CN111147992A - 用于mems器件的防尘结构及mems麦克风封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于MEMS器件的防尘结构及MEMS麦克风封装结构，所述用于MEMS器件的防尘结构包括网格膜及载体，所述网格膜具有固定连接区、缓冲区和透声区，所述缓冲区环绕在所述透声区周围，所述固定连接区环绕在所述缓冲区周围，所述固定连接区位于所述网格膜的边缘，所述缓冲区上开设有贯穿所述网格膜的通孔；所述载体具有贯通的开口，所述载体连接在所述固定连接区的一侧，所述开口与所述缓冲区和透声区的位置相对应。

Description

用于MEMS器件的防尘结构及MEMS麦克风封装结构

技术领域

本发明属于声电转换技术领域，具体地，涉及一种用于MEMS器件的防尘结构及MEMS麦克风封装结构。

背景技术

随着电声技术的快速发展，各种电声产品层出不穷。麦克风作为一种将声音信号转换为电信号的换能器件，是电声产品中非常重要的器件之一。如今，麦克风已经被广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑、VR设备、AR设备以及智能穿戴等多种不同类型的电子产品中。近年来，对于麦克风封装结构的设计成为了本领域技术人员研究的重点和热点。

现有的麦克风封装结构通常为：包括具有容纳腔的外壳，在容纳腔内收容固定有麦克风器件(例如，MEMS芯片和ASIC芯片)等元器件；并且，在外壳上还设置有声孔。因此，在长期的应用中发现，外界的灰尘、杂质等颗粒物和异物很容易经由声孔而被引入到麦克风的容纳腔中，这些外界的颗粒物、异物会对容纳腔中的麦克风器件等元器件造成一定的损伤，并且最终会影响到麦克风的声学性能以及使用寿命。

针对上述技术问题，目前所采用的解决方案通常是，在麦克风封装结构的声孔上设置相应的隔离组件，用以阻挡外界颗粒物、异物等的进入。现有的隔离组件一般包括支撑部和隔离网布，在使用该隔离组件时，将隔离组件安装在声孔上。但现有的隔离组件，由于支撑部与隔离网布在尺寸、材料、结构等方面存在着差异，在二者连接的位置很可能会产生一定的内部应力差；尤其是在热压结合时，由于支撑部与隔离网布的热膨胀系数不同，受热之后的形变量有差异。以上这些因素将会导致隔离网布上的网膜产生褶皱或者皱纹，不能保证网膜处于平整状态，而这将会进而造成产品的品质下降，甚至还会影响到网膜处的气流流动。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于MEMS器件的防尘结构及MEMS麦克风封装结构。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于MEMS器件的防尘结构，其包括：

网格膜，所述网格膜具有固定连接区、缓冲区和透声区，所述缓冲区环绕在所述透声区周围，所述固定连接区环绕在所述缓冲区周围，所述固定连接区位于所述网格膜的边缘，所述缓冲区上开设有贯穿所述网格膜的通孔；

载体，所述载体具有贯通的开口，所述载体连接在所述固定连接区的一侧，所述开口与所述缓冲区和透声区的位置相对应。

可选地，所述透声区采用隔离网制成，所述隔离网被配置为供声音穿过。

可选地，所述隔离网为有机材料无纺布或金属筛网。

可选地，所述缓冲区上开设有多个所述通孔，多个所述通孔沿着环绕所述透声区的区域分布。

可选地，所述通孔为圆孔。

可选地，所述通孔为椭圆孔。

可选地，所述缓冲区的宽度小于所述固定连接区的宽度。

可选地，所述缓冲区与所述固定连接区的材质相同。

可选地，所述网格膜的平均厚度范围为0.3微米-1.2微米。

根据本发明的另一方面，提供了一种MEMS麦克风封装结构，其包括：

具有容纳腔的外壳，所述外壳上设有声孔，所述声孔将所述外壳的内部和外部连通；

麦克风器件，所述麦克风器件固定设置在所述外壳内；

如上所述的防尘结构，所述载体与所述外壳固定连接；

所述网格膜封闭所述声孔；和/或，所述网格膜间隔于所述声孔与所述麦克风器件之间。

本发明的一个技术效果在于，本发明实施例提供的用于MEMS器件的防尘结构，通过在网格膜上的透声区与固定连接区之间设置缓冲区，所述缓冲区上开设有贯穿所述网格膜的通孔，这样，当网格膜的固定连接区与载体连接时，缓冲区能够起到释放应力、缓解形变的作用，使得网格膜的透声区能够基本保持一个平整的状态，避免透声区上产生褶皱的现象。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为本发明实施例提供的一种用于MEMS器件的防尘结构的示意图一；

