TWI736921B - 麥克風裝置以及麥克風裝置製造方法 - Google Patents

Abstract

一種麥克風裝置以及麥克風裝置，麥克風裝置包括：金屬基板，上述金屬基板具有一第一彎折部與一第二彎折部；印刷電路形成於上述金屬基板；音訊傳感器耦接於上述印刷電路並接收來自外部的聲波訊號並轉換成電訊號；以及處理晶片耦接於上述印刷電路並處理上述電訊號。

Description

麥克風裝置以及麥克風裝置製造方法

本發明係有關於一種麥克風裝置，尤指一種利用在金屬外殼上印刷電路的微型麥克風裝置。

微機電系統(Microelectromechanical Systems，MEMS)係指利用半導體製程或其他微精密技術，同時將電子、電機或機械等各種功能整合於一微型裝置或元件內。相較於以組裝方式形成的傳統駐極體電容麥克風(electret condenser microphones，ECM)，微機電麥克風具有體積較小、電量耗損低、對周圍環境干擾(例如溫度變化及電磁干擾)抑制能力較高的優點，因此微機電麥克風於電聲領域的應用會越來越廣泛。

然而，傳統微機電麥克風一般先在電路板製成集成電路，再通過膠水粘在金屬外殼上，如此不僅增加製程的複雜度，並影響封裝體積薄型化。

有鑑於此，在本發明一實施例中，使用厚膜印刷技術直接將電路印刷在金屬基板上，取代傳統使用陶瓷基板的方式，並直接沖壓金屬基板以形成麥克風裝置的外殼。

一種麥克風裝置，包括：一金屬基板，上述金屬基板為U形，具有一第一區段、一第二區段、一第三區段、位於上述第一區段與上述第二區段之間的一第一彎折部與位於上述第二區段與上述第三區段之間的一第二彎折部， 其中上述第一區段以及上述第三區段互相平行，上述第二區段與上述第一區段以及上述第三區段正交；一印刷電路，形成於上述金屬基板之上述第一區段；一音訊傳感器，設置於上述印刷電路，接收來自外部的聲波訊號並轉換成電訊號；以及一處理晶片，設置於上述印刷電路，處理上述電訊號。

一種麥克風裝置製造方法，包括：提供一金屬基板，具有一第一區段、一第二區段以及一第三區段；形成一印刷電路於上述金屬基板之上述第一區段；設置複數電路元件於上述印刷電路，其中上述電路元件包括一音訊傳感器與一處理晶片，分別耦接於上述印刷電路，上述音訊傳感器接收來自外部的聲波訊號並轉換成電訊號，上述處理晶片處理上述電訊號；以及沖壓上述金屬基板以形成一第一彎折部與一第二彎折部，其中上述第一彎折部位於上述第一區段與上述第二區段之間，上述第二彎折部位於上述第二區段與上述第三區段之間，上述電路元件位於上述第一彎折部與上述第二彎折部之間，且沖壓後，上述金屬基板呈U形，上述第一區段以及上述第三區段互相平行，上述第二區段與上述第一區段以及上述第三區段正交。

根據本發明一實施例，其中上述金屬基板的材質包括鋁、不鏽鋼或其他合金。

根據本發明一實施例，更包括阻焊層，覆蓋部分上述印刷電路與部分上述金屬基板。

根據本發明一實施例，其中上述處理晶片整合倍壓電路、穩壓電路、放大電路、以及類比數位轉換器。

根據本發明一實施例，更包括一信號處理電路，包括電容與電阻。

根據本發明實施例，直接在於金屬基板上印刷電路，無須將電路印刷於陶瓷基板後，再透過膠水將陶瓷基板黏合於金屬基板上，使得麥克風裝置的厚度從10mil降至2mil以下，有效減小麥克風裝置的體積。再者，根據本發明實施例所述的麥克風裝置製造方法，能夠省去將電路印刷於陶瓷基板以及透 過膠水將陶瓷基板黏合於金屬基板上的步驟，並且在整片金屬基板上完成電路印刷及外殼成形，無需單顆組裝，大幅提高生產的效率。

