CN101389155A

CN101389155A - 硅晶电容式麦克风

Info

Publication number: CN101389155A
Application number: CNA2007101489161A
Authority: CN
Inventors: 龚诗钦; 郑权贤; 欧沐怡; 何鸿钧; 魏文杰
Original assignee: Merry Electronics Co Ltd
Current assignee: Merry Electronics Co Ltd
Priority date: 2007-09-12
Filing date: 2007-09-12
Publication date: 2009-03-18

Abstract

本发明一种硅晶电容式麦克风，其包含有一基板(substrate)、一振动膜(diaphragm)、一背板(backplate)以及多数电极(electrode)。该基板是具有一腔体(chamber)；该振动膜具有一作用区以及至少三连接部，该作用区遮蔽该腔体的开口，各该连接部是自该作用区向外侧延伸，该连接部是相隔预定距离且分别设于该基板；该背板是设于该基板上且具有多数穿孔，该穿孔是对应于该振动膜的作用区，该背板遮蔽该振动膜且与该振动膜相隔一预定距离；该电极是布设于该背板。

Description

硅晶电容式麦克风

技术领域

本发明是与微机电组件有关，特别是指一种硅晶电容式麦克风。

背景技术

一般电容式麦克风主要包含有一背板与一振动膜，早期所使用振动膜材料为多孔性铁氟龙化合物(Tefl on)，但是由于此类材质应力大且控制不易，造成感度分布范围过宽，且驻极电荷易受温度影响而造成感度衰减的缺失。

为解决上述问题，有业者发展出利用半导体工艺与硅微细加工技术所制作的硅晶电容式麦克风，振动膜的材质是以硅或硅的化合物所制成，其主要目的在于可以使振动膜具有较低且易控制的固有内应力(intrinsic stress)，以提高振动膜的灵敏度。此外，硅晶电容式麦克风可通过稳压IC提供电荷来源，感度具有不受温度影响的稳定性。

如美国专利公告编号第5,146,435号专利案「Acoustictransducer」以及美国专利公告编号第5,490,220号专利案「Solidstate condenser and microphone devices」；上述两案的结构主要包含有一平坦振动膜(membrane)以及一背板(backplate)；其中该振动膜的结构边界是为四边固定，其结构上能够具有较高的内应力；然而，此等结构对于声波的灵敏度容易受到制造方法变异的影响而不容易掌握。

如美国专利公告编号第5,870,482号专利案揭露有一种「Miniature silicon condenser microphone」；其主要是运用悬臂梁(cantilever)结构，可以使振动膜的应力降低，以提高灵敏度；但是，由于此案的结构于实际可变电容的面积较小，故其所能产生的讯号也较小，具有讯号较弱的缺点。再者，一般麦克风在设计上要求振动膜的自然共振频率必须大于麦克风所需要的声音频率，但是此种结构的振动膜的自然共振频率相较一般设计要求为偏低，不容易达到一般的设计要求，具有设计不易的缺点。另外，此案的振动膜具有皱折结构而容易产生应力集中的问题，具有造成振动膜使用寿命缩短的缺点。

请参阅图1及图2，其是为一种公知硅晶电容式麦克风1的结构示意图。硅晶电容式麦克风1包含有一基板2、一背板3以及一振动膜4。背板3设于基板2且具有多数皱折结构5，振动膜4设于背板3的皱折结构5并与基板2相隔预定距离；通过振动膜4的振动位移以达到检测声波变化的目的。然而，由于背板3与振动膜4的连接处在结构性较为薄弱，当振动膜4于松弛状态(release)时，背板3以及振动膜4的连接处容易因高频振动而造成断裂；换言之，此种结构在工艺上，具有次品率高的缺点。再请参阅图3，由于基板2与振动膜4之间的间隙极小，振动膜4上所带有的电荷容易与基板2形成感应电容6的问题而有待克服。

