CN101935007A - 微机电声学传感器封装结构 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种微机电声学传感器封装结构，其包括一载体、一驱动芯片、一声学传感器、一盖体及一音孔，载体是由多层印刷电路板堆栈而成，且载体上具有一容置空间以供驱动芯片嵌入，且该驱动芯片电性连接在该些印刷电路板上的接地回路，盖体盖设于载体上以形成一腔室，而声学传感器设置于腔室内并与驱动芯片电性连接，而音孔连通于外界与腔室，而使声学传感器得接收来自外界的声音，并藉由与接地回路电性连接的驱动芯片以消除电磁干扰。本发明提供一种将驱动芯片嵌入或埋入印刷电路板当中，且藉由与电路板的接地回路电性连接后，达到电磁干扰防护以及可以缩小整体尺寸的功效。

Description

微机电声学传感器封装结构

技术领域

本发明涉及一种微机电声学传感器封装结构，特别是涉及一种藉由将驱动芯片嵌入或埋入多层印刷电路板当中，并与电路板的接地回路电性连接以达电磁干扰防护之功效的微机电声学传感器封装结构。

背景技术

目前常见的麦克风，通常为驻极式麦克风，在功能上的诉求皆以减少体积为目标，而由于科技的进步，产业上已有微机电麦克风被研发出来。微机电麦克风在功能与体积上更具有产业的利用性，然而由于微机电麦克风必须与外界声音源相连通，容易受到外在因素的影响，最常见的就是电子组件受到电磁波的讯号干扰，造成微机电麦克风讯噪比不佳，导致电子产品的附加价值降低；因此，微机电麦克风在封装结构上仍有突破上述问题点的必要。

现有习知微机电麦克风结构请参阅图1所示，其为美国专利第6781231号“Microelectromechanical System Package with Environmental and Interference Shield”中所揭示的结构，其中在该微机电麦克风10当中包括有一微传感器11、一驱动芯片12及一被动组件13，且此等表面黏着组件皆黏着在一基板14上，而基板14上更包括有一金属盖15以遮盖黏着在基板14上的组件，且金属盖15与基板14上的电路电性导通，共同形成一个防护电磁干扰(EMI，Electromagnetic Interference)的腔室。

为了确保现有习知微机电麦克风具有电磁干扰防护的功能，对于金属盖15与基板14之间导电胶的选择与使用必须非常注意，须避免因导电胶上胶过程中的失误，而使得金属盖15与基板14未形成电性导通，减损了电磁干扰防护的效能；另外，为考虑表面黏着组件本身的高度，因此金属盖15也必须设计较高，如此一来，整个微机电麦克风封装结构的尺寸即受到限制，对于朝向微型化发展的设计趋势而言，实有再改良的必要。

由此可见，上述现有的电声学传感器封装结构在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型的微机电声学传感器封装结构，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

有鉴于上述现有的电声学传感器封装结构存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型的微机电声学传感器封装结构，能够改进一般现有的电声学传感器封装结构，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的电声学传感器封装结构存在的缺陷，而提供一种新型的微机电声学传感器封装结构，所要解决的技术问题是使其提供一种将驱动芯片嵌入或埋入印刷电路板当中，且藉由与电路板的接地回路电性连接后，达到电磁干扰防护以及可以缩小整体尺寸的功效，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种微机电声学传感器封装结构，其包括：一载体，由多层印刷电路板堆栈而成，且该载体具有一容置空间；一驱动芯片，设置于该容置空间内，且电性连接在该些印刷电路板的接地回路；一盖体，盖设在该载体上以形成一腔室；一声学传感器，设置于该腔室内，并与该驱动芯片电性连接；以及一音孔，连通于外界与该腔室，以供该声学传感器接收外界的声音。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的容置空间为形成于该载体上的一凹槽。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的音孔设置在该载体或该盖体上。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的载体上另设置有一凹槽以供该声学传感器嵌入。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的盖体由一上板及一中板迭合而成，且该上板与该中板之间设有一胶体以供结合，而该中板与该载体之间设有另一胶体以供结合。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的上板及该中板皆为印刷电路板。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的上板与该中板之间的该胶体为导电胶，而该中板与该载体之间的该胶体为绝缘胶或导电胶。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的上板与该载体之间设置有一弹片以作电性连接。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的盖体以一体成型的方式制成。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的载体及该盖体的外表面皆对应设置有复数个连接焊点，且该载体的该些连接焊点电性连接于该盖体的该些连接焊点，藉以电性连接至一外部电子产品上。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的盖体亦由多层印刷电路板制成，且该盖体与该载体的各层印刷电路板上皆穿设有对应导通的复数镀金孔，而该些镀金孔皆电性连接于对应的该些连接焊点。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的载体上更设置有一金属贴片或一磁性薄膜以遮盖该驱动芯片。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的容置空间为形成于该载体内的一容室。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的载体最上层的印刷电路板中设置有复数个传导件，该容室内的该驱动芯片藉由该些传导件以与该接地回路作电性连接。

