具有用于機電換能器的大背面體積的電子設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種具有用于機電換能器的大背面體積的電子設備，包括基板、界定基板的至少一部分主要表面從而形成圍起中空空間且具有通孔的蓋子基板-布置的蓋子、電聲換能器。所述電聲換能器構造為在電信號和聲信號之間轉(zhuǎn)換且安裝在聲耦合中空空間的基板上，使得中空空間組成電聲換能器的背面體積，其中電聲換能器通過通孔在中空空間和蓋子基板布置的外部之間提供聲耦合、電子芯片，所述電子芯片安裝在蓋子-基板布置內(nèi)且電耦合電聲換能器用于在電子芯片和電聲換能器之間傳遞電信號、以及安裝在蓋子-基板布置內(nèi)的基板上且構造為提供電子功能的至少一個電子部件。
【專利說明】具有用于機電換能器的大背面體積的電子設備

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及電子設備、多媒體設備和制造電子設備的方法。

【背景技術】
[0002]硅麥克風可以由固態(tài)晶體硅材料制造而成，通過應用諸如蝕刻等技術和利用犧牲層，從而在與金屬電極連接的環(huán)形塊上形成兩個相對的膜。在出現(xiàn)聲波的情況下，膜移動，因而改變膜電極布置的電容，電容可以通過電極之間的電信號而被電測量出來。這樣硅麥克風可以與邏輯芯片(例如ASIC，專用集成電路)共同安裝在具有用于聲波的入口的半導體罩殼中。
[0003]與聲波入口相對并且由膜部分地界定的罩殼內(nèi)體積可以表示為背面體積，其顯著影響麥克風的性能。高的背面體積導致高的信噪比，反之亦然。合適的性能所需的背面體積的尺寸與硅麥克風的尺寸有關。因此，性能要求直接轉(zhuǎn)化成印刷電路板上的硅麥克風的高面積消耗。同時，存在朝著電子部件的較小尺寸的連續(xù)趨勢(例如在硅麥克風的情況下，最大高度小于Imm是期望的)。
[0004]因此，該高度需求與性能需求相矛盾。換句話說，硅麥克風的小型化和其性能之間存在技術相關的矛盾。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]需要一種具有帶有合適的聲學性能的電聲換能器的緊湊電子設備。
[0006]根據(jù)示例性的實施例，提供一種電子設備，包括基板、蓋子，其界定(例如覆蓋或包圍)至少一部分基板的主要表面由此形成圍起(和優(yōu)選地界定)中空空間且具有通孔的蓋子-基板布置、經(jīng)構造以在電信號和聲信號之間轉(zhuǎn)換且以中空空間組成電聲換能器的背面體積的方式安裝在中空空間內(nèi)的基板上的電聲換能器，其中電聲換能器通過通孔在中空空間和蓋子基板布置外部之間提供聲耦合、安裝在蓋子基板布置內(nèi)且電耦合電聲換能器的電子芯片以便于在電子芯片和電聲換能器之間傳遞電信號、以及安裝在蓋子基板布置內(nèi)的基板上且構造為提供電子功能的至少一個電子部件。
[0007]根據(jù)另一示例性的實施例，提供一種多媒體設備，其包括具有內(nèi)部通孔的電路板、暴露至多媒體設備的外部以圍起電路板、和電路板一起界定中空空間且具有外部通孔的外部外殼的外部外殼、構造為將聲信號轉(zhuǎn)換成電信號且以中空空間組成這對麥克風膜的背面體積的方式固定在聲耦合中空空間的電路板上的一對麥克風膜，其中這對麥克風膜通過內(nèi)部通孔和外部通孔在中空空間和多媒體設備的外部之間提供聲耦合、和電子芯片，所述電子芯片安裝在外部外殼內(nèi)且電耦合這對麥克風膜用于響應這對麥克風膜通過外部通孔接收聲信號而處理由這對麥克風膜產(chǎn)生的電信號。
[0008]根據(jù)另一示例性的實施例，提供制造電子設備的方法，其中該方法包括用蓋子界定基板的至少一部分主要表面因而形成圍起中空空間且具有通孔的蓋子基板布置、安裝構造為用于在聲信號和電信號之間轉(zhuǎn)換的電聲換能器在聲耦合中空空間的基板上使得中空空間組成電聲換能器的背面體積，其中電聲換能器通過通孔在中空空間和蓋子基板布置的外部之間提供聲耦合、將電子芯片安裝在蓋子基板布置內(nèi)且電耦合電子芯片和電聲換能器以便于在電子芯片和電聲換能器之間傳遞電信號、以及將構造為提供電子功能的至少一個電子部件安裝在蓋子基板布置內(nèi)。
[0009]示例性的實施例的優(yōu)勢在于，無論如何都需要用于覆蓋電子設備的一個或多個其他電子部件的蓋子(例如杯狀蓋或周圍的罩殼)，而所述蓋子還用于和一個或多個其他電子部件安裝在其上的安裝基板共同組成用于同樣容納在蓋子基板布置內(nèi)的電聲換能器的背面體積。通過省略具體只覆蓋電聲換能器和電子芯片以形成背面體積的單獨蓋子，電子設備可以呈現(xiàn)出緊湊且輕型的，同時提供較大背面體積，進而導致電聲換能器呈現(xiàn)非常好的性能。無論如何存在的蓋子連同基板以形成背面體積的協(xié)同使用降低了電子設備的尺寸，并允許較高的背面體積導致電聲換能器有合適信噪比。
