CN105101025A - 微机电系统麦克风 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微机电系统麦克风，包括微机电系统结构，具有基板、振膜以及背板，其中该基板有空腔，且该背板在该空腔与该振膜之间，该背板具有多个通孔与该空腔连接，使该空腔延伸到该振膜。又，黏着层设置在该基板上，环绕该空腔。盖板黏附于该黏着层，其中该盖板有声孔，该声孔的位置与该空腔是错开，没有直接联通。

Description

微机电系统麦克风

技术领域

本发明涉及是有关于一种微机电系统(Micro-Electrical-MechanicalSystem,MEMS)麦克风，且特别是涉及具有防尘效果的微机电系统麦克风。

背景技术

微机电系统麦克风是一种体积微小的麦克风，也是利用半导体制作工艺所完成的元件，可以和半导体制作工艺的集成电路连接。

图1绘示传统的微机电系统麦克风。参阅图1，传统的微机电系统麦克风包括微机电系统结构101。微机电系统结构101则包括基板100。基板100例如是半导体基板，还例如是硅基板。利用半导体制作工艺的光刻与蚀刻，基板100会形成对外接收声源的空腔(Cavity)112。在基板100的另一面上至少还有微电容器104的结构。

微电容器104包括振膜(diaphragm)108以及背板(backplate)106，其二者之间的空间构成腔室(chamber)124。腔室124内一般是空气，当作声音媒体。如此，振膜108以及背板106就构成微电容器104，具有对应的电容值。背板106包括导电材料，例如多晶硅层，并且形成有多个通孔(ventinghole)110与空腔112连接，使空腔112延伸到振膜108。如此，当空腔112接收到声源时，振膜108感应声源而振动而造成电容值变化。因此，微机电系统麦克风能提供电容值变化的信号，而在外部与微机电系统麦克风连接的集成电路或是系统，可以根据电容值变化的信号得知声音的内容。

在半导体制作工艺中，微电容器104的制造过程中，其所需要的光刻蚀刻步骤，是需要介电层的辅助来进行。而最后留下来的介电材料，以介电层102表示。介电层102也用以支撑振膜108。利用介电层102的辅助而形成微电容器104的制作工艺，对于本领域的通常知识者是可以了解，而不详细描述。

另外，为了保护振膜108且能维持振膜108有灵敏度，在介电层102上与基板100相对的另一面会有帽盖结构114。帽盖结构114例如利用胶层116黏附于介电层102上。帽盖结构(cappingstructure)114会有对应空腔112的凹陷空间120。凹陷空间120是足够大，而允许振膜108的振动不明显受限制。另外，帽盖结构114也有内连线(interconnect)结构118，例如包括导垫以及导电插塞，因此能将微电容器104感应的电信号输出给外部的集成电路使用。

本发明检视上述传统的微机电系统麦克风，由于基板100的空腔112是直接与外部的环境连接。如果有微粒子(micro-particle)128进入空腔112，其中可能包含较小尺寸的微粒子128，进而穿过通孔110，而进入背板106与振膜108之间的腔室124，而影响振膜108在感应音源时的振动，或甚至导致振膜108无法足够振动，而造成功能缺陷(malfunction)。

图2绘示另一种传统的微机电系统麦克风。参阅图2，另一种传统的微机电系统麦克风的设计，其微机电系统结构202与图1的微机电系统结构101相似，但是整个的封装结构不同。微机电系统结构202是设置在盖板200上。此盖板200，例如是线路板，包含内连线204结构，如此微机电系统结构202经由封装过程的打线(bonding)步骤，利用引线(bondingwire)206电连接微机电系统结构202以及在盖板200上的内连线204结构，如此微机电系统结构202的感应信号可以输出到外部，供外部连接的集成电路或是系统使用。

为了保护含有振膜108以及引线206等的微机电系统结构202，帽盖结构210是设置在盖板200上，且覆盖过微机电系统结构202，而帽盖结构210与微机电系统结构202之间的空间允许振膜108依照所设计的灵敏度程度振动。

