封装板结构及MEMS麦克风的制作方法

封装板结构及mems麦克风
技术领域
1.本实用新型涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种封装板结构及mems麦克风。


背景技术：

2.微型机电系统(micro electro mechanical system，mems)是指那些外形轮廓尺寸在毫米量级以下，构成元件是微米量级的可控制、可运动的微型机电装置。
3.mems技术是近年来高速发展的一项高新技术，它采用先进的半导体制造工艺，实现传感器、驱动器等器件的批量制造，与对应的传统器件相比，mems器件在体积、功耗、重量以及价格方面有十分明显的优势。市场上，mems器件的主要应用实例包括压力传感器、加速度计及硅麦克风等，其中硅麦克风又称为mems麦克风，是基于mems技术制造的麦克风。mems麦克风是由mems传感器、asic放大器、声腔及具有rf抑制电路的电路板成。mems传感器芯片是一个由硅振膜和硅背极板构成的微型电容器，能将声压变化转化为电容变化，然后由asic芯片降电容变化转化为电信号，实现声电转换。
4.mems麦克风前进音的结构是mems芯片是直接设置在pcb板上的，mems麦克风的背腔体积为mmes腔体与pcb间的密封体积，但是由于一般的mems麦克风侧壁均较厚，导致mems麦克风的背腔体积非常有限，从而较难提高mems麦克风的灵敏度和信噪比。
5.因此，有必要提供一种新型的封装板结构及mems麦克风以解决现有技术中存在的上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种封装板结构及mems麦克风，能够提高电路板的稳定性，提高麦克风的灵敏度和信噪比。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了一种封装板结构，包括：
8.第一电路板；
9.第二电路板，与所述第一电路板相对设置；
10.其中，所述第一电路板和所述第二电路板之间设置有空腔结构，所述第一电路板表面设置有开口槽，所述空腔结构与所述开口槽导通连接。
11.本实用新型所述的封装板结构的有益效果在于：通过与开口槽导通连接的空腔结构增大整个封装板结构内部的体积，从而增大整个麦克风背腔的体积，将上述结构的封装板制作成麦克风之后，有效提高了麦克风的灵敏度和信噪比，增强了频响性能。
12.可选的，所述空腔结构设置在所述第一电路板内部，所述空腔结构与所述第二电路板上表面形成第一腔体。其有益效果在于：增大制备的麦克风背腔体积的同时，结构更加简单。
13.可选的，所述空腔结构设置在所述第二电路板内部，所述开口槽贯穿所述第一电路板以与所述空腔结构导通连接，所述空腔结构与所述第一电路板的下表面形成第一腔体。其有益效果在于：增大制备的麦克风背腔体积的同时，结构更加简单。
14.可选的，所述空腔结构包括第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽设置在所述第一电路板下表面，所述第二凹槽设置在所述第二电路板上表面，所述第一凹槽与所述开口槽导通连接。其有益效果在于：通过第一凹槽和第二凹槽进一步增大空腔结构的体积，进一步提高了制备的麦克风的背腔体积。
15.可选的，所述第一电路板和所述第二电路板之间连接有基材板，所述空腔结构设置在所述基材板内部，所述空腔结构与所述第一电路板下表面、所述第二电路板上表面形成第一腔体。
16.其有益效果在于：通过基材板将第一电路板和第二电路板之间固定连接在一起，使得基材板内的空腔结构与第一电路板、第二电路板共同形成第一腔体，而第一腔体通过开口槽能够与外部的mems器件的腔体导通，从而增大整个麦克风背腔的体积，提高麦克风的灵敏度和信噪比，增强频响性能。