[0010]對另外的示例性實施例的描述
[0011]在本申請的背景中，術語“電子設備”可以特別地表示包括電聲換能器和至少一個又一電子功能的電器。特別地，可以包括具有將聲波轉(zhuǎn)換成電信號的性能的任何便攜式裝置，反之亦然。
[0012]術語基板的“主要表面”可以表示特別地板狀基板的兩個最大的通常相對的表面中的一個，例如印刷電路板。主要表面通常是為了用于安裝諸如電聲換能器的電子部件、電子芯片和/或電子部件的基板的表面。
[0013]術語“電聲換能器”可以特別地表示能夠生成表示初級聲波內(nèi)容的次級電信號的任何機電部件，例如在麥克風的情況下。然而，術語“電聲換能器”還可以表示生成表示初級電信號內(nèi)容的次級聲信號的機電部件，例如在揚聲器的情況下。電聲換能器可以特別地構造為微機電裝置(MEMS)，并可以通過半導體技術制造，特別地硅技術。該電聲換能器可以具有兩個相對且連接電極的可移動地安裝的膜，由此作為響應于膜運動的電容變化的結(jié)果，電極之間的電信號特征性地改變，或在膜之間應用電信號時運動就特征性地改變。
[0014]術語“電聲換能器的背面體積”可以特別地表示充滿流體(例如充滿氣體的，更特別地充滿空氣的)的腔，基本上由電聲換能器的一個或多個膜和一部分基板與蓋子聲學上密閉。一旦移動或振動，電聲換能器的膜可以排出背面體積內(nèi)的氣體，其中目前認為聲學性能越好，排氣的阻力越小。因此，較高的背面體積導致電聲換能器的性能更佳，反之亦然。背面體積應該通過基板部分、蓋子和電聲換能器的膜關于環(huán)境充分密閉。然而，本領域的普通技術人員認識到，電聲換能器的膜中的一個或多個極小空氣通道是可以的甚至是期望的，以便允許在背面體積和周圍空氣之間產(chǎn)生技術上期望的較小空氣通道。然而，與電聲換能器的其他尺寸相比較，這些較小的空氣通道通常極小。
[0015]術語中空空間和蓋子基板布置的外部之間的“聲耦合”可以特別地表示由電聲換能器的膜組成的某一聲阻抗其，允許膜在中空空間和外部之間移動，因而提供在中空空間和外部之間的聲耦合。而且，在某種程度上，以上所述的膜中的可選較小孔對中空空間和外部之間的聲稱合程度產(chǎn)生一定程度的影響。
[0016]術語“電子芯片”可以特別地表示其上具有一個或多個集成電路元件的半導體芯片。可以提供可構造為專用集成電路(ASIC)的電子芯片，用于處理由電聲換能器響應于當前的聲信號而生成的電信號。然而，在另一實施例中，電子芯片還可以構造為生成初級電信號，通過將來自電子芯片的電信號根據(jù)揚聲器應用于電聲換能器而可以將所述初級電信號的內(nèi)容轉(zhuǎn)換成聲信號。
[0017]術語“至少一個電子部件”可以特別地表示所提供的除了電子芯片之外與電聲換能器合作的任何種類的電子部件。電子部件提供在電聲換能器和合作電子芯片的布置的額外功能。例如，至少一個額外的電子部件可以是提供額外功能的另一半導體芯片，如GPS(全球定位系統(tǒng))模塊，用于提供作為電子設備的便攜式器件的GPS功能。GPS模塊可以進而包括濾波器、放大器、諸如電容的無源部件等。至少一個電子部件的其他功能是內(nèi)存芯片的功能、微控制器的功能、傳感器的功能、或任何微機電系統(tǒng)(MEMS)的功能。電子部件的進一步實例是濾波器(例如表面聲波濾波器SAW、大塊聲波濾波器BAW、或薄膜大塊聲波諧振器FBAR)。電子部件可以進一步包括基帶芯片等。
[0018]術語“基板”可以特別地表示構造為安裝電聲換能器、電子芯片和/或電子部件的物理結(jié)構。基板可以是單個物理結(jié)構(例如單個印刷電路板)或多個物理結(jié)構(如作為主板的第一印刷電路板和作為要安裝在其上或除了主板之外要提供的額外結(jié)構的第二印刷電路板)。術語“基板”涵蓋單個基板或多個基板或基板部分，基板或基板部分可以互相連接在一起。
[0019]術語“多媒體設備”可以特別地表示用戶可以使用就提供除了諸如圖像相關功能的進一步功能或服務之外的任何聲學功能或服務而言的任何期望電器。因此，聲學功能或服務還可以與光學功能或服務組合起來，由諸如液晶顯示器(LCD)的顯示器提供。因此，多媒體設備可以允許用戶管理音頻內(nèi)容、視頻內(nèi)容、圖形內(nèi)容、字母數(shù)字內(nèi)容等。多媒體設備的實例是智能手機。
[0020]術語“蓋子”可以特別地表示覆蓋或包圍至少一部分基板且連接基板用于將中空空間圍起在形成的蓋子基板布置內(nèi)的任何物理結(jié)構。蓋子的一個實例是連接在基板的主要表面的頂部因而圍起中空空間的杯狀蓋部件。蓋子的另一實例是完全包圍基板且連接在側(cè)邊緣和/或主要表面因而還在形成的蓋子基板布置內(nèi)界定中空空間的中空罩殼(或其一部分)。術語“蓋子”涵蓋單個蓋子或多個蓋子或蓋子部分，而且還涵蓋單個罩殼(例如由兩個合作的部件形成的，如兩個半殼)、多個罩殼或蓋-罩殼組合。
