CN106063296A - 具有防尘通孔的麦克风 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种麦克风，包括：硅基底；位于所述硅基底上方的振膜；位于所述振膜上方的背板，所述背板形成有阻挡结构和多个通孔，并且所述多个通孔在所述背板上布置为通孔图案，所述阻挡结构的通孔壁的至少部分延伸出突出部分，从而使得至少一个通孔的截面形状为具有向内凹进部分的不规则形状。采用本发明实施例的麦克风，可以取得较好的防尘效果。

Description

具有防尘通孔的麦克风
技术领域
本发明涉及麦克风技术领域，更具体地，涉及具有防尘通孔的麦克风。
背景技术
专利号为US7912236的美国专利公开了一种电声换能结构，该电声换能结构的麦克风背板上形成有多个延伸穿过背板的圆形通孔。然而，如果背板上的圆形通孔的直径过大，外界粒子则容易穿过这些圆孔掉入到电声换能结构的声腔中，形成泄露路径，从而导致麦克风失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供具有较好防尘效果的麦克风。
根据本发明实施例的一种麦克风，包括：
硅基底；
位于所述硅基底上方的振膜；
位于所述振膜上方的背板，所述背板形成有阻挡结构和多个通孔，并且所述多个通孔在所述背板上布置为通孔图案，
所述阻挡结构的通孔壁的至少部分延伸出突出部分，从而使得至少一个通孔的截面形状为具有向内凹进部分的不规则形状。
在可选实施例中，所述通孔的截面形状为具有向内凹进部分的近似Y型形状、具有向内凹进部分的近似多边形，或者具有向内凹进部分的近似圆形。
在可选实施例中，所述阻挡结构的突出部分的厚度小于或等于背板的厚度。
在可选实施例中，所述硅基底为具有通孔的基底。
在可选实施例中，所述硅基底和所述振膜之间设置有绝缘材料。
在可选实施例中，所述振膜和所述背板之间设置有绝缘材料使得所述背板与所述振膜之间具有空气间隙。
在可选实施例中，所述麦克风为独立的MEMS麦克风或者CMOS集成片上系统麦克风。
本发明实施例通过在背板中布置具有不规则形状的通孔，从而形成具有特定通孔图案的背板，这样的背板相比于现有常规通孔图案的背板可防止较大的粒子通过通孔掉入到麦克风中，从而可以起到较好的防尘效果。
附图说明
为更完整的理解本发明及其优点，现将结合附图所进行的以下描述作为参考，其中：
图1示出了根据本发明一实施例的MEMS麦克风的结构示意图。
图2示出了根据本发明一实施例的背板通孔图案示意图。
图3a和图3b为现有Y型通孔截面形状和本发明实施例的Y型通孔截面形状的对比。
图4a和图4b为现有背板通孔图案和本发明一实施例的背板通孔图案的对比。
图5a-5d为现有背板通孔的截面形状和本发明各实施例的背板通孔截面形状的对比。
图6为现有背板通孔的截面形状和本发明各实施例的背板通孔截面形状的对比。
图7a为根据本发明一实施例的背板通孔图案示意图。
图7b为图7a的背板通孔图案沿A-A线的剖面图。
除非另有说明，不同附图中的相应标号和符号通常指相应部件。所绘制的附图用于示例说明各实施方式的相关方面，因而不必成比例绘制。
具体实施方式
下面，详细讨论一些实施方式的制造和使用。然而，应该理解，本发明提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所讨论的具体实施方式仅仅示出了制造和使用本发明的具体方式，而不用于限制本发明的范围。
可以理解，以下公开文本提供了许多不同的实施方式或者实例以用于实现不同的特征。下面描述了部件或者布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅是例子并不用于限制本发明。另外，本发明在不同实例中可重复标号和/或字母。这种重复是简化和清楚的目的并且其本身不指定阐述的不同实施方式和/或结构之间的关系。而且，下面说明书中第一部件在第二部件上方形成可包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施方式，并且还可包括附加部件可介于第一部件和第二部件之间形成，使得第一部件和第二部件可不直接接触形成的实施方式。
图1示出了根据本发明一实施例的MEMS麦克风的结构示意图。如图1所示，硅基板1中形成有通孔，在硅基板1上方形成绝缘材料2，在绝缘材料2上方形成振膜3，振膜3上方形成绝缘材料4，在绝缘材料4上方形成背板5。位于振膜3和背板5之间的绝缘材料4使得背板5和振膜3之间具有空气间隙。
背板5中可形成多个通孔，发明人发现当背板中形成有较大的通孔时可以降低硅麦克风的噪音，从而可以取得较高的信噪比SNR。然而，外界粒子容易通过较大的通孔进入到背板和隔膜之间的声腔中，并因而影响麦克风的性能。
本发明提出了在背板上布置通孔图案的方式，使得既能够提高麦克风的信噪比SNR，又能够阻止大的粒子掉入到麦克风中。
