CN110856090B - 一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，包括一PCB基板，一MEMS芯片，封装于PCB基板的顶面，一射频滤波器，射频滤波器底部通过焊盘设置于PCB基板的顶面，位于MEMS芯片的一侧，一ASIC芯片，设置于射频滤波器顶面，ASIC芯片的输入端连接MEMS芯片的输出端，一外壳，罩在MEMS芯片、射频滤波器和ASIC芯片的外侧，MEMS芯片、射频滤波器和ASIC芯片分布合理，最大化利用PCB基板上的面积和空间，节省了占用空间，结构简单，射频滤波器能轻松达到滤波的效果，舍去了传统的金线连接，线路板布局明了简洁，简化了制造工艺，且方便后续的检修和更新，降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构。
背景技术
微机电系统麦克风翻译为声音传感器，声音传感器的作用相当于一个话筒(麦克风)。它用来接收声波，显示声音的振动图像，但不能对噪声的强度进行测量。该传感器内置一个对声音敏感的电容式驻极体话筒。声波使话筒内的驻极体薄膜振动，导致电容的变化，而产生与之对应变化的微小电压。这一电压随后被转化成0-5V的电压，经过A/D转换被数据采集器接受，并传送给计算机。
MEMS麦克风有一个缺陷就是射频(RF Radio Frequency)干扰。射频干扰的来源有：手机、对讲机等；如果是在特殊的地方，比如说医院的X光机和伽玛刀、CT机等设备都会带来很强的RF干扰。
为了防止这种邻近效应，系统设计者必须将麦克风放置在远离设备天线的位置，并隔离其电源，以减轻射频干扰。这常常会牺牲产品的设计美观性。
传统的微机电系统麦克风为了抗击射频干扰，一般都是采用在PCB基板上埋设电阻电容的方法，来实现射频滤波，埋设的电阻电容有限，制造成本高，制造复杂。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，解决以上技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，包括
一PCB基板；
一MEMS芯片，封装于所述PCB基板的顶面；
一射频滤波器，所述射频滤波器的底部设有焊盘，所述射频滤波器通过焊盘设置于所述PCB基板的顶面，位于所述MEMS芯片的一侧；
一ASIC芯片，设置于所述射频滤波器顶面，所述ASIC芯片的输入端连接所述MEMS芯片的输出端；
一外壳，固定在所述PCB基板顶面上，罩在所述MEMS芯片、所述射频滤波器和所述ASIC芯片的外侧。
优选地，所述PCB基板为双层线路板，所述PCB基板的底部设有焊盘。
优选地，所述MEMS芯片包括一硅振膜和一硅背极，所述硅振膜与所述硅背极平行，且所述硅振膜和所述硅背极组成一平行板电容。
优选地，所述硅振膜与所述PCB基板之间设一传声空腔。
优选地，所述MEME芯片的底端密封封装于所述PCB基板的顶面。
优选地，所述射频滤波器采用CSP封装技术封装于所述PCB基板的顶面，所述射频滤波器底端通过焊盘与所述PCB基板顶面的线路连接。
优选地，所述外壳采用金属材质制成。
优选地，所述PCB基板或外壳上设一声孔。
有益效果：本发明的微机电系统麦克风上的MEMS芯片、射频滤波器和ASIC芯片分布合理，最大化利用PCB基板上的面基和空间，节省了占用空间，结构简单，射频滤波器能轻松达到滤波的效果，舍去了传统的金线连接，线路板布局明了简洁，简化了制造工艺，且方便后续的检修和更新，降低了成本。
附图说明
图1为本发明的微机电系统麦克风结构的剖视示意图。
图中：1-PCB基板；2-MEMS芯片；3-射频滤波器；4-ASIC芯片；5-声孔；6-焊盘；7-第一信号线；8-第二信号线；
21-硅振膜；22-硅背极；23-传声空腔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，本发明提供了一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，包括
一PCB基板1，PCB基板1上设一声孔5，声孔5用于传播声音；声孔5也可设在外壳9上，将声音传递到耳机外侧。
一MEMS芯片2，封装于PCB基板1的顶面，位于声孔顶端，MEMS芯片用于接收声音并依据声音振动产生相应音频信号；
一射频滤波器3，射频滤波器3的底部设有焊盘，射频滤波器3通过焊盘6设置于所述PCB基板的顶面，封装于PCB基板1的顶面，位于MEMS芯片2的一侧，射频滤波器3连接在电信号的输出端，对射频信号过滤，使输出音质更加纯净；
一ASIC芯片4，封装于射频滤波器3顶面，ASIC芯片4的输入端连接MEMS芯片2的输出端，ASIC芯片4的输出端连接PCB基板1的线路；ASIC芯片是用于供专门应用的集成电路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)芯片技术，其作用是把MEMS芯片2传过来的高阻的音频电信号转换并放大成低阻的电信号，然后传输给射频滤波器，经RF抗噪电路滤波，输出与前置电路匹配的电信号，就完成了声电转换。通过对电信号的读取，从而实现对声音的识别。所述一外壳9，外壳9的正剖面呈倒置的“凵”字形。固定在PCB基板顶面上，罩在MEMS芯片2、射频滤波器3和ASIC芯片4的外侧，外壳9作为微机电系统麦克风的保护装置，起到一定的密封、防潮和防外力的保护作用，延长微机电系统麦克风内部结构的使用寿命。