请参阅图4，其是为另一种公知硅晶电容式麦克风7的结构示意图。一硅晶电容式麦克风7包含有一振动膜8，其是通过一悬臂9设于硅晶电容式麦克风7的基板，使振动膜8相较于前述常用者能够具有较佳的灵敏度；但振动膜8的有效动作方向为垂直方向，而悬臂9仅供支撑振动膜8，无法限制振动膜8于水平方向的动作，使得振动膜8并无法确实地将物理性振动转换为电子讯号，造成收音效果不佳的缺点。

综上所述，公知硅晶电容式麦克风具有上述缺失而有待改进。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种硅晶电容式麦克风，其能够降低振动膜应力，并兼具有低噪声以及高灵敏度的特色。

本发明的另一目的在于提供一种硅晶电容式麦克风，其于工艺上容易制作，具有提高合格率的特色。

为达成上述目的，本发明揭露一种硅晶电容式麦克风，包含有一基板(substrate)、一振动膜(diaphragm)、一背板(backplate)以及多数电极(electrode)；其中，该基板是具有一腔体(chamber)；该振动膜是具有一作用区以及至少三连接部，该作用区且遮蔽该腔体的开口，各该连接部是自该作用区向外侧延伸，该连接部是相隔预定距离且分别设于该基板；该背板是设于该基板且具有多数穿孔，该穿孔是对应于该振动膜，该背板遮蔽该振动膜开放侧，且与该振动膜相隔预定距离；该电极是布设于该背板。

本发明的硅晶电容式麦克风能够降低振动膜应力，防止该振动膜因高频发生断裂；此外，该连接部能够限制该振动膜只能沿其垂直方向动作，并将该振动膜的电荷进行导接，相较于常用者，具有低噪声以及高灵敏度的特色。另外，本发明的硅晶电容式麦克风于工艺上容易制作，具有提高良率的特色。

附图说明

图1是公知硅晶电容式麦克风的结构示意图；

图2是图1A的放大图；

图3是公知硅晶电容式麦克风的等效电路图；

图4是另一公知硅晶电容式麦克风的结构示意图；

图5是本发明第一较佳实施例的结构示意图；

图6是本发明第一较佳实施例的振动膜的顶侧视图；

图7是本发明第一较佳实施例的等效电路图；

图8是本发明第二较佳实施例的结构示意图；

图9是本发明第二较佳实施例的振动膜的顶侧视图；

图10是本发明第三较佳实施例的振动膜的顶侧视图。

主要组件符号说明

10 硅晶电容式麦克风

20 基板 22 腔体

30 振动膜 32 作用区

34 连接部 36 阶部

40 背板 42 穿孔

50 电极

12 硅晶电容式麦克风

60 基板 62 腔体

70 振动膜 72 作用区

74 连接部 80 背板

90 电极 100 振动膜

102 作用区 104 连接部

具体实施方式

为了详细说明本发明的构造及特点所在，兹举以下较佳实施例并配合附图说明如后，其中：

图5是本发明第一较佳实施例的结构示意图。

图6是本发明第一较佳实施例的振动膜的顶侧视图。

图7是本发明第一较佳实施例的等效电路图。

图8是本发明第二较佳实施例的结构示意图。

图9是本发明第二较佳实施例的振动膜的顶侧视图。

图10是本发明第三较佳实施例的振动膜的顶侧视图。

请参阅图5至图7，是显示本发明第一较佳实施例的硅晶电容式麦克风10，其包含有一基板(substrate)20、一振动膜(diaphragm)30、一背板(backplate)40以及多数电极(electrode)50。

基板20具有一腔体(chamber)22，以供声波穿过。

振动膜30是具有一作用区32以及至少三连接部34，连接部34是用以使振动膜30与基板20形成电性连接，于本实施例中，连接部34的数量是为四，作用区32是遮蔽腔体22邻近振动膜30的开口，连接部34是自作用区32向外侧延伸呈平直状且彼此相隔一预设距离，并于作用区32与各连接部34相邻处会形成一阶部36，此外，每一连接部34会分别贴抵于基板20上。

背板40是设于基板20上，以遮蔽振动膜30的开放侧并与振动膜30相隔一预定间距，背板40上具有多数穿孔42对应于振动膜30的作用区32，用以作为振动膜30动作时声波传递的音孔，此外，背板40上另布设有多数电极50，用以当振动膜30的作用区32振动而产生位移时，可将此物理性振动转换为电子讯号。