前述的微机电声学传感器封装结构，其中所述的传导件为形成于该印刷电路板中的镀金孔。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上可知，为达到上述目的，本发明提供了一种微机电声学传感器封装结构，包括一载体、一驱动芯片、一声学传感器、一盖体及一音孔，载体是由多层印刷电路板堆栈而成，且载体上形成有至少一个容置空间以供设置驱动芯片，并且驱动芯片乃电性连接于该些印刷电路板上的接地回路，盖体则盖设在载体上以形成一腔室，而声学传感器设置于腔室内以与驱动芯片电性连接，音孔则设置在可连通外界与腔室的适处，以供声学传感器接收来自外界的声音，并藉由与接地回路电性连接的驱动芯片以消除电磁干扰。

再者，为达前述目的，上述微机电声学传感器封装结构的载体内设置有一容室，而驱动芯片乃埋设在容室内，并仍与该些印刷电路板的接地回路电性连接。

借由上述技术方案，本发明微机电声学传感器封装结构至少具有下列优点及有益效果：本发明微机电声学传感器封装结构的驱动芯片因为是嵌入或埋入在多层的印刷电路板当中，因为直接是藉由与电路板上接地回路电性连接来达成电磁干扰防护的功效，因此不必如同现有习知般考虑盖体与载体之间胶合的状态，另外，驱动芯片与声学传感器若皆嵌入或埋入在载体当中，盖体厚度可以在不影响声学传感器背腔功能下，以较薄的尺寸来设计，因此，本发明微机电声学传感器封装结构可以更灵活地因应不同客户的需求以作变化设计。

综上所述，本发明提供一种微机电声学传感器封装结构，其包括一载体、一驱动芯片、一声学传感器、一盖体及一音孔，载体是由多层印刷电路板堆栈而成，且载体上具有一容置空间以供驱动芯片嵌入，且该驱动芯片电性连接在该些印刷电路板上的接地回路，盖体盖设于载体上以形成一腔室，而声学传感器设置于腔室内并与驱动芯片电性连接，而音孔连通于外界与腔室，而使声学传感器得接收来自外界的声音，并藉由与接地回路电性连接的驱动芯片以消除电磁干扰。

本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1为现有习知微机电麦克风的示意图。

图2为本发明第一实施例微机电声学传感器封装结构的示意图。

图3为本发明第二实施例微机电声学传感器封装结构的示意图。

图4为本发明第三实施例微机电声学传感器封装结构的示意图。

图5为本发明第四实施例微机电声学传感器封装结构的示意图。

图6为本发明第五实施例微机电声学传感器封装结构的示意图。

图7为本发明第六实施例微机电声学传感器封装结构的示意图。

图8为本发明第七实施例微机电声学传感器封装结构的示意图。

10：微机电麦克风                11：微传感器

12：驱动芯片                    13：被动组件

14：基板                        15：金属盖

20：微机电声学传感器封装结构    21：载体

211：印刷电路板                 212：凹槽

213：连接焊点                   22：驱动芯片

23：声学传感器                  24：盖体

241：上板                       242：中板

243：胶体                       244：胶体

25：腔室                        26：音孔

27：被动组件

30：微机电声学传感器封装结构    31：凹槽

32：弹片

40：微机电声学传感器封装结构    41：盖体

42：金属贴片

50：微机电声学传感器封装结构    51：音孔

60：微机电声学传感器封装结构    61：载体

611：印刷电路板                 612：传导件

613：连接焊点                   62：容室

63：音孔

70：微机电声学传感器封装结构

72：弹片                        73：连接焊点

74：镀金孔

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的微机电声学传感器封装结构其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚的呈现。为了方便说明，在以下的实施例中，相同的元件以相同的编号表示。

