CN104581549A - 高感度声波传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高感度声波传感器，包含一基板、一背板以及一振膜，振膜以其外周缘固定设于基板并覆盖基板之一开孔，并且背板具有一定位件连结振膜，进而定义出至少一振动部，以及复数个弹性件环设于振动部的周缘。本发明不需要变动振膜的厚度或是尺寸，振动部的变形宽度会比振膜的整体宽度来得小，使振动部的刚性增加，当声波传感器接收声波时，弹性件会优先产生变形并使振动部产生类似平移的上下振动，有效提升其声音接收的灵敏度以及讯噪比，也有助于维持制程稳定性与制作成本。

Description

高感度声波传感器

技术领域

本发明属于传感器领域，尤其是涉及一种在振膜中央设有定位件，进而定义出可自由振动的一振动部，并且在振动部的周缘设有复数个弹性件，使振动部产生近似活塞位移的上下振动，进而提升声波传感器的灵敏度的声波传感器。

背景技术

微机电麦克风具有体积小以及制作工艺简单容易的优点，因此大量运用于手机。请参考图1，一般现有的声波传感器80具有一基板81、一背板82以及一振膜83，其中，振膜83覆盖在基板81的开孔811上，背板82具有一电极单元85且设置于基板81而与振膜83之间相隔有一间隙84，背板82还具有一连接部821围绕固定振膜83的外周缘。因此，当声波传感器80接收到声波时，振膜83能够振动并改变其与电极单元85之间的距离，进而造成电容值的改变。

当声波传感器80接收声波而使振膜83朝声波行进方向形变时，由于振膜83只有以其周缘固定在基板81上，因此振膜83越接近其中央区域的部分将产生较大的变形量，使得振膜83呈现一开口朝下的弧形，如此不均匀的变形方式将会造成振膜83的有效感测面积A远小于振膜83的整体面积，进而影响声波传感器80的灵敏度以及讯噪比。目前既有的做法是利用增加振膜厚度或缩小振膜整体面积等方式来增加振膜刚性，以避免振膜产生弧形变形，容易造成制作工艺复杂度或是制作成本高的缺陷，因此，目前仍缺乏可行的技术方案来解决此一问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种高感度声波传感器，能够控制振膜的变形宽度，让振膜产生近似平移的运动，有效提升其声音接收的灵敏度以及讯噪比。

为了达成上述目的，本发明提供了一种高感度声波传感器，包含一基板、一背板以及一振膜，振膜以其外周缘固定设于基板并覆盖基板之一开孔，并且背板具有一定位件连结振膜，进而定义出至少一振动部，以及复数个弹性件环设于振动部的周缘。

本发明不需要变动振膜的厚度或是尺寸，振动部的变形宽度会比振膜的整体宽度来得小，使振动部的刚性增加，当声波传感器接收声波时，弹性件会优先产生变形并使振动部产生类似平移的上下振动，有效提升其声音接收的灵敏度以及讯噪比，也有助于维持制程稳定性与制作成本。

较佳地，定位件为一实心柱、一空心柱或是由复数个实心柱排列构成，除了能定义单一振动部之外，也能使振动部的数量在两个或两个以上。

较佳地，振膜设呈圆形而定位件连结于振膜的中央位置，使振动部为圆环形，或者，当振膜设呈矩形时，定位件是呈直线而定义出两个矩形的振动部，同样具有均匀的变形与作动。

附图说明

图1为现有声波传感器的剖视图。

图2为本发明实施例声波传感器的横断面剖视图。

图3为本发明实施例声波传感器以图3中3-3剖视线的纵断面剖视图。

图4为本发明第二实施例声波传感器的剖视图。

图5为本发明第三实施例声波传感器的剖视图。

【符号说明】

1声波传感器；10基板；11硅底层；12绝缘层；13镂空槽

14开孔；20振膜；21振动部；30背板；31定位件

32连接部；33音孔；35表面；40弹性件 ；50电极单元

G间隙；R变形宽度；W边长。

具体实施方式

为了能更了解本发明的特点所在，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

第一实施例：请参考图2及图3，本发明的主要组件包含有一基板10、一振膜20、一背板30以及复数个弹性件40，各组件的结构以及相互间的关系详述如下：

请参考图2，基板10为一硅底层11以及布设于硅底层11上方的一绝缘层12所构成，基板10更具有一镂空槽13贯穿基板10的两面，且镂空槽13在绝缘层12上形成一呈圆形的开孔14，以供声波通过。