经由上述结构，当声波进入硅晶电容式麦克风10时，振动膜30会因声波而产生位移，由于阶部36会相对振动膜30形成限位作用，使振动膜30无法于其水平方向动作并只能沿其垂直方向动作，故可使物理性振动通过振动膜30确实地转换为电子讯号，以提高硅晶电容式麦克风10的收音效果，同时，此种结构设计可以降低振动膜30应力，并确保振动膜30在垂直方向具有较佳的灵敏度。再者，该连接部34对基板20形成电性导接的效果，能够防止振动膜30与基板20之间形成寄生电容，进而达到降低噪声的目的。另外，以制作工艺的角度考虑，硅晶电容式麦克风10于工艺上较容易制作，能够降低振动膜30受到制作方法变异的影响，具有提高合格率的特色。

本发明所提供的硅晶电容式麦克风10通过上述结构，其能够有效降低振动膜应力，防止振动膜30因高频振动而发生断裂；再者，连接部34限制振动膜30只能沿其垂直方向动作，并对振动膜30的电荷进行导接而排除感应电容，相较于常用者，具有低噪声以及高灵敏度的特色。另外，本发明的硅晶电容式麦克风10于工艺上容易制作，具有提高合格率的优点。

请参阅图8及图9，其是为本发明第二较佳实施例的硅晶电容式麦克风12，其结构大致与第一较佳实施例同，硅晶电容式麦克风12包含有一基板60、一振动膜70、一背板80以及多数电极90；差异处在于，振动膜70具有一作用区72以及至少三连接部74；本实施例中，连接部74数量是为四；作用区72是遮蔽腔体62邻近振动膜70的开口；连接部74是自作用区72向外侧延伸，本实施例与第一实施例差异处在于，该连接部74是呈凹凸起伏状且彼此相隔一预定距离，此外，连接部74是分别设于基板60且局部贴抵于基板60。通过本实施例的连接部74的此种设计，同样可以等效形成与第一较佳实施例中阶部36的效果。

请参阅图10，其是显示本发明第三较佳实施例硅晶电容式麦克风的振动膜100，其结构大致与第一较佳实施例同，差异处在于，振动膜100具有一作用区102以及三连接部104；即连接部104的数量是与前述较佳实施例所揭露的不同。本实施例同样可以达到与上述较佳实施例相同的功效。

综上所述，本发明的硅晶电容式麦克风通过上述结构，其能够降低振动膜应力，防止振动膜因高频振动而发生断裂；再者，该连接部限制振动膜只能沿其垂直方向动作，并将振动膜的电荷进行导接，相较于常用者，具有低噪声以及高灵敏度的优点。另外，本发明的硅晶电容式麦克风于工艺上容易制作，具有提高合格率的特色。

本发明于前揭诸实施例中所揭露的构成组件及方法步骤，仅是为举例说明，并非用来限制本发明的范围，本发明的范围仍应以申请专利范围为准，其它等效组件或步骤的替代或变化，亦应为本发明的权利要求保护的范围所涵盖。

Claims

1.一种硅晶电容式麦克风，其特征在于，包含有：

一基板，其具有一腔体；

一振动膜，其具有一作用区以及至少三连接部，该作用区遮蔽该腔体的开口，各该连接部是自该作用区向外侧延伸而分别设于该基板；

一背板，是设于该基板且具有多数穿孔，该穿孔是对应于该振动膜的作用区，该背板与该振动膜相隔一预定距离；以及

多数电极，是布设于该背板。

2.依据权利要求1所述的硅晶电容式麦克风，其特征在于，该作用区与各该连接部相邻部分是形成一阶部。

3.依据权利要求1所述的硅晶电容式麦克风，其特征在于，该连接部呈平直状且完全贴抵该基板。

4.依据权利要求1所述的硅晶电容式麦克风，其特征在于，该连接部呈凹凸起伏状且局部贴抵该基板。