图2示出了根据本发明一实施例的背板通孔图案示意图。其中，右边的图为左边图的A部分的放大图。如图2所示，背板5上的阻挡结构52和多个通孔53共同构成了背板通孔图案。每个通孔54基本呈Y型形状，然而由于阻挡结构52的边缘(也称作通孔壁)形成有突出部分521，从而相对应地通孔521的截面形状为具有向内凹进部分。
进一步参考图3，图3a为现有的Y型通孔截面图，图3b为本发明实施例的Y型通孔截面图，图3a和图3b中的虚线示出了粒子通过通孔的可用区域。由于阻挡结构具有凸出部分，因此相比于现有的Y型通孔，本实施例的Y型通孔可防止大直径的粒子通过通孔进入到麦克风中。
图4为现有背板通孔图案和本发明一实施例的背板通孔图案的对比。图4a为常规背板通孔图案，每个通孔为正六边形。该常规背板通孔图案具有49％的开口率，虚线圆表示出通孔可通过最大直径大约为7微米的粒子。图4b为本发明实施例的背板通孔图案，其中，每个通孔的截面形状为近似Y型形状。如图4b所示，每个Y型形状的通孔通过去除掉三个常规六边形之间的阻挡材料形成，但相邻两个六边形处保留有部分延伸出的阻挡材料。相比于图4a的常规背板通孔图案，图4b的Y型通孔具有65％的开口率，SNR可因此增加3dB；由于阻挡材料具有突出部分，使得Y型通孔为带有向内凹进部分的形状，并因而可以同时保持直径大于约7微米的粒子不能通过通孔。
图5为现有背板通孔的截面形状和本发明各实施例的背板通孔截面形状的对比。图5a示出了常规情况下在背板中形成的通孔为圆形。在本发明实施例中，围绕每个通孔的阻挡结构52的边缘可形成一个或多个突出部分，相对应地圆形通孔的截面形状便为具有一个或多个向内凹进的部分，如图5b-5c所示，这样可防止大粒子掉入到通孔中。
图6为现有背板通孔的截面形状和本发明实施例的背板通孔截面形状的对比。如图6所示，现有的背板通孔的形状可以是Y型、正六边形或矩形，为阻止外界环境中的大粒子通过通孔掉入麦克风中，可在围绕每个通孔的阻挡结构的边缘形成一个或多个突出部分，从而形成本发明各实施例的具有向内凹进部分的不规则形状通孔。所形成的通孔允许通过的粒子直径小于常规通孔允许通过的粒子直径，因此可防止较大的粒子掉入通孔中。所形成的突出部分以是圆形、四边形或三角形等各种合适的形状，
图7a为根据本发明一实施例的背板通孔图案示意图。图7b为图7a的背板通孔图案沿A-A线的剖面图。如图7a和图7b所示，在背板中形成的通孔54基本为圆形，阻挡结构52从边缘处在背板厚度方向上形成有部分突出部分521。参考图7b，突出部分521的厚度小于背板的厚度(即阻挡结构52的厚度)。根据上面描述的各实施例，本领域技术人员能够理解可以在背板中布置多个具有不规则形状的通孔，从而形成具有特定通孔图案的背板。在本发明实施例中，背板5可以由以下材料形成：诸如多晶硅、单晶硅的半导体材料，诸如氧化硅、氮化硅的绝缘层材料，诸如Al、Au、Cr、Ni、Ti等的导体材料，或上述材料的复合层。具有本发明实施例的特定通孔图案的背板可应用到独立的麦克风中或CMOS集成片上系统麦克风中，这样的麦克风可具有较好的防尘效果。而且在某些实施例中，这样的麦克风还可以具有较高信噪比。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。

Claims (7)

1.一种麦克风，包括：
硅基底；
位于所述硅基底上方的振膜；
位于所述振膜上方的背板，所述背板形成有阻挡结构和多个通孔，并且所述多个通孔在所述背板上布置为通孔图案，
所述阻挡结构的通孔壁的至少部分延伸出突出部分，从而使得至少一个通孔的截面形状为具有向内凹进部分的不规则形状。
2.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述通孔的截面形状为具有向内凹进部分的近似Y型形状、具有向内凹进部分的近似多边形，或者具有向内凹进部分的近似圆形。
3.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述阻挡结构的突出部分的厚度小于或等于背板的厚度
4.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述硅基底为具有通孔的基底。
5.根据权利要求4所述的麦克风，其特征在于，所述硅基底和所述振膜之间设置有绝缘材料。
6.根据权利要求5所述的麦克风，其特征在于，所述振膜和所述背板之间设置有绝缘材料使得所述背板与所述振膜之间具有空气间隙。
7.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于，所述麦克风为独立的MEMS麦克风或者CMOS集成片上系统麦克风。
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