对于此传统的微机电系统麦克风，其盖板200上会有声孔208与空腔112直接连接以接收音源。经本发明检视此微机电系统麦克风的结果，其声孔208与空腔112是直接连接，因此，如图1的微粒子128相似，也很有可能会进入腔室124，导致振膜108无法正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微机电系统麦克风，至少可以有效减少微粒子进入腔室的机率，以能有效保护微机电系统麦克风的正常操作。

为达上述目的，本发明的微机电系统麦克风，包括微机电系统结构，具有基板、振膜以及背板，其中该基板有空腔，且该背板在该空腔与该振膜之间，该背板具有多个通孔与该空腔连接，使该空腔延伸到该振膜。又，黏着层设置在该基板上，环绕该空腔。盖板黏附于该黏着层，其中该盖板有声孔，该声孔的位置与该空腔是错开，没有直接联通。

在本发明的一实施例中，上述的微机电系统麦克风的黏着层是封闭环绕空腔。

在本发明的一实施例中，上述的微机电系统麦克风的基板有沟槽通道，使连接该声孔与该空腔。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。

附图说明

图1为传统的微机电系统麦克风示意图；

图2为另一种传统的微机电系统麦克风示意图；

图3为本发明一实施例的微机电系统麦克风的结构剖面示意图；

图4为图3的微机电系统麦克风的一部分结构的上视透视结构示意图；

图5为本发明一实施例的微机电系统麦克风的结构剖面示意图；

图6为图5的微机电系统麦克风的一部分结构的上视透视结构示意图；

图7为本发明一实施例的微机电系统麦克风的结构剖面示意图；

图8为本发明一实施例的微机电系统麦克风的结构剖面示意图。

符号说明

100：基板200、200’:盖板

101:微机电系统结构202:微机电系统结构

102:介电层204:内连线结构

104:微电容器206:引线

106:背板208、208’:声孔

108:振膜210:帽盖结构

110:通孔220:黏着层

112:空腔300:盖板

114:帽盖结构302:声孔

116:胶层

118:内连线结构

120:凹陷空间

122:黏着层

124:腔室

128:微粒子

130:沟槽

具体实施方式

本发明考虑传统的微机电系统麦克风，其微粒子很可能会经由声孔进入空腔，进而穿过通孔而进入腔室，可能导致振膜的效能(performance)降低，或甚至不能工作。本发明提出多个实施例以利于说明，但是不限于所举的实施例，且所举的多个实施例之间，也允许有适当的结合。

图3是依照本发明一实施例的微机电系统麦克风的结构剖面示意图。图4是依照图3微机电系统麦克风的一部分结构的上视透视结构示意图。参阅图3与图4，微机电系统麦克风的结构包括微机电系统结构101，具有基板100、背板106以及振膜108，其中基板100有空腔112，且背板106在空腔112与振膜108之间。背板106具有多个通孔110与空腔112连接，使空腔112经由腔室124延伸到振膜108。又，黏着层122设置在基板100上，环绕空腔112。盖板300黏附于黏着层112，其中盖板300有声孔302。声孔302的位置与空腔112是错开，没有直接联通。声孔302与空腔112是间接连通，其中本实施例是利用由于黏着层122的厚度所产生在盖板300与基板100之间的间隙完成间接连通。由于声孔302不是直接与空腔112连通，因此即使微粒子128从声孔302进入，其大部分会停留在基板100的表面，而大量减少微粒子128进入空腔112，进而进入腔室124的可能性。振膜108因此能维持正常的效能。

声孔302的几何形状不限于所举的圆形，其可以例如方形、长方形、三角形、多角形、椭圆形、…、等等的其他选择。又，依照相同方式，声孔302的数量也不限制为一个，其可以是多个声孔302。

又，黏着层122优选的方式是封闭环绕空腔112，而黏着层122的环形也不限于所举的长方形形状，其例如也可以是平滑的环状，或是其他可以环绕空腔112的形状。黏着层122的材料例如是胶层，其还例如可以是导电胶或是非导电胶。黏着层122提供盖板300的贴附，以及所需要的声道间隙，因此，黏着层122的内部结构也不限制，其例如也可以是叠层的结构。