振膜20以其周缘固定设置于基板10上而覆盖开孔14，在本实施例中，振膜20的形状为圆形。当然，本领域技术人员也可视情况改用方形或其他几何形状的振膜，同时对应改变开孔14的外形。

背板30罩设于绝缘层12的上方，具有面向基板10的一表面35而与振膜20之间相隔有一间隙G。此外，背板30具有一定位件31从表面35朝振膜20延伸而成，用来限制振膜20的中央区域产生振动。背板30另开设有复数个音孔33，以供声波通过，其开设数目可依实际需要改变，并且依照封装方式的不同，声波传感器1也可改为从音孔33到振膜20传播声波。请参考图3，借由定位件31可以定义出能自由振动的振动部21。在本实施例中，振动部21是介于定位件31周缘与振膜20连接基板10的周缘之间而呈现圆环形。在本实施例中，定位件31为一实心圆柱，本领域技术人员也可将定位件31改为其他几何外形的实心柱或是空心柱，进而改变振动部21的几何形状或数量。

弹性件40是环设于振动部21相对靠近与远离该定位件的内外周缘，其设置的数量可依实际需求加以改变。

当声波经过镂空槽13或音孔33而到达振膜20时，如图2及图3所示，具较大弹性的弹性件40将优先产生形变，再加上振动部21的变形宽度R小于振膜20的整体宽度而使得刚性增加，变形的幅度也随之减少，因此振动部21与弹性件40在声波的作用下会产生近似平移的上下运动。相较于没有设置定位件31的情况，虽然会牺牲振膜20的部分感测面积，却能够增加有效感测面积，让声波传感器1能在不改变振膜20厚度与材质的前提下，有效地提升声音接收的灵敏度以及讯噪比。

第二实施例：请参考图4，其主要组件与第一实施例大致相同，主要差异在于：定位件31的形状为一中空圆柱且其外径小于开孔14的孔径，此时定位件31可以将振膜20区分为二个区域，形成分别位于定位件31内侧与外侧的两振动部21，且各振动部21周缘环设复数个弹性件40，因此能够由复数个振动部21分别对应不同的声音动态范围。

第三实施例：请参考图5，其主要组件与第一实施例大致相同但主要差异在于：开孔14为方孔且振膜20呈矩形，而定位件31为复数个连接柱以平行于一边长W的方向直线排列而成。在此情况下，定位件31所围绕的部分仍能限制振膜20的部分区域产生振动，并使得振动部21的数量为两个，各振动部21的周缘环设复数个弹性件40，而能同样地调整振动部21的变形宽度。

最后，必须再次说明的是，本发明于前述实施例中所揭露的构成组件仅为举例说明，并非用来限制本案的保护范围，凡其他易于思及的结构变化或与其他等效组件的替代，均应为本案的保护范围所涵盖。

Claims (9)

1.一种高感度声波传感器，包含一基板、一背板以及一振膜，该振膜以其外周缘固定设于该基板并覆盖该基板的一开孔，其特征在于：还包括一定位件连结于该背板与该振膜之间，进而定义出至少一振动部，以及复数个弹性件环设于该振动部的周缘。

2.如权利要求1所述的高感度声波传感器，其特征是：所述定位件为一实心柱。

3.权利要求1所述的高感度声波传感器，其特征是：所述定位件为一空心柱。

4.权利要求1所述的高感度声波传感器，其特征是：所述定位件是由复数个连接柱排列构成。

5.如权利要求1-4任一项所述的高感度声波传感器，其特征是：所述定位件，是从该背板朝向该振膜延伸而连接该振膜。

6.如权利要求1-4任一项所述的高感度声波传感器，其特征是：所述定位件是从该振膜朝向该背板延伸而连接该背板。

7.如权利要求1-4任一项所述的高感度声波传感器，其特征是：所述振膜设呈圆形，该定位件连结于该振膜的中央位置并使该振动部为圆环形。

8.如权利要求3或者4所述的高感度声波传感器，其特征是：该振膜呈圆形，该定位件连结于该振膜的中央位置，并使该至少一振动部的数量为两个。

9.如权利要求1-3任一项所述的高感度声波传感器，其特征是：振膜呈矩形，该定位件直线排列，使该至少一振动部的数量为两个且设呈矩形。