10:麥克風裝置

12:金屬基板

13A、13B:彎折部

14:印刷電路

15:音孔

16A、16B:電子元件

18:阻焊層

S21~S25:步驟流程

圖1係顯示根據本發明一實施例所述之麥克風裝置的剖面圖。

圖2係顯示根據本發明一實施例所述之麥克風裝置的製造方法的操作流程圖。

圖3A~圖3E係顯示根據本發明一實施例所述之麥克風裝置的製造方法的剖面圖。

為了便於本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖與實施例對本發明進一步的詳細描述，應當理解，本發明提供許多可供應用的發明概念，其可以多種特定型式實施。熟悉此技藝之人士可利用這些實施例或其他實施例所描述之細節及其他可以利用的結構，邏輯和電性變化，在沒有離開本發明之精神與範圍之下以實施發明。

本發明說明書提供不同的實施例來說明本發明不同實施方式的技術特徵。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本發明。且實施例中圖式標號之部分重複，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。其中，圖示和說明書中使用之相同的元件編號係表示相同或類似之元件。本說明書之圖示為簡化之形式且並未以精確比例繪製。為清楚和方便說明起見，方向性用語(例如頂、底、上、下以及對角)係針對伴隨之圖示說明。而以下說明所使用之方向性用語在沒有明確使用在以下所附之申請專利範圍時，並非用來限制本發明之範圍。

再者，在說明本發明一些實施例中，說明書以特定步驟順序說明本發明之方法以及(或)程序。然而，由於方法以及程序並未必然根據所述之 特定步驟順序實施，因此並未受限於所述之特定步驟順序。熟習此項技藝者可知其他順序也為可能之實施方式。因此，於說明書所述之特定步驟順序並未用來限定申請專利範圍。再者，本發明針對方法以及(或)程序之申請專利範圍並未受限於其撰寫之執行步驟順序，且熟習此項技藝者可瞭解調整執行步驟順序並未跳脫本發明之精神以及範圍。

圖1係顯示根據本發明一實施例所述之麥克風裝置的剖面圖。根據本發明一實施例所述之麥克風裝置10，包括金屬基板12，印刷電路14，電子元件16A、16B以及阻焊層18。

金屬基板12具有第一區段、第二區段、第三區段以及彎折部13A與彎折部13B。彎折部13A位於第一區段與第二區段之間，彎折部13B位於第二區段與第三區段之間。印刷電路14形成於金屬基板12上。根據本發明一實施例，印刷電路14可透過厚膜印刷電路技術，即網版印刷的方式，將導體、電阻以及絕緣層等油墨材料和線路印刷於基板的表面，所使用的基板又可因應不同的產業應用，可分為陶瓷、藍寶石、琺瑯等材質。在本實施例中，基板係屬於金屬材質，例如鋁、不鏽鋼或其他合金。使用金屬材質的基板作為麥克風裝置的外殼，具有金屬屏蔽的效果，可改善麥克風的音質，並且可以提高散熱的能力。必須說明的是，本發明實施例透過厚膜印刷電路技術將印刷電路14印刷於金屬基板12的表面，即無須將印刷電路14印刷於陶瓷基板，也不需要額外再利用膠水將陶瓷基板黏合於金屬基板12上，因此，金屬基板12與印刷電路14之間並不存在膠水層。

電子元件16A可為音訊傳感器，耦接於印刷電路14，接收由音孔15所接收來自外部的聲波訊號並轉換成電訊號。根據本發明一實施例，音訊傳感器可為微機電系統(MEMS)。電子元件16B可為處理晶片，耦接於印刷電路14，用以處理音訊傳感器所產生的電訊號。根據本發明一實施例，處理晶片可為特殊應用積體電路(application-specific integratedcircuit，ASIC)，並可因應特定使用者需求以及特定電子系統而設計及製造，例如可包括整合倍壓電路、穩壓電路、放 大電路、以及類比數位轉換器等電路，進而具有體積小、性能提高並可抑制雜訊等優點。另外，電子元件16B還可為信號處理電路，信號處理電路可由電容與電阻等組合而成，用以對音訊傳感器所產生的電訊號進行穩壓、濾波等調整。根據本發明實施例，音訊傳感器、處理晶片與信號處理電路可以使用覆晶(Flip Chip)封裝製程，將晶片連接點長凸塊(bump)，然後將晶片翻轉過來使凸塊與印刷電路14直接電性連結，也可以使用表面貼裝技術(Surface Mounted Technology，SMT)將元件設置於印刷電路14上。