[0021]根據(jù)一個示例性實施例的主旨(參考圖1到圖4)是，在具有的用戶電器的主板上，通常有進一步的子模塊或需要導電蓋形式的電屏蔽的電子部件。特別地在移動通信應用中，其中使用移動通信或?qū)Ш降奶囟l帶，為了保護電子部件不受不期望的電磁輻射影響，該電磁屏蔽變得越來越重要。示例性的實施例將電聲換能器(如MEMS芯片)和其電子邏輯芯片(如ASIC)集成在還覆蓋電子部件的公共屏蔽基板-蓋布置內(nèi)，其中蓋可以聲學上密封地安裝，例如通過圓周環(huán)形焊接或粘附連接。因此，具有非常有限的背面體積的電聲換能器的單獨罩蓋可以是可有可無的，提供更大背面體積的電聲換能器的單個較大蓋可以是雙重地用于屏蔽電子部件以及電聲換能器和其電子邏輯芯片。
[0022]根據(jù)另一示例性的實施例的主旨(參考如圖5到圖7)是，組成電器的蓋子的另一實施例的外部外殼或罩殼(如智能手機的外殼)部分地或完全地用于界定至少一部分背面體積。在該實施例中，還有利的是，其提供聲學密封，如果需要或期望的話，提供用于罩殼的電磁屏蔽(如通過罩殼的金屬涂層，從而提供接地或大量接觸)。因此應用外殼可以至少部分地用于形成背面體積。
[0023]示例性的實施例的優(yōu)勢在于，背面體積可以呈現(xiàn)較大，因而確保較高的電聲性能，同時使電子設備的尺寸和重量維持較小。因此，可以享受電聲換能器小型化潛力的全部益處(如硅麥克風)，因為電聲換能器不一定需要使用其自己的背面體積。這使得有可能實現(xiàn)基于高度小型化的晶片級的硅麥克風解決方案，盡管其尺寸非常小，但是可以高性能地工作。示例性的實施例的進一步優(yōu)勢是電子設備的裝配簡化，因為單獨的零件變得可有可無(一個蓋子和一個基板就足夠)。因此，高背面體積可以通過利用已經(jīng)存在的覆蓋電器子模塊的蓋子與小尺寸的電聲換能器組合起來。因此，示例性的實施例克服了 MEMS麥克風的小型化和其性能之間的技術相關的沖突。
[0024]以下將說明電子設備、多媒體設備和其方法的進一步的示例性實施例。
[0025]在實施例中，基板是印刷電路板(PCB)。印刷電路板是用于安裝電聲換能器、電子芯片和電子部件的合適的安裝基座。可以使用單個印刷電路板，或多個單獨的或互連的印刷電路板，如主板和額外的板。然而，替代地可以選擇其他基板，如柔性板、陶瓷基板、或任何其他合適的電子安裝基座。
[0026]Aaa在實施例中，印刷電路板是設備的主板。設備的主板(如母板)可以是設備的大多數(shù)電子部件的主要安裝基座。特別地，主處理器或設備控制器可以安裝在這種主板上?？梢允褂眠B接至主板的設備的外部罩殼的一部分和至少部分地界定電聲換能器的背面體積的蓋子。
[0027]在實施例中，設備包括圍起蓋子(這里可以構造為蓋)和基板且具有又一通孔的罩殼，因此電聲換能器通過所述通孔兩者(如參考圖1)在設備的中空空間和其外部之間提供聲耦合。在該實施例中，蓋子是在電子設備的外部罩殼內(nèi)的內(nèi)蓋。在該情況下，蓋子或基板中的聲音進入孔或內(nèi)部通孔和外部罩殼中額外的外部通孔都可以用于限定讓來自電子設備外部的聲波傳送至電聲換能器的聲學路徑。當單獨提供外部罩殼和蓋子時，蓋子可以具體地構造至電子芯片、電聲換能器和可選的電子部件的要求。例如，蓋子可以由金屬制造或可以具有金屬涂層，從而起到用于防止來自環(huán)境的電磁輻射的屏蔽作用，從而對蓋子基板布置內(nèi)的部件起作用，因而進一步提高電子設備的性能。
[0028]在實施例中，設備包括布置為提供防止聲波泄露至罩殼和蓋子之間的中間空間(如參考圖1)的聲密封。此外或替代地，聲波泄露至罩殼和基板之間的中間空間可以通過聲密封抑制。該聲密封(可以由一個或多個單獨的聲密封兀件制造)有利于將聲傳播路徑限制和限定為期望軌跡。因此，可以防止聲波傳輸至電子設備的不期望的段，并且可以促進聲波朝著期望位置傳播。該聲密封可以由焊接或膠粘材料的環(huán)形成，或者由橡膠環(huán)等形成。特別是，關于外部外殼的聲密封是有利的。
[0029]在實施例中，罩殼本身構造為關于環(huán)境電磁屏蔽至少一部分電子芯片和電子部件。例如，外套罩殼可以由至少部分地導電材料制造。通過提供金屬材料制造的外部罩殼或提供具有金屬層的塑料罩殼，可以抑制來自設備外部的不期望的電子輻射傳播至內(nèi)部部件，因而進一步增加電聲換能器-電子芯片布置的信噪比，以及其他電子部件的性能，所述其他電子部件的性能也對該電磁輻射敏感。
