CN103200508A - Mems麦克风 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种MEMS麦克风，包括线路板和MEMS声电芯片，MEMS声电芯片包括基底，其中，还包括声孔单元和通道，声孔单元包括进声孔和至少至少两个MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔；进声孔和振膜背洞声孔之间通过通道连通；通道设置在基底上；MEMS声电芯片为由至少两个以上的芯片组成的芯片整体。本发明提供的MEMS麦克风能够解决声阻大、声压不均匀的问题。

Description

MEMS麦克风

技术领域

本发明涉及MEMS麦克风技术领域，更为具体地，涉及一种声阻小、声压均匀的MEMS麦克风。 

背景技术

近年来利用MEMS（Micro-Electro-Mechanical-System，简称MEMS）工艺集成的MEMS麦克风开始被批量应用到手机、笔记本电脑等电子产品中，其封装体积比传统的驻极体麦克风小，因此受到大部分麦克风生产商的青睐。 

MEMS麦克风是由金属外壳和线路板（Printed Circuit Board，简称为PCB）组成的封装结构。封装结构内部包括PCB表面上设有MEMS声电芯片和ASIC芯片。在PCB板上设置有声孔，MEMS声电芯片设置在声孔的上方，MEMS声电芯片上有背洞。MEMS上的背洞是提供声源进入振膜的路径。声音从PCB声孔进入，进入MEMS声电芯片上的背洞，振动振膜，金属外壳为整个共振背腔，来实现进声效果。MEMS声电芯片上的背洞分为：单核膜结构和多双核膜结构。通常的多双核膜MEMS的结构，MEMS的振膜单一背洞会比PCB声孔小，这种MEMS上的背洞设计，会增大声阻，造成多核膜背洞使声压不均匀，从而影响MEMS麦克的整体表现，由此需要设计一种新型的MEMS麦克风，以通过MEMS声电芯片实现进声。 

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种声阻小、声压均匀的MEMS麦克风。 

为解决以上问题，本发明采用以下技术方案： 

为实现本发明的第一种技术方案：MEMS麦克风，包括线路板和MEMS 声电芯片，MEMS声电芯片包括基底，其中，MEMS麦克风还包括声孔单元和通道，声孔单元包括进声孔和至少两个MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔；进声孔和振膜背洞声孔之间通过通道连通；通道设置在基底上；MEMS声电芯片为由至少两个以上的芯片组成的芯片整体。 

此外，优选的方案是，通道为单通道或者多通道。 

此外，优选的方案是，多通道为Y型通道。 

此外，优选的方案是，通道通过蚀刻方式设置在基底上。 

此外，优选的方案是，MEMS声电芯片的振膜背洞声孔通过蚀刻方式实现。 

为实现本发明的第二种技术方案：MEMS麦克风包括线路板、外壳和MEMS声电芯片，MEMS声电芯片包括含有振膜背洞声孔的基底和设置在基底上方的平行板电容器，平板电容器包括膜片和背极板；MEMS声电芯片设置在线路板上，其中，MEMS麦克风还包括声孔单元和平行板电容器通道；声孔单元包括进声孔、至少两个MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔和背极板声孔；背极板声孔设置在背极板上；平行板电容器通道设置在膜片和背极板之间；平行板电容器包括至少两个平行板电容器单元；两个平行板电容器单元之间通过平行板电容器通道相连；MEMS声电芯片为由至少两个以上的芯片组成的芯片整体。 