本发明的优点在于：PCB基板上MEMS芯片、射频滤波器和ASIC芯片分布合理，最大化利用PCB基板上的面基和空间，节省了占用空间，结构简单，射频滤波器能轻松达到滤波的效果，舍去了传统的金线连接，线路板布局明了简洁，简化了制造工艺，且方便后续的检修和更新，降低了成本。
作为本发明一种优选的实施方式，PCB基板1为双层线路板。双面板是单面板的延伸，当单层布线不能满足电子产品的需要时，就要使用双面板了。双面都有覆铜有走线，并且可以通过过孔来导通两层之间的线路，使之形成所需要的网络连接。双层PCB的设计使电路布置更加紧密，节省了空间。PCB基板1的底部设有焊盘，通过焊盘焊接于外壳内部。
作为本发明一种优选的实施方式，MEMS芯片2包括一硅振膜21和一硅背极22，硅振膜21与硅背极22平行，且硅振膜21和硅背极22组成一平行板电容器。在硅背极22和硅振膜21上各连接一电源线，使硅背极22与硅振膜21之间产生一定的电压。当硅振膜21运动时，硅振膜21与硅背极22之间距离发生改变，电容改变，从而将声压信号转变为电信号。
作为本发明一种优选的实施方式，硅振膜21与PCB基板1之间设一传声空腔23，声孔5与传声空腔23连通。硅振膜21位于传声空腔23的顶面，即声音从声孔5进入传声空腔23后，声音可立即使硅振膜21振动产生变化的电信号。
本发明的微机电系统麦克风工作过程为：
外界声音从声孔5进入传声空腔23内，在声压作用下使硅振膜21振动，硅振膜21与硅背极22之间的距离改变，从而改变电容值，从而将声音信号转变为电信号。电信号传输到ASIC芯片4将传过来的音频电信号转换并放大成低阻的电信号，然后传输给射频滤波器3，经RF抗噪电路滤波，输出与前置电路匹配的电信号，就完成了声电转换。
作为本发明一种优选的实施方式，MEME芯片2的整体正剖面呈倒置的“凵”字形，MEME芯片2的底端密封封装于PCB基板1的顶面，密封封装的好处是避免声音泄露到别的地方，使硅振膜21的灵敏度更高，避免了杂音出现。也能防止灰尘进入MEMS芯片2和射频滤波器3。
作为本发明一种优选的实施方式，射频滤波器3采用CSP封装技术封装于PCB基板1的顶面，封装更精密，节省电路板和整个微机电系统麦克风的空间。射频滤波器3底端通过焊盘6与PCB基板1顶面的线路连接，焊盘6保证射频滤波器3与PCB基板1上线路的电性连接，从而保证电信号进入射频滤波器3后经过滤波后再输出。
作为本发明一种优选的实施方式，MEMS芯片2的输出端通过一第一信号线7连接ASIC芯片4的输入端。第一信号线7用于将MEMS输出的电信号传递给ASIC芯片4，方便后续ASIC芯片4对电信号的处理。
作为本发明一种优选的实施方式，ASIC芯片4的输出端通过一第二信号线8连接PCB基板1的线路。第二信号线8用于将ASIC芯片4处理后的信号传递给PCB基板1的电路，PCB基板1的信号经过射频滤波器3的转换后去除信号中的干扰信号，最终输出纯净的、可识别的信号。
作为本发明一种优选的实施方式，外壳9采用金属材质制成，防护能力更强，抗压能力好。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，其特征在于，包括一PCB基板；
一MEMS芯片，封装于所述PCB基板的顶面；
一射频滤波器，所述射频滤波器的底部设有焊盘，所述射频滤波器通过焊盘设置于所述PCB基板的顶面，位于所述MEMS芯片的一侧；
一ASIC芯片，设置于所述射频滤波器顶面，所述ASIC芯片的输入端连接所述MEMS芯片的输出端；
一外壳，固定在所述PCB基板顶面上，罩在所述MEMS芯片、所述射频滤波器和所述ASIC芯片的外侧；
所述射频滤波器采用CSP封装技术封装于所述PCB基板的顶面，所述射频滤波器底端通过焊盘与所述PCB基板顶面的线路连接。
2.根据权利要求1所述的一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，其特征在于，所述PCB基板为双层线路板PCB基板的底部设有焊盘。
3.根据权利要求1所述的一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，其特征在于，所述MEMS芯片包括一硅振膜和一硅背极，所述硅振膜与所述硅背极平行，且所述硅振膜和所述硅背极组成一平行板电容。
4.根据权利要求3所述的一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，其特征在于，所述硅振膜与所述PCB基板之间设一传声空腔。
5.根据权利要求1所述的一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，其特征在于，所述MEME芯片的底端密封封装于所述PCB基板的顶面。
6.根据权利要求1所述的一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，其特征在于，所述外壳采用金属材质制成。
7.根据权利要求1所述的一种新型的抗射频干扰的微机电系统麦克风结构，其特征在于，所述PCB基板或所述外壳上设一声孔。
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