[0030]在實施例中，電聲換能器構造為用于將聲信號轉(zhuǎn)換成電信號的麥克風。作為麥克風的電聲換能器的實施是特別有利的，因為許多電子器件需要一個或多個麥克風類型的電聲換能器。例如，智能手機可以具有用于檢測語音的第一麥克風、用于檢測周圍聲波的第二麥克風(如在捕獲視頻和音頻內(nèi)容方面)、以及用于檢測噪聲的第三麥克風(例如噪聲抑制或噪聲消除等)。在替代實施例中，電聲換能器構造為將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號的揚聲器。這些實施例可以額外地或替代地包括具有以上所述結(jié)構的一個或多個揚聲器。
[0031]在實施例中，電聲換能器是微機電系統(tǒng)(MEMS)。在該實施例中，多晶硅膜的支承結(jié)構(特別形成為中空管或環(huán)狀)是由晶體硅形成的。金屬電極可以連接膜，因此膜響應檢測到的聲音的互相運動引起通過電極可電檢測的所述結(jié)構的電容變化。然而，根據(jù)其他不例性的實施例，可以實施電聲換能器的其他構成，如利用壓電麥克風。膜的厚度可以小于Ium,如可以是300nm或800nm。電極可以由金制成。電聲換能器的高度可以小于1mm，如不超過800um。膜中的空氣通道可以提供在膜的兩個相對面上的空間之間的特定壓力平衡。膜中提供空氣通道使膜免受存在的壓力變化的損害，如外部大氣壓力變化。而且，可以用于連接電聲換能器和基板的粘合劑可能產(chǎn)生氣體，可以通過空氣通道移除背面體積的氣體。
[0032]在實施例中，電子芯片(可以一般地表示為邏輯芯片)是專用集成電路(ASIC)。ASIC可以包括邏輯電路，邏輯電路可以完成處理從電聲換能器接收的信號的任務，如信號放大、信號濾波(如頻率濾波)和/或模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換(因此還提供模數(shù)轉(zhuǎn)換功能)。因此，信號處理的任何期望方式可以通過ASIC執(zhí)行。在電聲換能器作為揚聲器的結(jié)構的情況下，ASIC可以通過高效且精確的電聲換能器提供諸如模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換或呈現(xiàn)聲波發(fā)射的其他預處理任務的功能。
[0033]在實施例中，至少一個電子部件電耦合至電子芯片。在該實施例中，電子部件和電子芯片可以提供合作功能。例如，由電聲換能器檢測且由電子芯片預處理的聲信號可以提供給電子部件，以供進一步的使用或處理。例如，在聲音識別系統(tǒng)的情況下，又一電子部件可以使用檢測的聲信號的內(nèi)容執(zhí)行某一用戶指令。更一般地，電子芯片和電子部件因此可以提供合作功能。
[0034]在實施例中，蓋子構造為關于環(huán)境電磁屏蔽至少一部分電子芯片和電子部件(參考圖1)。例如，蓋子可以由至少部分導電的材料制造。因此，蓋子不僅用于界定足夠大的背面體積，而且用于屏蔽來自環(huán)境的電磁雜散輻射，而電磁雜散輻射會負面地影響電子芯片和/或電子部件的功能。
[0035]在實施例中，在蓋子(參考圖7)和/或基板(參考圖1)中形成通孔。期望的是，外部聲信號通過通孔到達電聲換能器。在一個實施例中，通孔可以在基板中形成。在另一實施例中，通孔可以在蓋子中形成。在再一實施例中，可以形成不只一個通孔，至少一個形成在蓋子中和至少一個形成在基板中。通過通孔傳播的聲波可以直接撞擊電聲換能器的膜，因此聲波直接耦合通孔。例如，電聲換能器的管狀支承結(jié)構可以裝配在通孔上，因此聲波可以經(jīng)過通孔傳播，通過支承結(jié)構中的通孔，因此到達電聲換能器的膜結(jié)構底側(cè)。
[0036]在實施例中，設備包括覆蓋至少一個又一電子部件的至少一部分但不是電聲換能器和電子芯片(參考圖6)的又一蓋子。因此，為了執(zhí)行具體的電磁輻射屏蔽任務，又一蓋子可以只覆蓋一部分或所有電子部件，但不覆蓋電聲換能器和連接的電子芯片。在該實施例中，外部蓋子(或罩殼)可以進一步覆蓋電聲換能器、電子芯片和間接通過額外的蓋子覆蓋電子部件，因而確保同時覆蓋較高的背面體積。
[0037]在實施例中，蓋子的外表面(這里構造為罩殼)至少部分地形成設備的外表面(參考圖5)。換句話說，蓋子可以部分或完全地形成電子設備的最外罩殼。這使得背面體積呈現(xiàn)極高且額外用于界定背面體積的工作變得極低。
[0038]在實施例中，電子芯片固定在基板上(參考圖1)。例如，電子芯片可以安裝位緊接著基板上的電聲換能器，如電路板。在可選的實施例中，電子芯片安裝在蓋子-基板布置內(nèi)的其他位置或并列于一個或多個通孔。
[0039]在實施例中，電聲換能器包括兩個膜，膜具有相對的兩個內(nèi)表面和分別與指派的內(nèi)表面相對的兩個外表面。電聲換能器的這對膜的第一外表面面向通孔，這對膜的相對的第二外表面與通孔相對且直接聲耦合到界定背面體積且連同基板而至少部分包圍電子芯片和至少一個電子部件的蓋子的內(nèi)表面。在該實施例中，聲波朝著第一膜的第一外表面?zhèn)鞑?，引起膜移動。另一膜的相對面朝著背面體積定向，因而向內(nèi)移動背面體積，考慮到較大尺寸的背面體積，對于具有較低聲阻抗的膜可以容易地執(zhí)行內(nèi)部氣體的排出。這一運動將因此導致膜結(jié)構的電容值改變，該電容值可以通過側(cè)向連接到膜的兩個電極電檢測。