阻焊層18覆蓋部分印刷電路14與部分金屬基板12。根據本發明一實施例，阻焊層(Solder Mask)用來保護銅箔免於被氧化與被焊錫接觸而影響電路板的功能，使用印刷技術將阻焊層覆蓋於金屬基板12不需要焊接的位置上，以達到防潮、絕緣、防焊、耐高溫及美觀的需求。

圖2係顯示根據本發明一實施例所述之麥克風裝置的製造方法的操作流程圖。圖3A~圖3E係顯示根據本發明一實施例所述之麥克風裝置的製造方法的剖面圖。參閱圖2，與圖3A，首先在金屬基板12印刷介電層11A(步驟S21)。根據本發明一實施例，金屬基板12之材質可以是鋁、不鏽鋼或其他合金。介電層11A可以是金屬間介電層(inter-metal dielectric，IMD)。接下來，在圖3B中，在介電層11A上印刷導體11B(步驟S22)。介電層11A與導體11B構成印刷電路14，根據本發明一實施例，可透過厚膜印刷電路技術，即網版印刷的方式，將包括導體、電阻以及絕緣層等油墨材料和線路的印刷電路14印刷於基板的表面，所使用的基板又可因應不同的產業應用，可分為陶瓷、藍寶石、琺瑯等材質。在本實施例中，基板係屬於金屬材質，例如鋁、不鏽鋼或其他合金。使用金屬材質的基板作為麥克風裝置的外殼，具有金屬屏蔽的效果，可改善麥克風的音質，並且可以提高散熱的能力。接下來，在圖3C中，形成一阻焊層(Solder Mask)18以覆蓋部分印刷電路14與部分金屬基板12(步驟S23)。根據本發明一實施例，阻焊層18用來保護銅箔免於被氧化與被焊錫接觸而影響電路板的功能，使用印刷 技術將阻焊層覆蓋於金屬基板12不需要焊接的位置上，以達到防潮、絕緣、防焊、耐高溫及美觀的需求。

接下來，在圖3D中，設置複數電路元件(16A、16B)於印刷電路14上。根據本發明一實施例，電子元件16A可為音訊傳感器，音訊傳感器可為微機電系統(MEMS)。電子元件16B可為處理晶片，用以處理音訊傳感器所產生的電訊號。處理晶片可為特殊應用積體電路(application-specific integrated circuit，ASIC)，並可因應特定使用者需求以及特定電子系統而設計及製造，例如可包括整合倍壓電路、穩壓電路、放大電路、以及類比數位轉換器等電路，進而具有體積小、性能提高並可抑制雜訊等優點。另外，電子元件16B還可為信號處理電路，信號處理電路可由電容與電阻等組合而成，用以對音訊傳感器所產生的電訊號進行穩壓、濾波等調整。根據本發明實施例，音訊傳感器、處理晶片與信號處理電路可以使用覆晶(Flip Chip)封裝製程，將晶片連接點長凸塊(bump)，然後將晶片翻轉過來使凸塊與印刷電路14直接電性連結，也可以使用表面貼裝技術(Surface Mounted Technology，SMT)將元件設置於印刷電路14上。