图2为本发明实施例提供的一种用于MEMS器件的防尘结构的示意图二；

图3为本发明实施例提供的一种用于MEMS器件的防尘结构的示意图三；

图4为本发明实施例提供的一种用于MEMS器件的防尘结构的示意图四；

图5为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风封装结构的示意图一；

图6为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风封装结构的示意图二；

图7为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风封装结构的示意图三；

图8为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风封装结构的示意图四；

图9为本发明实施例提供的一种MEMS麦克风封装结构的示意图五。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

参考图1、图2所示，本发明实施例提供了一种用于MEMS器件的防尘结构，该防尘结构可以应用在例如MEMS麦克风封装结构上。该防尘结构能够有效阻隔外界的颗粒物、异物经麦克风封装结构上的声孔进入到麦克风封装结构的内部，从而能够有效地保护麦克风内部的各元器件，以避免影响到麦克风的声学性能和使用寿命。所述防尘结构包括网格膜1及载体2，所述网格膜1具有固定连接区11、缓冲区12和透声区13，所述缓冲区12环绕在所述透声区13周围，所述固定连接区11环绕在所述缓冲区12周围，所述固定连接区11位于所述网格膜1的边缘，所述缓冲区12上开设有贯穿所述网格膜1的通孔121；所述载体2具有贯通的开口21，所述载体2连接在所述固定连接区11的一侧，所述开口21与所述缓冲区12和透声区13的位置相对应。

在本发明实施例提供的用于MEMS器件的防尘结构中，由于在网格膜1的固定连接区11与透声区13之间设置有缓冲区12，缓冲区12上开设有贯穿所述网格膜1的通孔121；在与载体2连接时，网格膜1的固定连接区11直接与载体2相连，而载体2的开口21与网格膜1的缓冲区12和透声区13相对应。这样，由于网格膜1上的透声区13与固定连接区11之间被缓冲区12隔离开，当固定连接区11与载体2连接时，即便由于固定连接区11与载体2的材质及热膨胀系数等有所差异，在二者连接的位置存在应力差及形变量的不同，这些差异对固定连接区11造成的影响经过缓冲区12的缓解作用后再传递给透声区13将会大大减少。具体地，由于材质等的差异造成的应力差通过缓冲区12上开设的通孔121被释放掉，从而明显减少对透声区13的影响；由于热膨胀系数的差异造成的形变不同经过缓冲区12上开设的通孔121缓解后也不会对透声区13造成明显的影响。因此，这样就保证了透声区13可以基本保持一个平整的状态，避免透声区13上产生褶皱的现象。在将本发明实施例提供的防尘结构应用于MEMS麦克风封装结构上后，由于网格膜1上的透声区13基本处于平整的状态，这样有利于空气在此处的顺利流动，不会对气流的运动产生不良影响。

参考图1、图2所示，在本发明实施例提供的用于MEMS器件的防尘结构中，网格膜1的固定连接区11用于与载体2连接，所述载体2的中部具有贯通的开口21，围绕开口21为载体2的边缘部分22，网格膜1的固定连接区11具体是与载体2的边缘部分22相连接，以使所述网格膜1能够稳定的覆盖在所述载体2上。网格膜1的固定连接区11用于与载体2二者的连接方式例如可以是通过粘接剂粘接，通过热压粘合，当然二者之间也可以通过紧固件或者焊接等方式连接在一起，本领域技术人员可以根据具体需要灵活选择，本发明对此不作限制。所述网格膜1的缓冲区12及透声区13与载体2的开口21相对应，为悬空设置。