[0040]在實施例中，電聲換能器與在膜振動頻率的聲波合作，其中膜振動頻率明顯低于膜的諧振頻率。這可以防止膜的伸長太強，避免膜劣化甚至損壞。
[0041]在實施例中，設備構造為由便攜式設備、手持式設備、用戶設備、多媒體設備、手機、智能手機、平板電腦、筆記本電腦、數(shù)碼相機和個人數(shù)字助理構成的組中的一個。示例性的實施例可以特別地利用任何種類的手持式設備實施，但是還可以應用于其他電子設備，如監(jiān)視器或電視機。
[0042]另一示例性的實施例提供包括以下的電子設備:
[0043]基板；
[0044]布置在基板上且與基板一起形成具有通孔的中空空間的蓋子；
[0045]以中空空間組成電聲換能器的背面體積和電聲換能器的前部體積通過通孔聲耦合中空空間的外部的方式布置在中空空間的基板上的電聲換能器；
[0046]安裝在中空空間且電耦合電聲換能器的電子芯片；以及
[0047]安裝在中空空間且構造為提供電子功能的至少一個又一電子部件。
[0048]結(jié)合附圖，根據(jù)下面的說明書和相關權利要求將理解本發(fā)明的以上目標和其他目標、特征及優(yōu)勢，在附圖中相似的零件或元件由相似的附圖標記表示。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049]為了進一步理解本發(fā)明的示例性實施例，提供組成說明書的一部分的附圖，附圖示出本發(fā)明的示例性實施例。
[0050]在附圖中:
[0051]圖1不出根據(jù)不例性實施例的電子設備的橫截面，在該實施例中，夕卜部外殼內(nèi)的杯狀蓋子和其上安裝電聲換能器與其他電子部件的印刷電路板共同形成用于電聲換能器的背面體積。
[0052]圖2示出具有指派的電子芯片(未示出)以供與根據(jù)示例性實施例的電子設備一起使用的電聲換能器的立體式圖。
[0053]圖3示出圖2的電聲換能器-電子芯片組件的側(cè)視圖。
[0054]圖4示出與圖1相似的根據(jù)另一示例性實施例的電子設備，但是圖4實施的是圖2和圖3的電聲換能器-電子芯片組件。
[0055]圖5示出根據(jù)另一示例性實施例的電子設備，在該實例中電聲換能器的背面體積由主板和電子設備的外部罩殼的一部分界定，其中所述部分構成蓋子。
[0056]圖6示出根據(jù)另一示例性實施例的電子設備，在該實施例中電聲換能器的背面體積由主板和電子設備的外部罩殼的一部分界定，其中所述部分構成蓋子，其中:電聲換能器和指派的電子芯片都額外地由具有另外的通孔的蓋子覆蓋。
[0057]圖7示出根據(jù)另一示例性實施例的電子設備的橫截面，在該實施例中與圖6相比，單獨的用于電聲換能器-電子芯片組件的蓋子和另外的電子部件組合成公共蓋。

【具體實施方式】
[0058]附圖中的說明是示意性的，并不按比例繪制。
[0059]以下參考圖1，將描述根據(jù)示例性實施例的電子設備100，可以是諸如智能手機的多媒體設備。
[0060]電子設備100包括體現(xiàn)為印刷電路板(PCB)的第一基板102，電子設備的各種電子部件安裝在印刷電路板上。第一基板102進而安裝在第二基板130上，其在該實施例中也體現(xiàn)為印刷電路板，并形成電子設備100的主板。
[0061]由金屬材料制造的蓋104，作為幫助界定麥克風的背面體積(參考說明書)的蓋子的實例，圓周地附接和連接至第一基板102，因此覆蓋在其主要表面106上的第一基板102的一部分。第一基板102的相對的其他主要表面用附圖標記140表不,其電連接且機械連接第二基板130。因此,蓋子-基板布置由蓋104和第一基板100的一部分形成,其中蓋子-基板布置圍起中空空間108。蓋子-基板布置包括在第一基板102中形成的通孔110。
[0062]電子設備100還包括體現(xiàn)為硅MEMS麥克風的電聲換能器112。電聲換能器112具有兩個膜142 (細節(jié)未示出)，膜可移動地安裝在管狀支承主體144上，且構造為通過外部罩殼120中形成的外部通孔122、通過第二基板130中形成的主板通孔114和通過第一基板102中的通孔110接收從環(huán)境朝著電聲換能器112的這對膜傳播的聲波。在連接到膜的兩個電極(未示出)之間，可以檢測指示要捕獲的聲波內(nèi)容的電信號。作為連接在電聲換能器112的膜的側(cè)部的兩個電極之間的電容變化的結(jié)果，可以檢測該電信號，且通過電纜連接132可以將該電信號提供給電子芯片116。電子芯片116體現(xiàn)為ASIC，作為用于放大、濾波和數(shù)字化電信號的邏輯芯片，如用于進一步處理電信號。因而，由電子芯片116處理的電信號是由電聲換能器112檢測的聲信號的電子指紋，其中電子芯片116體現(xiàn)為其中具有集成電路部件的半導體芯片。