请参照图2所示，为本发明第一实施例的微机电声学传感器封装结构的示意图。图中所示的微机电声学传感器封装结构20包括有一载体21、一驱动芯片22、一声学传感器23、一盖体24及一音孔26。载体21是由复数层印刷电路板211堆栈而成，且载体21上形成有一个容置空间以供驱动芯片22嵌入，另外，声学传感器23乃设置在载体21上并与驱动芯片22电性连接，盖体24则盖设在载体21上以形成一腔室25，驱动芯片22与声学传感器23皆设于腔室25内，且声学传感器23即透过音孔26以接收外界的声音。

在本实施例当中，容置空间实施为形成在载体21上的一凹槽212，而上述印刷电路板211一般依据电路设计而配置电源回路及控制回路，且电源回路中接地回路所占面积愈大，对于电磁干扰的防护效果就愈好，因此利用多层印刷电路板211增加接地回路面积后，将嵌入在凹槽212内的驱动芯片22与接地回路电性连接，即可使得驱动芯片22受到的电磁干扰被引导至接地回路，而能有效达到电磁干扰防护之效。

另外，载体21由二层印刷电路板211堆栈而成，下层的印刷电路板211的底部设置可与例如是手机的外部电子产品电性连接的数个连接焊点213；再者，上层印刷电路板211在制程时即依据驱动芯片22尺寸以模具冲压、激光或铣刀制程形成一穿孔，如此再与下层印刷电路板211结合时，即可形成凹槽212以供驱动芯片22嵌设，且此处驱动芯片22上的焊垫可藉由锡膏、银胶或导电胶以与印刷电路板211上的焊垫黏合，以达到焊垫防氧化的功能，且如此一来驱动芯片22与印刷电路板211之间不必如同现有习知藉由打金线方式以作电性连接，也就不会有打金线后需补胶及再烘烤的多余制程；另外，上下层印刷电路板211在制程时，亦得预先冲出相同位置及尺寸的穿孔，当两层印刷电路板211组合并与声学传感器23组配时，两穿孔即贯通以作为音孔26。

再者，在本实施例当中，载体21上另设置有一被动组件27，其亦透过印刷电路板211上的电路以与驱动芯片22电性连接，而被动组件27在此实施为一电容器。

另外，盖体24在本实施例当中由一上板241与一中板242所组成，上板241与中板242可由非导电材质或金属材质制成，且上板241与中板242之间以一胶体243黏结，中板242与载体21之间也以一胶体244黏结，在此两胶体243、244可以是导电胶或绝缘胶，当上板241与中板242与载体21之间皆为电性导通状态的设计时，微机电声学感测封装结构20的电磁干扰防护可达到最佳。

为详述本发明其它实施例与第一实施例的差异，故在以下各实施例所示的相同结构部份将标示相同的标号，在此特予说明。

请参照图3所示，为本发明第二实施例的微机电声学传感器封装结构的示意图。本实施例所示的微机电声学传感器封装结构30与第一实施例的差异在于，本实施例中载体21更增设有一凹槽31以供声学传感器23嵌设，在制程阶段，上层印刷电路板211即必须依据驱动芯片22及声学传感器23尺寸而以模具分别冲压两穿孔，如此再与下层印刷电路板211结合时，即可形成凹槽212及凹槽31以供驱动芯片22及声学传感器23嵌入，如此一来，等同于增加了声学传感器23的背腔空间，因而得以获得更佳的声学效果，另一方面，盖体24的高度也不再受限于驱动芯片22与声学传感器23的高度，甚至若将被动组件27也嵌入在载体21中时，微机电声学传感器封装结构30的尺寸设计可以有更多样性的变化。