此外，优选的方案是，MEMS声电芯片为多核膜结构。 

此外，优选的方案是，平行板电容器通道为单通道或者多通道。 

此外，优选的方案是，多通道为Y型通道。 

此外，优选的方案是，MEMS声电芯片的振膜背洞声孔通过蚀刻方式实现。 

从上面的技术方案可知，本发明的MEMS麦克风，可以取得以下有益效果： 

1）声音从线路板的进声孔进入，进入MEMS中各自四个振膜背洞，可以平衡多膜设计的振膜的声压； 

2）由于多通道的通道数量多，能够降低声阻； 

3）采用蚀刻背洞方式，能够降低工艺成本。 

为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。 

附图说明

通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中： 

图1为根据本发明实施例一的MEMS麦克风剖面图； 

图2为根据本发明实施例的MEMS麦克风二核膜结构通道示意图； 

图3为根据本发明实施例的MEMS麦克风三核膜结构的单通道剖面图； 

图4为根据本发明实施例的MEMS麦克风三核膜结构的多通道剖面图； 

图5为根据本发明实施例的MEMS麦克风四核膜结构的单通道剖面图； 

图6为根据本发明实施例的MEMS麦克风四核膜结构的多通道剖面图； 

图7为根据本发明实施例二的MEMS麦克风剖面图。 

其中的附图标记包括：外壳1、线路板2、进声孔3、基底4、背极板5、多通道6、膜片7、背极板声孔8、平行板电容器通道9、单通道10、振膜背洞声孔11、通道13。 

在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。 

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。 

实施例一：图1至图6，图1为根据本发明实施例一的MEMS麦克风剖面图，如图1所示，本发明提供一种MEMS麦克风，包括线路板2、外壳1和MEMS声电芯片，MEMS声电芯片包括基底4，其中，MEMS麦克风还包括声孔单元和通道13，声孔单元包括进声孔3和至少两个MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔；进声孔和振膜背洞声孔之间通过通道13连通；通道13设置在基底4上；MEMS声电芯片为由至少两个以上的芯片组成的芯片整体。 

MEMS声电芯片的背洞通过蚀刻的方式来实现。在图1所示的实施例中，声音从线路板2上的进声孔3先进到MEMS声电芯片的基底4内，通过通道13，再进入其他的振膜背洞。并且，MEMS声电芯片的背洞蚀刻能够自我蚀刻终止，蚀刻时不会到达MEMS表层，不会影响MEMS表面背极。 

图1所示的实施例中，通道13可以是单通道，也可以采用多通道，多通道可以为Y型通道，也可以为Y型通道和单通道的组成。并且，通道通过蚀刻方式设置在芯片基底上，声音从线路板5的进声孔3进入，直接进入芯片基底内，通过通道13，然后进入MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔11，振动振膜，来实现进声效果。 

本发明的在实施例一中，MEMS麦克风的MEMS声电芯片可以为二核膜结构、三核膜结构或者为四核膜结构。 

图2为根据本发明实施例的MEMS麦克风二核膜结构的通道示意图，如图2所示，MEMS麦克风的二核膜结构的声孔单元包括进声孔3和设置在进声孔3周边的两个振膜背洞声孔11，进声孔3和振膜背洞声孔11之间通过单通道10连通。 

在图2所示的实施例中，声音从线路板上进声孔3，直接进入MEMS声电芯片基底内，通过通道13，然后进入MEMS声电芯片上的背洞，振动振膜，来实现进声效果；但是由于连接进声孔3和振膜背洞声孔11的通道是细长的单通道10，因此声阻较高。 

本发明的MEMS麦克风的MEMS声电芯片还可以为三核膜结构，图3为根据本发明实施例的MEMS麦克风三核膜结构的单通道示意图，如图3所示，MEMS麦克风的三核膜结构的声孔单元包括进声孔3和设置在进声孔3周边的三个振膜背洞声孔11，进声孔3和振膜背洞声孔11之间通过单通道10连通。 

在图3所示的实施例中，声音从线路板上的进声孔3直接进入到基底4内，经过单通道10，再进入其他三个振膜背洞声孔11，来实现采用四个声孔和基底上单通道10进声的效果。但是由于连接进声孔3和振膜背洞声孔11的通道是细长的单通道10，因此声阻也比较高。 

为了克服细长单通道带来的声阻问题，在本发明的另一实施例中，采用多通道连接进声孔和振膜背洞声孔。图4为根据本发明实施例的MEMS麦克 风三核膜结构的多通道示意图；如图4所示，MEMS麦克风的三核膜结构的声孔单元包括进声孔2和设置在进声孔2周边的三个振膜背洞声孔11，进声孔3和振膜背洞声孔11之间通过多通道6连通。 