又，本实施例的微机电系统结构101，也可以包括如图1所描述的帽盖结构114，利用胶层116而黏附到微机电系统结构101的一面上，此面相对于盖板300是位于相反侧，以覆盖过振膜108。又，帽盖结构114的内部也包含内连线结构118，用以将微电容器104所感应到的电性信号输出，以供后续使用。

又，在图3的实施例中，声孔302与空腔112的连接是利用由于黏着层122产生在盖板300与基板100之间的空隙而达成间接连接。然而，如果要增加音源从声孔302进入空腔112的音量，可以还在设置沟槽通道。以下举另一实例来说明。

图5是依照本发明一实施例的微机电系统麦克风的结构剖面示意图。图6是依照图5的微机电系统麦克风的一部分结构的上视透视结构示意图。

参阅图5与图6，本实施例的微机电系统麦克风的结构是以图3的微机电系统麦克风为基础，但是在及基板100上还形成沟槽130，以产生更大的通道，连通盖板300的声孔302以及基板100的空腔112，如此空腔112可以接收更大的声量。

又，由于沟槽130与空腔112是横向的连接，因此由声孔302进入的微粒子128，也至少有一部分会落在沟槽130的底面。如此沟槽130仍具有防止微粒子128的效果，且增加接收的音量。于此，沟槽130仅是示意的实施例，实际上的沟槽130设计，其只要能达到连通声孔302与空腔112，吸收由声孔302进入的微粒子128即可，其实际的几何结构与尺寸可以依需求有不同的变化。

又，图7是依照本发明一实施例的微机电系统麦克风的结构剖面示意图。参阅图7，本实施例的微机电系统麦克风仍是采用图3的微机电系统麦克风相同的防微粒子的机制。盖板200’仍是利用黏着层220黏附到基板100上。盖板200’的声孔208’仍维持与空腔112错开，没有直接连接，其机制如先前图3的描述。本实施例的盖板200’也可以同时是线路板。至于盖帽结构210以及盖板200’中的内连线结构204以及引线206等的结构，则如图2的描述。本实施例的盖帽结构210的材料，可以是金属或是非金属，而采用金属材料可以进一步防止电磁等等的干扰。传统如图2所示的微机电系统麦克风，也可以藉有本实施例获得防止微粒子进入腔室的效果。

图8是依照本发明一实施例的微机电系统麦克风的结构剖面示意图。参阅图8，本实施例的微机电系统麦克风是根据图7的结构，再结合图5所示在基板100的沟槽130，如此可以增加接收的音量。

本发明利用黏着层122黏附盖板300。由于黏着层122的厚度提供声音的横向通道，盖板300上的声孔可以与基板的空腔错开，而利用横向通道连接。微机电系统麦克风可以维持接收声源，又由于声孔与空腔错开，其可以有效防止微粒子进入微机电系统结构的腔室，避免影响振膜感应声音的振动效能。

虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (8)

1.一种微机电系统麦克风，包括：

微机电系统结构，具有基板、振膜以及背板，其中该基板有空腔，且该背板在该空腔与该振膜之间，该背板具有多个通孔与该空腔连接，使该空腔延伸到该振膜；

黏着层，设置在该基板上，环绕该空腔；以及

盖板，黏附于该黏着层，其中该盖板有声孔，该声孔的位置与该空腔是错开，没有直接联通。

2.如权利要求1所述的微机电系统麦克风，其中该黏着层是封闭环绕该空腔。

3.如权利要求1所述的微机电系统麦克风，其中该微机电系统结构的该基板有沟槽通道，使连接该声孔与该空腔。

4.如权利要求1所述的微机电系统麦克风，还包括帽盖结构，在该微机电系统结构的一面上，相对于该盖板是位于相反侧，以覆盖过该振膜，该帽盖结构内部包含内连线结构。

5.如权利要求1所述的微机电系统麦克风，还包括帽盖结构，设置在该盖板上，且覆盖过该微机电系统结构，其中该盖板包含内连线结构。

6.如权利要求1所述的微机电系统麦克风，其中在该基板上相对于该盖板的表面上有一介电层，支撑该振膜。

7.如权利要求1所述的微机电系统麦克风，其中该振膜以及该背板构成感应电容器。

8.如权利要求1所述的微机电系统麦克风，其中该黏着层是导电胶或是非导电胶。