17.可选的，所述基材板内部设置有用于安装导线的通孔，所述第一电路板和所述第二电路板通过所述通孔内的导线电连接。其有益效果在于：在将第一电路板和第二电路板通过基材板连接在一起的时候，便于通过通孔内的导线将第一电路板和第二电路板上的器件电连接在一起，方便走线。
18.可选的，所述通孔与所述空腔结构不导通。其有益效果在于：对通孔内的导线起到保护作用。
19.可选的，所述空腔结构侧面还连接有若干个未贯穿所述基材板外表面的边缘槽。其有益效果在于：进一步增大空腔结构的体积，以增大麦克风背腔的体积，提高麦克风的信噪比和灵敏度。
20.可选的，所述基材层内部的空腔结构内部侧壁还设置有金属屏蔽层，所述金属屏蔽层与所述第一电路板、所述第二电路板共同形成一个屏蔽腔体。
21.可选的，所述第一电路板和所述第二电路板均包括印刷电路板。其有益效果在于：上下设置的印刷电路板通过基材板固定在一起，保证了整个封装板结构的稳定性，不易变形。
22.本实用新型还提供了一种mems麦克风，包括：
23.上述的封装板结构；
24.传感器芯片，设置在所述封装板结构的第一电路板上，并与所述封装板结构的第一电路板形成第二腔体；
25.其中，所述第二腔体通过所述开口槽与所述第一腔体导通。
26.本实用新型所述的mems麦克风的有益效果在于：将传感器芯片安装在上述的封装结构上，第一腔体和第二腔体通过开口槽处于相互导通的状态，从而增大了整个mems麦克风的背腔体积，使得进入mems麦克风的声波更容易推动传感器的振膜运动，提高mems麦克风的灵敏度和信噪比，进一步提高mems麦克风的频响性能。
27.可选的，所述mems麦克风还包括：
28.外壳，连接在所述第一电路板上，且内置有外壳腔体；
29.导音孔，设置在所述外壳上，并与所述外壳腔体导通；
30.信号处理芯片，通过信号线与所述传感器芯片电连接，用于接收所述传感器芯片的电信号，并对所述电信号进行处理。
31.可选的，所述信号处理芯片上设置有用于阻挡外部光线的挡光层。其有益效果在于：通过挡光层对信号处理芯片起到保护作用。
32.可选的，所述第二腔体将所述开口槽完全覆盖。其有益效果在于：减少声波在从第一腔体进入第二腔体时产生阻挡。
33.可选的，所述mems麦克风还包括扩张电路板，所述扩张电路板通过连接基材层与所述第二电路板连接，所述连接基材层内部设置有扩张空腔，且所述第二电路板底部设置有扩张开口，所述扩张空腔通过所述扩张开口与所述第一腔体导通。其有益效果在于：通过扩张空腔进一步增大麦克风背腔的体积，增强麦克风的性能。
附图说明
34.图1为本实用新型实施例所述的封装板结构的空腔结构设置在第一电路板时的结构示意图；
35.图2为本实用新型实施例所述的封装板结构的空腔结构设置在第二电路板时的结构示意图；
36.图3为本实用新型实施例所述的封装板结构的空腔结构包括第一凹槽和第二凹槽时的结构示意图
37.图4为本实用新型实施例所述的封装板结构的整体结构示意图；
38.图5为本实用新型实施例所述的基材板的水平截面结构示意图；
39.图6为本实用新型实施例所述的空腔结构侧面增加边缘槽时所述封装板结构的水平截面示意图；
40.图7为本实用新型实施例所述的mems麦克风的结构示意图；
41.图8为本实用新型实施例所述的mems麦克风包括扩张电路板时的结构示意图。
具体实施方式
42.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
43.针对现有技术存在的问题，本实用新型的实施例提供了一种封装板结构，包括：
44.第一电路板1；
45.第二电路板2，与所述第一电路板1相对设置；