在图4所示的实施例中，多通道6由单通道和Y型通道组成。声音从线路板上的进声孔3直接经过多通道6（即由Y型通道和单通道组成），再进入其他三个振膜背洞声孔11，来实现采用四个声孔和基底上多通道6进声的效果。同时，由于MEMS背洞蚀刻设计结构，可以实现平衡多膜设计的振膜的声压效果；并且，由于图4所示的实施例的通道为Y型通道和单通道组合而成，Y型通道为进声孔3和每一个背洞声11孔提供了两条传输声音的通道，因此，通道的数量非常多，声音受到的阻碍少，声音传输所受到的声阻就会低。 

在MEMS麦克风三核膜结构中，从图3实施例和图4的实施例相比较，可以看出，图4的实施例的通道数量比图3实施例的通道数量多，声音在传输过程中受到的阻碍小，所以，图4实施例提供的声阻比图3提供的声阻低。 

本实发明的MEMS麦克风的MEMS声电芯片还可以为四核膜结构，图5为根据本发明实施例的MEMS麦克风四核膜结构的单通道剖面图，如图5所示，MEMS麦克风的四核膜结构的声孔单元包括进声孔3和均匀设置在进声孔2周边的四个振膜背洞声孔11，进声孔3和振膜背洞声孔11之间通过单通道10连通。 

在图5所示的实施例中，声音从线路板上的进声孔3直接进入基底，经过单通道10，再进入其他四个振膜背洞声孔11，来实现采用五个声孔和基底上单通道10进声的效果。同时，由于MEMS背洞蚀刻设计结构，可以实现平衡多膜设计的振膜的声压效果；但是由于连接进声孔3和振膜背洞声孔11的通道是细长的单通道10，因此声阻较高。 

为了克服细长单通道带来的声阻问题，在本发明的另一实施例中，采用多通道连接中心声孔和边缘声孔。 

图6为根据本发明实施例的MEMS麦克风四核膜结构的多通道剖面图。 

如图6所示，MEMS麦克风的四核膜结构的声孔单元包括进声孔3和均匀设置在进声孔3周边的四个振膜背洞声孔11；进声孔3通过多通道6分别与均匀分布在进声孔3四周的四个振膜背洞声孔11相连；多通道6为单通道 和Y型通道的组合。 

在图6所示的的实施例中，多通道6由单通道和Y型通道组成。声音从线路板上的进声孔3直接经过多通道6（即由Y型通道和单通道组成），再进入其他四个振膜背洞声孔11，来实现采用五个声孔和基底上多通道6进声的效果。同时，由于MEMS背洞蚀刻设计结构，可以实现平衡多膜设计的振膜的声压效果；并且，由于图6所示的实施例的通道为Y型通道和单通道组合而成，Y型通道为进声孔3和每一个背洞声11孔提供了两条传输声音的通道，因此，通道的数量非常多，声音受到的阻碍少，声音传输所受到的声阻就会更低。 

从图5和图6的实施例中，可以看出，声音从线路板上的进声孔3直接进入基底，经过通道，再进入其他四个振膜背洞声孔11，来实现采用五个声孔和基底上的通道进声的效果；在此过程中，通道数量的多少决定了声阻的高低，通道的数量多，声阻低；通道的数量少，声阻大。因此，从图5和图6的实施例中可以比较出，在图6的多通道6（即单通道和Y型通道组合而成的多通道）实施例中，声阻最低。 

从上述实施例一可以看出，本发明提供的MEMS麦克风，声源从过线路板进声孔进入，直接进入基底，经过基底的通道，进入MEMS的振膜背洞声孔，然后直达振膜，来实现采用声孔和基底通道进声的效果。在本发明中的MEMS声电芯片为多核膜结构，有多个振膜背洞，可以平衡多膜设计的振膜的声压；由于多通道的通道数量多，能降低声阻；采用蚀刻背洞方式，工艺成本降低。 

实施例二：图7为根据本发明实施例二的MEMS麦克风剖面图，如图7所述，MEMS麦克风包括线路板2、外壳1和MEMS声电芯片，MEMS声电芯片包括含有振膜背洞声孔的基底4和设置在基底4上方的平行板电容器，平板电容器包括膜片7和背极板5；MEMS声电芯片设置在线路板2上，其中，MEMS麦克风还包括声孔单元和平行板电容器通道9；声孔单元包括进声孔3、至少两个MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔和背极板声孔8；背极板声孔8设置在背极板5上；平行板电容器通道9设置在膜片7和背极板5之间；平行板电容器包括至少两个平行板电容器单元；两个平行板电容器单元之间通过平行板电容器通道9相连；MEMS声电芯片为由至少两个以上的 芯片组成的芯片整体。 

