[发明专利]一种小尺寸高灵敏度高信噪比的MEMS硅麦克风

说明书

技术领域

本发明涉及一种MEMS硅麦克风的封装方法，特别是公开一种小尺寸高灵敏度高信噪比的MEMS硅麦克风，属于硅麦克风封装的技术领域。

背景技术

麦克风能把人的语音信号转化为相应的电信号，广泛应用于手机，电脑，电话机，照相机及摄像机等。传统的驻极体电容式麦克风采用特氟龙作为振动薄膜，不能承受在印刷电路板回流焊接工艺近300度的高温，从而只能与集成电路的组装分开，单独手工装配，大大增加了生产成本。

近三十年的MEMS（Microelectromechanical Systems）技术与工艺的发展，特别是基于硅芯片MEMS技术的发展，实现了许多传感器（如压力传感器，加速度计，陀螺仪等）的微型化和低成本。MEMS硅麦克风已开始产业化，在高端手机的应用上，逐渐取代传统的驻极体电容式麦克风。

MEMS麦克风主要还是采用电容式的原理，由一个振动薄膜和背极板组成，振动薄膜与背极板之间有一个几微米的间距，形成电容结构。高灵敏的振动薄膜感受到外部的音频声压信号后，改变振动薄膜与背极板间的距离，从而形成电容变化。MEMS麦克风后接CMOS放大器把电容变化转化成电压信号的变化，再放大后变成电输出。

目前现有技术中的大多数麦克风采取背进音形式的封装方式，当硅麦克风器件与PCB板贴装后，整个组件的背腔就仅限于硅麦克风器件的空腔体积，只有当此空腔体积足够大时，器件的灵敏度和信噪比才能得以提高。如果以背进音的封装方式，想提升器件的灵敏度和信噪比，就必须增大麦克风器件本身的空腔体积，这种做法与器件微型化的趋势是相矛盾的。因此我们想到使用倒装前进音的方式来封装我们的硅麦克风器件。硅麦克风倒装后，其空腔与进音孔相同，而此时的背腔是整个封装体内部空间，这将一定程度上提高整个组件的灵敏度和信噪比。由于人的语音声压信号非常微弱，灵敏度和信噪比的提高势必提升麦克风的使用效果。

发明内容

本发明的目的是克服现有麦克风封装技术中存在的不足，提供一种小尺寸高灵敏度高信噪比的MEMS硅麦克风，采用垂直式倒装前进音封装方式，直接提高了同等麦克风产品的灵敏度及信噪比，并使整个封装后的模块体积大大减小，以满足更高的电路集成化需求。

本发明是这样实现的：一种小尺寸高灵敏度高信噪比的MEMS硅麦克风，包括金属壳体盖、MEMS器件、ASIC器件和PCB板，其特征在于：所述的金属壳体盖上设有一个进音孔，所述的MEMS器件通过绝缘胶黏连在金属壳体盖的内侧，并且MEMS器件的一面带有一个空腔，所述的空腔与金属壳体盖的进音孔相对接，所述的PCB板为三层PCB板，所述的PCB板上设有一个凹槽，凹槽的容积与MEMS器件上的空腔相匹配，并置于MEMS器件的空腔的背后，所述的ASIC器件设于PCB板上凹槽的中心底部，ASIC器件的顶部与MEMS器件的振膜下方相互间留有间隙，使MEMS硅麦克风的灵敏度不受影响，形成上述MEMS硅麦克风的封装方式为垂直式倒装前进音封装方式。所述进音孔的孔径为300μm～800μm，所述PCB板上设的凹槽的直径为600μm～900μm的圆形，深度为200μm～700μm。所述的MEMS器件和ASIC器件都设有通过RDL重新布线植上的金属焊球，与PCB板上的第二金属导线、第三金属导线和第四金属导线连接，并通过第一金属导线、第五金属导线连接PCB板的底部。所述金属壳体盖与PCB板的连接面上设有导电胶形成的封闭环，将金属壳体盖与PCB板黏连，导电性能良好。

本发明的麦克风是一种微电子机械系统，所述的MEMS器件即硅麦克风器件，所述的ASIC器件采用特定用途集成电路，是用以增益硅麦克风器件所采集的电信号的。

本发明一种小尺寸高灵敏度高信噪比的MEMS硅麦克风的封装方式包括如下步骤：

（1）提供一个带进音孔的金属壳体盖；

（2）在金属壳体盖的内部，进音孔的这一面设定区域涂上硬化前较软的绝缘胶；

（3）将MEMS器件放置在金属壳体盖内的绝缘胶上，MEMS器件的空腔对准金属壳体盖的进音孔，通过加温固化绝缘胶，使MEMS器件牢固地黏连在金属壳体盖内；

（4）提供一块三层PCB板，设有一个与MEMS器件上的空腔相匹配的凹槽；

（5）在PCB板的凹槽内放置一个ASIC器件，ASIC器件上的金属焊球要与PCB板凹槽内的金属电极相连接；

（6）在PCB板周边涂上一圈由导电胶形成的封闭环；