.如权利要求1所述的塑料壳封装麦克风，其特征是，所述塑料壳（2）装入铜壳（7）时在声孔（4）周围涂覆有硅胶层。