在一个实施例中，所述透声区13采用隔离网制成，所述隔离网被配置为供声音穿过。所述隔离网例如可以采用网孔孔径小于10μm左右的金属筛网，以使气流能够顺利地通过，同时还可以有效阻挡住外界的灰尘、杂质等颗粒物进入。而且，金属材质的筛网具有耐用性好的特点，无需频繁更换，具有较长的使用寿命。当然，所述隔离网也可以采用其它孔径尺寸和其它材质的网布，例如，可以采用有机材料无纺布。有机材料无纺布具有防潮、透气、柔韧、质轻、不助燃、容易分解、无毒无刺激性、价格低廉、可循环再用等特点。并且，所述隔离网上网孔的形状例如可以为圆形、方形、三角形等形状。本领域技术人员可以根据具体需要灵活进行调整，本发明对此不作限制。

可以理解的是，在网格膜1上，透声区13本身的形状例如可以为圆形、方形、椭圆形等，当然透声区13也可以为其它不规则的形状。本领域技术人员可以根据实际需要灵活进行调整，本发明对此不作限制。

在一个实施例中，所述缓冲区12上开设有多个所述通孔121，多个所述通孔121沿着环绕所述透声区13的区域均匀分布。在缓冲区12上均匀开设多个环绕透声区13的区域分布的通孔121能够更加有效地起到释放应力、缓解形变的作用，更加可靠地确保网格膜1的透声区13能够基本保持一个平整的状态，避免透声区13上产生褶皱的现象。

在一个实施例中，所述通孔121为圆孔。圆形的通孔121具有开设工艺简单、成型方便的优点。

参考图2所示，在一个实施例中，所述通孔121为椭圆孔，多个所述椭圆孔的长轴环绕所述透声区13分布。将通孔121设计为长轴沿着环绕所述透声区13的方向分布的椭圆形的通孔121能够更加有效地利用缓冲区12的面积来分布通孔121，进而使得缓冲区12更加有效地起到释放应力、缓解形变的作用。当然根据实际需要也可以设计其他形状的通孔121，参考图1所示，例如在透声区13为圆形的实施方式中，设计长轴沿着透声区13的径向分布的通孔121。例如，参考图3所示，所述通孔121为弧线形；例如，参考图4所示，所述通孔121为月牙形。

在一个实施例中，所述缓冲区12的宽度小于所述固定连接区11的宽度。将固定连接区11的宽度设置得较大一些，可以确保网格膜1与载体2连接的稳定性。此外，还可以将缓冲区12的厚度设置为小于所述固定连接区11的厚度，作为应力释放及形变缓冲的区域，缓冲区12的厚度不需要设置得很厚。并且，由于缓冲区12及透声区13与载体2的开口21相对应，为悬空设置，因此将缓冲区12及透声区13设置得较薄一些有利于整个网格膜1安装的稳固性。

在一个实施例中，所述缓冲区12与所述固定连接区11的材质相同。缓冲区12与固定连接区11例如也可以采用金属丝网或者以金属丝网为基底的有机材料无纺布制成，或者其他便于和载体2连接的材质，本发明对此不作限制。

在一个实施例中，所述网格膜1的平均厚度范围为0.3微米-1.2微米。在该厚度范围内的网格膜1能够与载体2形成稳定的连接，并且能够有效阻挡住外界的灰尘、杂质等颗粒物进入。

本发明实施例还提供了一种MEMS麦克风封装结构，其包括具有容纳腔的外壳3，所述外壳3上设有声孔4，所述声孔4将所述外壳3的内部和外部连通；还包括麦克风器件及如上所述的防尘结构，所述麦克风器件固定设置在所述外壳3内；所述载体2与所述外壳3固定连接；所述网格膜1封闭所述声孔4；和/或，所述网格膜1间隔于所述声孔4与所述麦克风器件之间。

所述MEMS麦克风封装结构可应用于例如手机、笔记本电脑、Ipad、VR设备以及智能穿戴设备等多种类型的电子产品中，其应用较为广泛。本发明实施例提供的MEMS麦克风封装结构，能够有效避免内部的麦克风器件等元器件受到外部灰尘、杂质等颗粒物、异物的影响而遭到破坏的现象，可以延长麦克风的使用寿命，而且还能使麦克风保持优良的声学性能。