接下來，在圖3E中，沖壓金屬基板12以形成彎折部13A與彎折部13B(步驟S25)，沖壓之後，金屬基板12為U形，具有第一區段、第二區段以及第三區段。彎折部13A位於第一區段與第二區段之間，彎折部13B位於第二區段與第三區段之間。第一區段以及第三區段互相平行，第二區段與第一區段以及第三區段正交，電路元件位於上述第一彎折部與上述第二彎折部之間。沖壓完成之後，即完成根據本發明實施例所述之麥克風裝置，在金屬基板12可設計電性端子以與其他電子裝置電性連接，接下來可透過焊接、組裝等步驟即可安裝至其他電子裝置上。根據本發明實施例，麥克風裝置可安裝在手持式通信裝置(例如行動電話或智慧型電話)、膝上型電腦、頭戴式耳機、媒體平板電腦、攜帶型遊樂器、相機、電視或助聽器等電子裝置。

根據本發明實施例，直接在於金屬基板上印刷電路，無須將電路印刷於陶瓷基板後，再透過膠水將陶瓷基板黏合於金屬基板上，使得麥克風裝置 的厚度從10mil降至2mil以下，有效減小麥克風裝置的體積。再者，根據本發明實施例所述的麥克風裝置製造方法，能夠省去將電路印刷於陶瓷基板以及透過膠水將陶瓷基板黏合於金屬基板上的步驟，並且在整片金屬基板上完成電路印刷及外殼成形，無需單顆組裝，大幅提高生產的效率。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10:麥克風裝置

12:金屬基板

13A、13B:彎折部

14:印刷電路

15:音孔

16A、16B:電子元件

18:阻焊層

Claims (10)

1. 一種麥克風裝置，包括：一金屬基板，上述金屬基板為U形，具有一第一區段、一第二區段、一第三區段、位於上述第一區段與上述第二區段之間的一第一彎折部與位於上述第二區段與上述第三區段之間的一第二彎折部，其中上述第一區段以及上述第三區段互相平行，上述第二區段與上述第一區段以及上述第三區段正交；一印刷電路，形成於上述金屬基板之上述第一區段；一音訊傳感器，設置於上述印刷電路，接收來自外部的聲波訊號並轉換成電訊號；以及一處理晶片，設置於上述印刷電路，處理上述電訊號。
2. 如請求項1所述之麥克風裝置，其中上述金屬基板的材質包括鋁、不鏽鋼或其他合金。
3. 如請求項1所述之麥克風裝置，更包括阻焊層，覆蓋部分上述印刷電路與部分上述金屬基板。
4. 如請求項1所述之麥克風裝置，其中上述處理晶片整合倍壓電路、穩壓電路、放大電路、以及類比數位轉換器。
5. 如請求項1所述之麥克風裝置，更包括一信號處理電路，包括電容與電阻。
6. 一種麥克風裝置製造方法，包括：提供一金屬基板，具有一第一區段、一第二區段以及一第三區段；形成一印刷電路於上述金屬基板之上述第一區段；設置複數電路元件於上述印刷電路，其中上述電路元件包括一音訊傳感器與一處理晶片，分別耦接於上述印刷電路，上述音訊傳感器接收來自外部的聲波訊號並轉換成電訊號，上述處理晶片處理上述電訊號；以及沖壓上述金屬基板以形成一第一彎折部與一第二彎折部，其中上述第一彎折部位於上述第一區段與上述第二區段之間，上述第二彎折部位於上述第二區段與 上述第三區段之間，上述電路元件位於上述第一彎折部與上述第二彎折部之間，且沖壓後，上述金屬基板呈U形，上述第一區段以及上述第三區段互相平行，上述第二區段與上述第一區段以及上述第三區段正交。
7. 如請求項6所述之麥克風裝置製造方法，其中上述金屬基板的材質包括鋁、不鏽鋼或其他合金。
8. 如請求項6所述之麥克風裝置製造方法，更包括形成一阻焊層以覆蓋部分上述印刷電路與部分上述金屬基板。
9. 如請求項6所述之麥克風裝置製造方法，其中上述處理晶片整合倍壓電路、穩壓電路、放大電路、以及類比數位轉換器。
10. 如請求項6所述之麥克風裝置製造方法，更包括提供一信號處理電路，包括電容與電阻，設置並耦接於上述印刷電路。

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