46.其中，所述第一电路板1和所述第二电路板2之间设置有空腔结构301，所述第一电路板表面设置有开口槽101，所述空腔结构301与所述开口槽101导通连接。
47.通过在封装板结构的第一电路板1和第二电路板2之间设置空腔结构301，并将空腔结构301与开口槽101导通连接，从而使得整个封装板结构内部的体积增大，当封装板结
构作为mems麦克风完成封装过程之后，有效的增大mems麦克风的背腔体积，使得进入mems麦克风内部的声波通过开口槽101进入到空腔结构301内部，从而使得声波更容易推动mems麦克风内部传感器的振膜运动，从而提高mems麦克风的灵敏度和信噪比，有效的提高mems麦克风的频响性能。
48.在一些可选的实施例中，如图1所示，所述空腔结构301设置在所述第一电路板1内部，所述空腔结构301与所述第二电路板2上表面形成第一腔体4。
49.在本实施例中，通过增大第一电路板1的厚度，将空腔结构301设置在第一电路板1内部，使得空腔结构301与第二电路板2上表面形成第一腔体4，第一腔体4与开口槽101导通连接，从而使得整个封装板结构内部的体积增大，当封装板结构作为mems麦克风完成封装过程之后，有效的增大mems麦克风的背腔体积。
50.在又一些可选的实施例中，如图2所示，所述空腔结构301设置在所述第二电路板2内部，所述开口槽101贯穿所述第一电路板1以与所述空腔结构301导通连接，所述空腔结构301与所述第一电路板1的下表面形成第一腔体4。
51.同样的，在本实施例中，通过增大第二电路板2的厚度，将空腔结构301设置在第二电路板2内部，使得空腔结构301与开口槽101导通连接，从而将空腔结构301与第二电路板2的下表面形成第一腔体4，从而使得整个封装板结构内部的体积增大，当封装板结构作为mems麦克风完成封装过程之后，有效的增大mems麦克风的背腔体积。
52.在另外一些实施例中，如图3所示，所述空腔结构301包括第一凹槽3011和第二凹槽3012，所述第一凹槽3011设置在所述第一电路板1下表面，所述第二凹槽3012设置在所述第二电路板2上表面，所述第一凹槽3011与所述开口槽101导通连接。
53.在本实施例中，通过将空腔结构301分散设置在第一电路板1和第二电路板2内部，也就是将第一电路板1下表面设置的第一凹槽3011与第二电路板2上表面设置的第二凹槽3012共同组成空腔结构301，相比于在单个第一电路板1或者第二电路板2上设置空腔结构，在同样厚度的条件下，能够有效增大空腔结构301的体积大小，当封装板结构作为mems麦克风完成封装过程之后，有效的增大mems麦克风的背腔体积。
54.需要说明的是，第一凹槽3011和第二凹槽3012的大小相同或者不同，此处不作限制。
55.在另外一种可选的实施例中，如图4所示，
56.所述第一电路板1和所述第二电路板2之间连接有基材板3，所述空腔结构301设置在所述基材板3内部，所述空腔结构301与所述第一电路板1下表面、所述第二电路板2上表面形成第一腔体4。
57.在本实施例中，所述第一电路板1和所述第二电路板2之间与所述基材板3连接在一起，而基材板3内部设置的空腔结构301作为一个独立的腔室，在所述第一电路板1和所述第二电路板2的作用下，形成一个与开口槽101相互导通的第一腔体4，从而当完成对mems麦克风的封装过程之后，增大mems麦克风的背腔体积，使得进入mems麦克风内部的声波通过开口槽101进入到第一腔体4内部，从而使得声波更容易推动mems麦克风内部传感器的振膜运动，从而提高mems麦克风的灵敏度和信噪比，提高mems麦克风的频响性能。
58.在一些可选的实施例中，在所述空腔结构301设置在基材板3内部时，所述空腔结构301内部设置有金属屏蔽层13，所述金属屏蔽层13与所述第一电路板1、所述第二电路板2
共同形成一个屏蔽腔体，以提高整个封装板结构的屏蔽性能。