[0063]從圖1可見，電聲換能器112安裝在中空空間108內(nèi)的第一基板102上，使得中空空間108形成電聲換能器112的背面體積。這是通過布置電聲換能器112的膜使其具有面對通孔110、114、122的一個外表面和定向為朝著蓋子104、第一基板100的另一外表面來實現(xiàn)。膜的兩個內(nèi)表面互相鄰近地布置。由于電聲換能器112的膜可以在一方面涉及通孔110、114、122和另一方面涉及中空空間108的空氣體積之間移動(例如振蕩)，所以膜提供在這兩個體積區(qū)域之間的聲耦合。盡管附圖中未示出，電聲換能器112的膜可以可選地包括非常小的空氣通道，用于在一方面中空空間108內(nèi)的空氣和包圍罩殼120的外部大氣之間的壓力均衡且通過通孔110、114、122聲學地耦合到電聲換能器112的。
[0064]不僅電聲換能器112而且組成邏輯芯片與電聲換能器112合作的電子芯片116，安裝在由第一基板102和蓋104界定的中空空間108內(nèi)。而且，(在所示實施例中三個)額外的電子部件118也安裝在中空空間108內(nèi)的第一基板102上，其中每個電子部件體現(xiàn)為另外的半導體芯片，像電聲換能器112和電子芯片116那樣由相同的蓋104覆蓋。電子部件118提供電子設備100的進一步的電子功能，例如GPS功能、頻率過濾功能、記憶功能、控制器功能等等。
[0065]此外，電子設備110包括圍起所有先前描述的部件(除了罩殼通孔122之外)特別是蓋子104和第一基板102及第二基板130的外部罩殼120。罩殼120的外表面沿著電子設備100的整個圓周提供電子設備100的最外限制。罩殼120的內(nèi)部和外部大氣124之間的唯一聲接口是外部通孔122。
[0066]電子設備100還具有聲密封126,其包括布置為橋接第二基板130和第一基板120之間的間隙的密封元件，用于防止聲波泄露，通過外部通孔122和主板通孔114進入電子設備100，到罩殼120和蓋104之間的中間空間。聲密封126還抑制聲波泄露，通過外部通孔122進入電子設備100到外部罩殼120和第二基板130之間的中間空間。為此，聲密封126還包括布置為關于罩殼120橋接第二基板130的密封兀件。在所不實施例中，聲密封126構造為兩個橡膠環(huán)、兩個焊接環(huán)或兩個粘合環(huán)，其中一個布置在第二基板130和第一基板102之間，另一個布置在第二基板130和外部罩殼120之間。
[0067]在所示結(jié)構中，蓋子104是由金屬材料制造的，用于屏蔽來自電子設備100的環(huán)境的電磁輻射。該雜散輻射可以損壞特別是電聲換能器112、電子芯片116和電子部件118的功能。在所示實施例中，蓋104因此實現(xiàn)特別地兩個功能:(I)屏蔽來自布置在基板-蓋布置內(nèi)的部件的電磁雜散輻射；(2)為電聲換能器112提供顯著的較大背面體積，就信噪比而言促進其性能。
[0068]因而，圖1示出一個實施例，其中集成作為機電換能器112的硅麥克風和現(xiàn)有模塊中的電子芯片116形式的連接ASIC被執(zhí)行。因而，可以獲得高背面體積且不需要實施額外的部件。
[0069]因此，圖1不出的電子設備100的橫截面，其中外部外殼120內(nèi)的杯狀蓋子104連同其上安裝電聲換能器112和電子芯片116及進一步的電子部件118的第一基板102 —起，形成用于電聲換能器112的背面體積。
[0070]圖2示出可以實施在根據(jù)示例性實施例的電子設備100中的機電換能器112的立體圖。機電換能器112構造為具有管狀支承結(jié)構144的高度集成結(jié)構，其中管狀支承結(jié)構可以是晶體娃的環(huán)形部分。在支撐結(jié)構200的通孔頂部,形成厚度在10nm和100nm之間的范圍內(nèi)的一對膜142。在圖2中未不出電子芯片116,電子芯片116可以安裝在電子設備100內(nèi)的合適位置。
[0071]圖3示出圖1的裝置的側(cè)視圖，從中可以獲取高度緊湊的布置。
[0072]圖4示出根據(jù)其中實施圖2和圖3的機電換能器112的另一示例性實施例的電子設備100。這也是與圖1的實施例比較而言的主要區(qū)別。盡管圖4中未示出，但是電子芯片116可以安裝在蓋104-基板102、130布置內(nèi)的任何位置或并列于通孔110、114、122中的一個。圖4實施例能夠使用具有最高性能的最小占地的硅麥克風。