再者，在本实施例中，盖体24与载体21结合处的胶体244可选择实施为绝缘胶，而胶体243选择实施为导电胶，且上板241与中板242由金属材质制成，如此一来，上板241与中板242为电性导通，而盖体24与载体21之间则未电性导通，然而，在本实施例中可另外设置一弹片32在上板241与载体21之间，藉由弹片32的传导特性，可使得载体21与上板241电性导通，也同时使得载体21与盖体24形成电性导通，因而得以确保微机电声学传感器封装结构30整体的电磁干扰防护效果。

请参照图4所示，为本发明第三实施例的微机电声学传感器封装结构的示意图。在本实施例中，微机电声学传感器封装结构40与前述实施例的差异在于盖体41以一体成型方式制成金属盖或非金属盖，且载体21上增设有一金属贴片42以遮蔽驱动芯片22，如此一来，即便盖体24以非金属材质制成，然而驱动芯片22所产生的电磁干扰亦得由金属贴片42及印刷电路板211上的接地回路滤除之，因而仍具有电磁干扰防护的功效。在本实施例中，金属贴片42亦得以磁性薄膜取代。

在此须补充的是，若盖体41以金属材质一体制成，但与载体21结合所使用的胶体244为绝缘胶，则亦可藉由图3中所示的弹片32以作电性导通，以加强电磁干扰的防护。

请参照图5所示，为本发明第四实施例的微机电声学传感器封装结构的示意图。在本实施例中，微机电声学传感器封装结构50与图2所示的第一实施例的差异在于，本实施例的音孔51开设在盖体24上，且声学传感器23的收音部份即必须朝向盖体24的方向，本实施例主要改变仅在于收音方向的调整，然而电磁干扰防护的功效尚不致有所影响。

另外，载体21上可增设例如图4当中的凹槽31以供声学传感器23嵌入，亦可依据盖体24与载体21之间电性导通的不同，而增设例如图3当中的弹片32以作电性连接，如此一来，皆能确保达到电磁干扰防护及降低厚度等效果。

请参照图6所示，为本发明第五实施例的微机电声学传感器封装结构的示意图。在本实施例中，微机电声学传感器封装结构60与图2所示的第一实施例的差异在于，本实施例的载体61的容置空间实施为一容室62，且驱动芯片22设置在容室62内，并电性连接在埋设在印刷电路板611当中例如是镀金孔的传导件612，如此一来，驱动芯片22不但可与载体61表面的声学传感器23及被动组件27电性连接，亦得与印刷电路板611当中的接地回路电性连接，而能达到电磁干扰防护的功效。

此处载体21的容室62的形成，可以是藉由三层印刷电路板611堆栈而成，其中，中间层的印刷电路板611上即依据驱动芯片22的尺寸设有一穿孔，如此一来，三层印刷电路板611迭合在一起时，即可形成该容室62，而驱动芯片22可以在中间层印刷电路板611与底层印刷电路板611结合后，即黏着于穿孔中，最后再由顶层印刷电路板611盖合。再者，最下层的印刷电路板611的底部另设置有可与例如是手机的外部电子产品电性连接的数个连接焊点613。

另外，在本实施例中，音孔63如同图2一般设置在载体21(即此例中载体61)上，也可以是如同图5般开设于盖体24上，并且将声学传感器23的收音部份朝向盖体24的方向，惟此调整的技术特征与可达成功能皆与前述实施例相同，故在此即不另赘述。

再者，如图7所示，为本发明第六实施例的微机电声学传感器封装结构的示意图。在本实施例中，微机电声学传感器封装结构70与图6所示的第五实施例的差异在于，本实施例的载体61上设置有一凹槽71以供声学传感器23嵌入，且盖体24与载体61之间设置有一弹片72以作为电性连接用，如此一来，如同图3中所示的第二实施例，即可灵活地选择盖体24与载体21之间胶体244，不必担心选用导电胶作为导电材料时在制程上的失误。另外，由于声学传感器23亦以嵌入的方式设置在载体61内，因此盖体24的高度可不受限于驱动芯片22与声学传感器23的高度，微机电声学传感器封装结构70的尺寸设计可更为灵活。