59.在一些实施例中，所述金属屏蔽层13的材料包括铜、铝、铁等金属屏蔽材料或者铜、铝、铁等金属屏蔽材料形成的镀层，比如铜或者铜镀层，通过金属屏蔽层13的屏蔽作用，有效提高整个封装板结构的电磁屏蔽性能。
60.可选的，当所述封装板结构制作成麦克风设备后，当麦克风设备在电磁干扰信号比较多的场景下使用时，比如该麦克风设备使用时周围有大量的电子设备，比如移动手机，通过在封装板结构内部的基材板3内设置的金属屏蔽层13，从而使得麦克风设备的电磁屏蔽性能大大增强，有效减少外界干扰，以提高整个麦克风设备的工作性能。
61.可选的，所述第一电路板1和所述第二电路板2均包括印刷电路板，由于第一电路板1和第二电路板2均为印刷电路板的硬质结构，并配合硬质结构的基材层3连接在一起，使得整个封装板结构具有良好的结构稳定性，相对于柔性电路板，结构不易变形。
62.又一可选的，图5为本实用新型实施例所述的基材板的水平截面结构示意图，如图5所示，所述基材板3内部设置有用于安装导线的通孔302，所述第一电路板1和所述第二电路板2通过所述通孔302内的导线电连接。
63.由于第一电路板1和第二电路板2之间通过基材板3连接在一起，对于安装在第一电路板1和第二电路板2上的器件，需要通过导线建立电连接，通过通孔302方便安装导线，也对导线起到了保护作用。
64.进一步的，所述第二电路板2底部还设置有电路引脚5，方便第二电路板2与外部器件电连接。
65.可选的，所述通孔302与所述空腔结构301不导通，避免安装在通孔302内部的导线出现损坏。
66.在一些可选的实施例中，所述空腔结构301侧面还连接有若干个未贯穿所述基材板3外表面的边缘槽303。
67.具体的，在通过设置空腔结构301以增大mems麦克风的背腔体积的时候，通过在空腔结构301侧面增加若干个边缘槽303，在保证空腔结构301的基本结构尺寸不发生较大改变的情况下，通过增加在空腔结构301侧面的边缘槽303进一步增大整个空腔结构301的体积，以使得后续形成的第一腔体4的体积增大，从而进一步增大mems麦克风的背腔，进一步提高mems麦克风的灵敏度和信噪比，提高mems麦克风的频响性能。
68.在一些实施例中，图6为本实用新型实施例所述的空腔结构侧面增加边缘槽时所述封装板结构的水平截面示意图，如图6所示，所述边缘槽303的水平截面为圆弧状结构，所述边缘槽303随机分布在所述空腔结构301的侧壁上，通过增加的边缘槽303以增大空腔结构301的体积，尤其是当通孔302的位置限制或者阻挡所述空腔结构301的时候，通过增加若干个边缘槽303，在保证空腔结构303的形状结构基本不变的情况下，使得后续空腔结构303形成的第一腔体4的体积增大，以提高mems麦克风的灵敏度和信噪比，并提高mems麦克风的频响性能。
69.需要说明的是，所述基材板3上形成的空腔结构301既可以通过压合工艺压合而成，也可以通过钻孔方式制作而成，任何能够在基材板3上获得所述空腔结构301的方式均可以应用于上述方案，对于空腔结构301在基材板3内部的生成方式本方案不作特别限定，此处不再赘述。
70.本实用新型还提供了一种mems麦克风，如图7所示，包括：
71.上述的封装板结构；
72.传感器芯片6，设置在所述封装板结构上，并与所述封装板结构的第一电路板1形成第二腔体7；
73.其中，所述第二腔体7通过所述开口槽101与所述第一腔体4导通。
74.在本实施例中，所述mems麦克风包括上述的封装板结构以及设置在封装板结构的第一电路板1上的传感器芯片6，当外部的声波信号进入到mems麦克风内部之后，首先进入到传感器芯片6与第一电路板1形成的第二腔体7之中，而在这之后通过传感器芯片6进入到封装板结构内部的第一腔体4之中，通过第一腔体4和第二腔体7作为整个mems麦克风的背腔，以增大整个背腔的体积大小，从而使得声波信号在第一腔体4和第二腔体7内部传递时更容易推动传感器芯片6的振膜运动，以便于传感器芯片6将声音信号转换为电信号，以完成声电转换的过程，有效提高了整个mems麦克风设备的信噪比和灵敏度，提高了整个mems麦克风的频响性能。