参考图5-图9所示，本发明的麦克风封装结构，其外壳3的结构为：包括基板32和封装盖31，并由所述基板32和所述封装盖31一起围合成所述容纳腔。所述防尘结构收容在外壳3的容纳腔内。具体地，所述声孔4开在基板32上，所述麦克风器件包括相连接的MEMS芯片5和信号放大器6。其中，所述MEMS芯片5包括有衬底和感应膜，衬底为中空结构。感应膜例如为压电元件、电容元件、压阻元件等。感应膜设置在衬底的一端，并覆盖衬底的中空结构，该中空结构形成背腔，背腔与所述声孔4相连通，MEMS芯片5贴装在基板32上。

在本发明一个可选的例子中，如图5所示，所述防尘结构位于外壳3的容纳腔内并且盖设于所述声孔4处，具体地，所述载体2连接在基板32上并且围绕设置在声孔4周围，所述网格膜1与声孔4相对设置用于阻挡外部的灰尘、杂质等颗粒物、异物从声孔4进入到外壳3的容纳腔内。在图5所示的实施例中，所述防尘结构整体位于MEMS芯片5的背腔内，外部的气流首先经过防尘结构的网格膜1的过滤作用后再进入到芯片5的背腔内。

在本发明一个可选的例子中，如图6所示，所述防尘结构位于外壳3的容纳腔内并且盖设于所述声孔4处，具体地，所述载体2连接在基板32上并且围绕设置在声孔4周围，所述网格膜1与声孔4相对设置用于阻挡外部的灰尘、杂质等颗粒物、异物从声孔4进入到外壳3的容纳腔内。在图6所示的实施例中，所述MEMS芯片5连接在防尘结构的网格膜1远离载体2的一侧，具体是连接在固定连接区11上远离载体2的一侧，外部的气流首先经过防尘结构的网格膜1的过滤作用后再进入到芯片5的背腔内。

当然，本发明的防尘结构也可以有其他的设置方式：

例如，如图7所示，声孔4开设在封装盖31上，防尘结构盖设在封装盖31上与声孔4对应的位置处且位于外壳3的外部。例如，如图8所示，声孔4开设在封装盖31上，防尘结构盖设在封装盖31上与声孔4对应的位置处且位于外壳3的容纳腔内。防尘结构的位置对应于声孔4，能够避免外界的颗粒物、异物经声孔4而引入到麦克风封装结构内部。再例如，如图9所示，声孔4位于所述封装盖31上，所述防尘结构固定连接在所述基板32上对应于所述声孔4的位置处，此时，防尘结构能够对麦克风封装结构内的麦克风器件进行有效的保护。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种用于MEMS器件的防尘结构，其特征在于，包括：

网格膜，所述网格膜具有固定连接区、缓冲区和透声区，所述缓冲区环绕在所述透声区周围，所述固定连接区环绕在所述缓冲区周围，所述固定连接区位于所述网格膜的边缘，所述缓冲区上开设有贯穿所述网格膜的通孔；

载体，所述载体具有贯通的开口，所述载体连接在所述固定连接区的一侧，所述开口与所述缓冲区和透声区的位置相对应。

2.根据权利要求1所述的防尘结构，其特征在于，所述透声区采用隔离网制成，所述隔离网被配置为供声音穿过。

3.根据权利要求2所述的防尘结构，其特征在于，所述隔离网为有机材料无纺布或金属筛网。

4.根据权利要求1所述的防尘结构，其特征在于，所述缓冲区上开设有多个所述通孔，多个所述通孔沿着环绕所述透声区的区域均匀分布。

5.根据权利要求1所述的防尘结构，其特征在于，所述通孔为圆孔。

6.根据权利要求1所述的防尘结构，其特征在于，所述通孔为椭圆孔。

7.根据权利要求1所述的防尘结构，其特征在于，所述缓冲区的宽度小于所述固定连接区的宽度。

8.根据权利要求1所述的防尘结构，其特征在于，所述缓冲区与所述固定连接区的材质相同。

9.根据权利要求1所述的防尘结构，其特征在于，所述网格膜的平均厚度范围为0.3微米-1.2微米。

10.一种MEMS麦克风封装结构，其特征在于，包括：

具有容纳腔的外壳，所述外壳上设有声孔，所述声孔将所述外壳的内部和外部连通；

麦克风器件，所述麦克风器件固定设置在所述外壳内；

权利要求1-9任意之一所述的防尘结构，所述载体与所述外壳固定连接；

所述网格膜封闭所述声孔；和/或，所述网格膜间隔于所述声孔与所述麦克风器件之间。

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