最后，如图8所示，为本发明第七实施例的微机电声学传感器封装结构的示意图。在本实施例中，微机电声学传感器封装结构70与图7所示的第六实施例的差异在于，本实施例的盖体24的上板241对应于载体61设置有复数个连接焊点73，上板241的连接焊点73与载体61的连接焊点613之间的连通，可透过制程时即在各层印刷电路板611、242、241上穿设的镀金孔74彼此导通，如此一来，微机电声学传感器封装结构70顶面与底面都具有可与外部电子产品电性连接的连接焊点73、613，因此可以依据电子产品设计所预留给微机电声学传感器封装结构70的收音方向来选择以顶面或底面以与电子产品的电路板作结合。

另外，必须补充的是，上述藉由在各层印刷电路板上穿设镀金孔74以使两面皆可导通并与电子产品电性连接的技术，亦可应用在前述各实施例当中。

综合上述，本发明微机电声学传感器封装结构的驱动芯片因为是嵌入或埋入在多层的印刷电路板当中，藉由与电路板上的接地回路形成电性连接，可不必考虑盖体与载体之间胶合的状态，即达到电磁干扰防护的功效；再者，最顶层的印刷电路板上亦可藉由一磁性薄膜或一金属贴片遮盖驱动芯片，而使得电磁干扰防护的功能更为提升，当然，若盖体亦实施为金属材质而与载体形成一电磁防护罩，更是大大地提升电磁干扰防护的功效。

另外，若将驱动芯片与声学传感器一并嵌入或埋入在载体当中，则噪声发生源等同于内埋在印刷电路板里面，如此不但可以防止噪声对声学传感器的干扰，也由于驱动芯片与声学传感器皆是焊点对焊点的直接连接，回馈电路是最短的距离，与现有习知技术以打金线方线所造成的回馈电路过长的缺失有所差异，况且，同时将驱动芯片、声学传感器、被动组件皆一并嵌入或埋入，还可使得盖体在设计时厚度的减少，因此可以更灵活地设计声学传感器背腔的容积，而因应不同设计需求而作变化。

以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在后附的申请专利范围中。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (15)

1.一种微机电声学传感器封装结构，其特征在于其包括：

一载体，由多层印刷电路板堆栈而成，且该载体具有一容置空间；

一驱动芯片，设置于该容置空间内，且电性连接在该些印刷电路板的接地回路；

一盖体，盖设在该载体上以形成一腔室；

一声学传感器，设置于该腔室内，并与该驱动芯片电性连接；以及

一音孔，连通于外界与该腔室，以供该声学传感器接收外界的声音。

2.根据权利要求1所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的容置空间为形成于该载体上的一凹槽。

3.根据权利要求1所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的音孔设置在该载体或该盖体上。

4.根据权利要求1所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的载体上另设置有一凹槽以供该声学传感器嵌入。

5.根据权利要求1所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的盖体由一上板及一中板迭合而成，且该上板与该中板之间设有一胶体以供结合，而该中板与该载体之间设有另一胶体以供结合。

6.根据权利要求5所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的上板及该中板皆为印刷电路板。

7.根据权利要求5所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的上板与该中板之间的该胶体为导电胶，而该中板与该载体之间的该胶体为绝缘胶或导电胶。

8.根据权利要求7所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的上板与该载体之间设置有一弹片以作电性连接。

9.根据权利要求1所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的盖体以一体成型的方式制成。

10.根据权利要求1所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的载体及该盖体的外表面皆对应设置有复数个连接焊点，且该载体的该些连接焊点电性连接于该盖体的该些连接焊点，藉以电性连接至一外部电子产品上。

11.根据权利要求10所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的盖体亦由多层印刷电路板制成，且该盖体与该载体的各层印刷电路板上皆穿设有对应导通的复数镀金孔，而该些镀金孔皆电性连接于对应的该些连接焊点。

12.根据权利要求1所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的载体上更设置有一金属贴片或一磁性薄膜以遮盖该驱动芯片。

13.根据权利要求1所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的容置空间为形成于该载体内的一容室。

14.根据权利要求13所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的载体最上层的印刷电路板中设置有复数个传导件，该容室内的该驱动芯片藉由该些传导件以与该接地回路作电性连接。

15.根据权利要求14所述的微机电声学传感器封装结构，其特征在于其中所述的传导件为形成于该印刷电路板中的镀金孔。

Images