[0073]圖5示出根據(jù)另一示例性實施例的電子設備100，與圖1的實施例的區(qū)別在于，現(xiàn)在蓋104只覆蓋安裝在第一基板102上的電子部件118，而電聲換能器102和電子芯片116直接安裝在第二基板130上并且在蓋106的外部。等同于中空空間108的背面體積現(xiàn)在組成在一方面第二基板130和另一方面蓋子(特別地參考電子設備100的外部罩殼120的上杯狀部分)之間。換句話說，根據(jù)圖5，蓋子-基板布置由外部罩殼120的上部和第二基板130形成。
[0074]因而，在圖5的實施例中，外部罩殼120形式的全部設備外殼可以用于界定背面體積。因而，可以獲得超高背面體積。
[0075]聲密封126可以形成在外部罩殼120和主板形式的第二基板130之間。用于保護電子部件118不受雜散輻射影響的電磁屏蔽可以由圍起電子部件118的蓋104和外部罩殼120特別地關于電聲換能器112和電子芯片116提供。為此，可以將罩殼120(如由塑料制成)的表面涂上金屬材料，或形成金屬的整個外部外殼120。而且，將電聲換能器112和電子芯片116從電子部件118屏蔽(反之亦然)也可以由蓋104提供。
[0076]總結(jié)，圖5示出電子設備100，其中電聲換能器112的背面體積由主板結(jié)合電子設備100的外部罩殼120的一部分來界定,后者一部分組成促進界定用于麥克風的背面體積的蓋子。
[0077]盡管圖5示出MEMS芯片和ASIC的電路板組件上的芯片，當然還可以將圖5的實施例構造為具有圖2到圖4所示類型的MEMS麥克風系統(tǒng)。
[0078]圖6示出根據(jù)另一示例性實施例的電子設備100。在該實施例中，與圖5相比較，提供單獨的第二蓋600，其中先前所述的第一蓋104覆蓋電聲換能器112和電子芯片116，而第二蓋600密封地覆蓋電子部件118。在該實施例中，部件的電磁屏蔽可以通過蓋104、600實現(xiàn)，因此外部罩殼120(在該實施例中用作界定背面體積)可以由塑料制成，因此增加關于罩殼120的設計自由。圖6是使用整體設備外殼或罩殼120促進形成中空空間108或背面體積的另一實例，并不出作為電聲換能器112的頂部端口娃麥克風。該實施例的益處在于，利用頂部端口結(jié)構可以獲得較高的背面體積。
[0079]圖6示出電子設備100，其中電聲換能器112的背面體積由第二基板130或主板與電子設備100的外部罩殼120的底部部分界定,其中杯狀部分組成蓋狀部件。
[0080]在圖6的實施例中，主板通孔114提供在電聲換能器112和中空空間108之間聲連通。外部通孔122結(jié)合蓋通孔602提供來自外部大氣124的聲波朝著電聲換能器112的進入。
[0081]圖7示出根據(jù)另一示例性實施例的電子設備100。圖7的實施例與圖6的實施例的不同在于，同時為具有連接的電子芯片116的電聲換能器112，以及電子部件118提供一個公共蓋104(而不是如圖6中所示的兩個蓋104、600)。因而，可以獲得高背面體積，而不需要提供額外的部件，因為可以集成在一個屏蔽模塊中。也不需要額外的屏蔽。在該實施例中背面體積極大。
[0082]因此，圖7不出電子設備100的橫截面，與圖6相比較,用于電聲換能器112-電子芯片116組件和用于另外的電子部件118的單獨蓋104、600組合成一個公共蓋104。
[0083]應當注意，術語“包括”不排除其他元件或特征，“一”或“一個”不排除多個。還可以組合不同實施例中所述的元件。還應當注意，附圖標記不應當解釋為限制權利要求的保護范圍。而且，本申請的保護范圍并非要限制到說明書中所述的過程、機器、產(chǎn)品、物的組合、手段、方法和步驟的特定實施例。因此，相關權利要求是為了將過程、機器、產(chǎn)品、物的組合、手段、方法或步驟包括在其保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種電子設備，所述電子設備包括: 基板； 蓋子，從外部界定所述基板的至少一部分主要表面，以由此形成圍起中空空間且具有通孔的蓋子-基板布置； 電聲換能器，構造為在聲信號和電信號之間轉(zhuǎn)換，并安裝在聲耦合到所述中空空間的所述基板上使得所述中空空間組成所述電聲換能器的背面體積，其中:所述電聲換能器經(jīng)由所述通孔在所述蓋子基板-布置的外部和所述中空空間之間提供聲耦合； 電子芯片，安裝在所述蓋子-基板布置內(nèi)且與所述電聲換能器電耦合，以在所述電子芯片和電聲換能器之間傳遞電信號；以及 至少一個電子部件，安裝在所述蓋子-基板布置內(nèi)的基板上，并構造為提供電子功能。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述基板是印刷電路板。
3.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述印刷電路板是所述設備的主板。
4.根據(jù)權利要求1所述的設備，包括圍起所述蓋子和基板的罩殼，，其中所述蓋子構造為蓋，所述罩殼具有又一通孔以便所述電聲換能器經(jīng)由所述通孔和所述又一通孔在所述中空空間和所述設備的外部之間提供聲耦合。