MEMS声电芯片的振膜背洞声孔通过蚀刻的方式来实现。在图7所示的实施例中，声音从线路板2上的进声孔3，先进到MEMS声电芯片的其中一个振膜背洞声孔内，经过背极板声孔8，进入其中一个平行板电容器单元，然后通过平行板电容器的通道9，进入另外的平行板电容器单元，然后通过背极板声孔进入其他的振膜背洞声孔，振动振膜，来实现进声效果。并且，MEMS声电芯片的振膜背洞声孔蚀刻能够自我蚀刻终止，蚀刻时不会到达MEMS表层，不会影响MEMS表面背极。 

图7所示的实施例中，平行板电容器的通道9可以为单通道，也可以采为多通道，多通道可以为Y型通道，也可以为Y型通道和单通道的组成。 

在本发明的实施例二中，MEMS声电芯片为多核膜结构，可以为二核膜结构、三核膜结构或者四核膜结构。 

在本发明的实施例二中，MEMS声电芯片为二核膜结构时，MEMS麦克风的二核膜结构的声孔单元包括进声孔、两个MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔和背极板声孔。MEMS声电芯片为二核膜结构时，平行板电容器的通道为单通道。 

声音从线路板上的进声孔，先直接进到MEMS声电芯片的其中一个振膜背洞声孔内，经过背极板声孔，然后进入其中一个平行板电容器单元，然后通过平行板电容器的通道（即单通道），进入另外的一个平行板电容器单元，然后再通过背极板声孔进入另一个振膜背洞声孔，来实现进声效果。但是由于连接两个平行板电容器单元的平行板电容器通道是细长的单通道10，因此声阻较高。 

本发明的MEMS麦克风的MEMS声电芯片还可以为三核膜结构，MEMS麦克风的三核膜结构的声孔单元包括进声孔、三个MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔和背极板声孔。MEMS声电芯片为三核膜结构时，平行板电容器的通道可以为单通道或者为多通道。 

在MEMS声电芯片为三核膜结构，并且，平行板电容器的通道为单通道时，声音从线路板上的进声孔，先直接进到MEMS声电芯片的其中一个振膜背洞声孔内，经过背极板声孔，然后进入其中一个平行板电容器单元，然后通过平行板电容器的通道（即单通道），进入另外的平行板电容器单元，声音 从另外的平行板电容器单元，通过背极板声孔，再进入另两个振膜背洞声孔，来实现进声效果。但是，由于连接平行板电容器单元之间的平行板电容器通道是细长的单通道，因此声阻较高。 

为了克服细长单通道带来的声阻问题，在MEMS声电芯片为三核膜结构时，平行板电容器的通道可以为多通道。多通道为Y型通道或者Y型通道和单通道的组合。声音从线路板上的进声孔，先直接进到MEMS声电芯片的其中一个振膜背洞声孔内，经过背极板声孔，然后进入其中一个平行板电容器单元，然后通过平行板电容器的通道（即为多通道），进入另外的平行板电容器单元，声音从另外的平行板电容器单元，通过背极板声孔，再进入另两个振膜背洞声孔，来实现进声效果。在此过程中，Y型通道为平行板电容器单元和另外的两个平行板电容器单元提供了两条传输声音的通道，因此，平行板电容器通道的数量非常多，声音受到的阻碍少，声音传输所受到的声阻就会低。 

本发明的MEMS麦克风的MEMS声电芯片也可以为四核膜结构，MEMS麦克风的四核膜结构的声孔单元包括进声孔、四个MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔和背极板声孔。MEMS声电芯片为四核膜结构时，平行板电容器的通道可以为单通道或者为多通道。 

在MEMS声电芯片为四核膜结构，且平行板电容器的通道为单通道时，声音从线路板上的进声孔，先直接进到MEMS声电芯片的其中一个振膜背洞声孔内，经过背极板声孔，然后进入其中一个平行板电容器单元，然后通过平行板电容器的通道（即单通道），进入另外三个平行板电容器单元，声音从另外的平行板电容器单元，通过背极板声孔，再进入另三个振膜背洞声孔，来实现进声效果。但是，由于连接平行板电容器单元之间的平行板电容器通道是细长的单通道，因此声阻较高。 