75.需要说明的是，在本实施例中，所述封装板结构采用的是上述实施例中图5中的封装板结构，但是本实施例中的mems麦克风中可以采用上述实施例中图1至图4中的任意结构，本方案对此不作限定，此处不再赘述。
76.可选的，所述mems麦克风还包括：
77.外壳8，连接在所述第一电路板1上，且内置有外壳腔体801；
78.导音孔9，设置在所述外壳8上，并与所述外壳腔体801导通；
79.信号处理芯片10，通过信号线1001与所述传感器芯片6电连接，用于接收所述传感器芯片6的电信号，并对所述电信号进行处理。
80.在本实施例中，在整个mems麦克风使用的时候，外部的声波信号通过外壳8上的导音孔9进入到外壳腔体801内部，所述传感器芯片6接收到所述声波信号之后，在第一腔体4和第二腔体6共同形成的更大体积的背腔的作用下，声波信号在背腔内触发对传感器芯片6的振膜运动，使得传感器芯片6将声波信号转换为电信号，而传感器芯片6通过信号线1001与信号处理芯片10之间导通连接，传感器芯片6将电信号传输到信号处理芯片10，通过信号处理芯片10对电信号进行处理，从而完成对声波信号的处理过程。
81.可选的，所述信号处理芯片10上设置有用于阻挡外部光线的挡光层1002。
82.由于外部光线有可能通过导音孔9进入到外壳8内部，通过挡光层1002的阻挡作用，避免外部光线对信号处理芯片10产生影响，对信号处理芯片起到了良好的保护作用。
83.在一种可选的实施例中，所述第二腔体7将所述开口槽101完全覆盖，在传感器芯片6与第一电路板1形成的第二腔体7将开口槽101完全覆盖之后，保证第一腔体4和第二腔体7之间的导通更加顺畅，保证开口槽101的开口空间被充分利用，以提高声波信号在第一腔体4和第二腔体7之间的传播效果。
84.在又一些可选的实施例中，图8为本实用新型实施例所述的mems麦克风包括扩张电路板时的结构示意图，如图8所示，所述mems麦克风还包括扩张电路板11，所述扩张电路板11通过连接基材层12与所述第二电路板2连接，所述连接基材层12内部设置有扩张空腔1201，且所述第二电路板2底部设置有扩张开口201，所述扩张空腔1201通过所述扩张开口201与所述第一腔体4导通。
85.为了进一步增大mems麦克风的背腔体积，通过在mems麦克风底部增加扩张电路板11，扩张电路板11通过连接基材层12与第二电路板2连接，而连接基材层12内也设置有扩张空腔1201，第二电路板2通过设置的扩张开口201使得第一腔体4与扩张空腔1201之间处于导通的状态，从而使得第一腔体4、第二腔体7和扩张空腔1201共同作为mems麦克风设备的背腔，从而进一步增大了mems麦克风设备的背腔体积，有效提高了整个mems麦克风设备的信噪比和灵敏度，提高了整个mems麦克风的频响性能。
86.可选的，在设置连接基材层12时，也在所述连接基材层12内部设置金属屏蔽层13，以使得金属屏蔽层13与第二电路板2下表面、所述扩张电路板11上表面共同形成一个屏蔽腔体，进一步提高整个麦克风设备的屏蔽性能和等级，减少外部干扰作用。
87.虽然在上文中详细说明了本实用新型的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本实用新型的范围和精神之内。而且，在此说明的本实用新型可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。