5.根據(jù)權利要求4所述的設備，包括聲密封，其布置為防止下述情況中的至少一種情況:聲波泄露至所述罩殼和所述蓋子之間的中間空間、聲波泄露至所述罩殼和所述基板之間的中間空間。
6.根據(jù)權利要求4所述的設備，其中:所述罩殼構造為特別地至少部分地由導電材料制造，以關于環(huán)境電磁屏蔽由所述電子芯片和至少一個電子部件構成的組中的至少一個。
7.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述電聲換能器包括由構造為將聲信號轉(zhuǎn)換成電信號的麥克風和構造為將電信號轉(zhuǎn)換成聲信號的揚聲器構成的組中的至少一個。
8.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述電聲換能器構造為微機電系統(tǒng)。
9.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述電子芯片是專用集成電路。
10.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述至少一個電子部件電耦合至所述電子芯片。
11.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述蓋子構造為特別地至少部分由導電材料制造，以關于環(huán)境電磁屏蔽由所述電子芯片和至少一個電子部件構成的組中的至少一個。
12.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述通孔形成在由所述蓋子和所述基板構成的組中的至少一個中。
13.根據(jù)權利要求1所述的設備，包括又一蓋子，所述又一蓋子覆蓋所述至少一個又一電子部件而不覆蓋所述電聲換能器和電子芯片。
14.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:構造為罩殼的所述蓋子的外表面至少部分地形成所述設備的外表面。
15.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述電子芯片安裝在所述基板上。
16.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述電聲換能器的成對的膜的第一外表面面對所述通孔，所述成對的膜的相對的第二外表面與所述通孔相對，其中所述第二外表面直接聲耦合到界定所述背面體積且和所述基板一起至少部分地包圍所述電子芯片和至少一個電子部件的所述蓋子的內(nèi)表面。
17.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中:所述蓋子包括由附接至所述基板的主要表面的蓋和包圍所述基板的罩殼構成的組中的一個。
18.一種多媒體設備，所述多媒體設備包括: 具有內(nèi)部通孔的電路板； 暴露至所述多媒體設備的外部的外部外殼，其圍起所述電路板并和所述電路板一起界定中空空間且具有外部通孔； 成對的麥克風膜，構造為將聲信號轉(zhuǎn)換成電信號，并安裝在聲耦合至中空空間的所述電路板上，使得所述中空空間組成所述成對的麥克風膜的背面體積，其中所述成對的麥克風膜經(jīng)由所述內(nèi)部通孔和外部通孔在所述中空空間和所述多媒體設備的外部之間提供聲率禹合; 電子芯片，安裝在所述外部外殼內(nèi)且電耦合至所述成對的麥克風膜，以響應于所述成對的麥克風膜通過所述外部通孔接收聲信號而處理所述成對的麥克風膜生成的電信號。
19.根據(jù)權利要求18所述的設備，包括在所述中空空間內(nèi)安裝在所述基板上且構造為提供電子功能的至少一個電子部件。
20.一種制造電子設備的方法，所述方法包括: 從外部用蓋子界定基板的主要表面的至少一部分，以由此形成圍起中空空間且具有通孔的蓋子-基板布置； 將構造為在聲信號和電信號之間轉(zhuǎn)換的電聲換能器安裝在聲耦合至所述中空空間的所述基板上，使得所述中空空間組成所述電聲換能器的背面體積，其中所述電聲換能器經(jīng)由所述通孔在蓋子-基板布置的外部和所述中空空間提供聲耦合； 將電子芯片安裝在所述蓋子-基板布置內(nèi)，并將所述電子芯片和電聲換能器電耦合，以在所述電子芯片和電聲換能器之間傳遞電信號；以及 將構造為提供電子功能的至少一個電子部件安裝在所述蓋子-基板布置內(nèi)的所述基板上。
【文檔編號】H04R19/04GK104254047SQ201410294923
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權日:2013年6月26日
【發(fā)明者】H·托伊斯 申請人:英飛凌科技股份有限公司