在MEMS声电芯片为四核膜结构，并且，平行板电容器的通道为多通道时，多通道为Y型通道或者Y型通道和单通道的组合。声音从线路板上的进声孔，先直接进到MEMS声电芯片的其中一个振膜背洞声孔内，经过背极板声孔，然后进入其中一个平行板电容器单元，然后通过平行板电容器的通道（即为多通道），进入另外三个平行板电容器单元，声音从另外的平行板电容器单元，通过背极板声孔，再进入另三个振膜背洞声孔，来实现进声效果。 在此过程中，平行板电容器的通道为多通道，Y型通道为平行板电容器单元和另外的两个平行板电容器单元提供了两条传输声音的通道，Y型通道和单通道组合后，通道数量就会增加更多，因此，平行板电容器通道的数量更多，声音受到的阻碍更少，声音传输所受到的声阻就会更低。 

在实施例二的MEMS声电芯片三种结构中可以看出，声音从线路板上的进声孔，先直接进到MEMS声电芯片的其中一个振膜背洞声孔内，经过背极板声孔，然后进入其中一个平行板电容器单元，然后通过平行板电容器的通道，进入另外其他的平行板电容器单元，声音从另外的平行板电容器单元，通过背极板声孔，再进入另外其他的振膜背洞声孔，来实现进声效果；在此过程中，通道数量的多少决定了声阻的高低，通道的数量多，声阻低；通道的数量少，声阻大。 

从上述实施例二可以看出，本发明提供的MEMS麦克风，声音从线路板上的进声孔，先直接进到MEMS声电芯片的其中一个振膜背洞声孔内，经过背极板声孔，然后进入其中一个平行板电容器单元，然后通过平行板电容器的通道，进入另外其他的平行板电容器单元，声音从另外的平行板电容器单元，通过背极板声孔，再进入另外其他的振膜背洞声孔，来实现进声效果。在本发明中的MEMS声电芯片为多核膜结构，有多个振膜背洞，可以平衡多膜设计的振膜的声压；由于多通道的通道数量多，能降低声阻；采用蚀刻背洞声孔方式，工艺成本降低。 

如上参照附图以示例的方式描述根据本发明提出的MEMS麦克风。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的MEMS麦克风，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。 

Claims (10)

1.一种MEMS麦克风，包括线路板和MEMS声电芯片，所述MEMS声电芯片包括基底，其特征在于，

MEMS麦克风还包括声孔单元和通道，所述声孔单元包括进声孔和至少两个MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔；

所述进声孔和所述振膜背洞声孔之间通过所述通道连通；所述通道设置在所述基底上；

所述MEMS声电芯片为由至少两个以上的芯片组成的芯片整体。

2.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述通道为单通道或者多通道。

3.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述多通道为Y型通道。

4.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述通道通过蚀刻方式设置在所述基底上。

5.如权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS声电芯片的振膜背洞声孔通过蚀刻方式实现。

6.一种MEMS麦克风，包括线路板、外壳和MEMS声电芯片，所述MEMS声电芯片包括含有振膜背洞声孔的基底和设置在所述基底上方的平行板电容器，所述平板电容器包括膜片和背极板；

所述MEMS声电芯片设置在所述线路板上，其特征在于，

所述MEMS麦克风还包括声孔单元和平行板电容器通道；

所述声孔单元包括进声孔、至少两个MEMS声电芯片上的振膜背洞声孔和背极板声孔；

所述背极板声孔设置在所述背极板上；所述平行板电容器通道设置在所述膜片和所述背极板之间；

所述平行板电容器包括至少两个平行板电容器单元；所述两个平行板电容器单元之间通过所述平行板电容器通道相连；

所述MEMS声电芯片为由至少两个以上的芯片组成的芯片整体。

7.如权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS声电芯片为多核膜结构。

8.如权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述平行板电容器通道为单通道或者多通道。

9.如权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述多通道为Y型通道。

10.如权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS声电芯片的振膜背洞声孔通过蚀刻方式实现。

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