CN108650596A - 一种敏感膜及传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种敏感膜及传感器，包括膜本体，在所述膜本体的边缘区域设置有折环结构，所述折环结构呈非封闭的环状；所述折环结构的非封闭位置构成非封闭区，所述膜本体位于折环结构两侧的位置与非封闭区是一体且连续的。本发明的敏感膜，环状的折环结构被非封闭区间隔开，当敏感膜受到较大冲击时，由于非封闭区与膜本体是一体且连续的，该非封闭区相对于折环结构会抵抗膜本体的变形，从而抑制敏感膜的振幅，降低了敏感膜失效的风险。

Description

一种敏感膜及传感器

技术领域

本发明涉及一种敏感膜，更具体地，涉及一种用于传感器的敏感膜，例如应用于麦克风的敏感膜、应用于扬声器的敏感膜或者应用于压力传感器的敏感膜等。

背景技术

随着科技的发展，传感器成为电子产品中必不可少的部件，例如用于拾取声音的麦克风、用于发声的扬声器，或者用来测量压力的压力传感器等等。

这些传感器基本上都是应用了敏感膜的形变来获得检测的信息。例如麦克风结构，其包括构成平板电容器结构的敏感膜以及背极板，当敏感膜感应外界传入的声音时，发生形变以改变敏感膜与背极板之间的距离，从而使得平板电容器结构输出变化的电信号，以该电信号来表征声音信息。

通常，为了提高敏感膜的形变幅度，会在敏感膜的边缘设置一圈环状的折环结构，即波纹结构。通过该折环结构可以使敏感膜中部区域的变化幅度变大，提高检测的效果。但是当敏感膜遭受较大的冲击时，该折环结构会使得敏感膜的中部区域发生过大的变形，这有可能会造成敏感膜的失效。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种敏感膜的新技术方案。

根据本发明的第一方面，提供了一种敏感膜，包括膜本体，在所述膜本体的边缘区域设置有折环结构，所述折环结构呈非封闭的环状；所述折环结构的非封闭位置构成非封闭区，所述膜本体位于折环结构两侧的位置与非封闭区是一体且连续的。

可选地，所述非封闭区设置有一个，所述环状的折环结构被一个非封闭区隔开。

可选地，所述非封闭区设置有至少两个，所述环状的折环结构被至少两个非封闭区间隔成至少两个区段。

可选地，至少有两个非封闭区的长度不相等。

可选地，至少有两个区段的长度不相等。

可选地，所述环状的折环结构中，每个非封闭区的长度相等，且均匀分布在折环结构的周向方向上。

可选地，所述折环结构设置有多个，该多个折环结构依次分布在膜本体的径向方向上。

可选地，多个折环结构形状相同，且同心布置。

根据本发明另一方面，还提供了一种传感器，包括上述的敏感膜。

可选地，所述传感器为压力传感器、麦克风或扬声器。

本发明的敏感膜，环状的折环结构被非封闭区间隔开，当敏感膜受到较大冲击时，由于非封闭区与膜本体是一体且连续的，该非封闭区相对于折环结构会抵抗膜本体的变形，从而抑制敏感膜的振幅，降低了敏感膜失效的风险。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明麦克风的结构示意图。

图2是本发明折环结构第一实施方式的结构示意图。

图3是本发明折环结构第二实施方式的结构示意图。

图4是本发明折环结构第三实施方式的结构示意图。

图5是本发明折环结构横截面的示意图。

图6是本发明折环结构横截面另一实施方式的示意图。

图7是本发明折环结构第四实施方式的结构示意图。

图8是本发明折环结构第五实施方式的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本发明提供了一种敏感膜，可以应用到包括但不限于麦克风、扬声器、压力传感器等传感器中。敏感膜作为这些传感器中的重要部件，可以感应相应的信息以使传感器可以输出对应的电信号。传感器的这种感应原理及结构属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

为了便于描述，现以MEMS麦克风为例，对本发明的敏感膜进行详尽的描述。

本发明公开的一种MEMS麦克风，其包括衬底1以及位于衬底1上的背极6、振膜3。背极6与振膜3之间具有一定的间隙，使得二者可以构成平板电容器结构。其中，背极6可以位于振膜3的上方，也可以位于振膜3的下方。

图1示出的是振膜3在下、背极6在上的平板电容器结构。具体地，振膜3的边缘结合在衬底1上，使得振膜3除了边缘的位置均悬置在衬底1的背腔9上方。衬底1可以采用单晶硅或者本领域技术人员所熟知的材质，为了保证振膜3与衬底1之间的绝缘，在振膜3与衬底1之间还形成有绝缘层2。背极6可以通过支撑部5支撑在振膜3上，通过支撑部5可以保证背极6与振膜3之间具有一定的间隙8，二者构成了平板电容器结构。为了均衡背极6与振膜3之间的压力，在背极6上设置有多个通孔7，这属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。

敏感膜3包括膜本体，在膜本体的边缘区域设置有折环结构4。膜本体位于折环结构4外侧的位置用于连接衬底1，膜本体位于折环结构4内侧的位置为敏感膜3的主要功能区，用于与背极6配合以输出变化的电信号。折环结构4不但可以降低膜内应力，还可以提高敏感膜3的振幅，以提高平板电容器的检测灵敏度。

折环结构4的横截面可以为锯齿状。图5示出了相对膜本体呈下凸的锯齿状折环结构4，图6示出了相对膜本体呈上凸的锯齿状折环结构4。当然，对于本领域的技术人员而言，折环结构4的横截面还可以是V形或者本领域技术人员所熟知的其它形状，在此不再具体说明。

本发明的敏感膜，折环结构4呈环状，且是非封闭的。折环结构4的形状与敏感膜3的形状相匹配。例如当敏感膜为圆形时，则折环结构4呈圆环状。当敏感膜为方形或者椭圆形时，则折环结构4的环状与其相对应，在此不再具体说明。

参考图2、图3,折环结构4的非封闭位置构成了非封闭区41，膜本体位于折环结构4两侧的位置与非封闭区41是一体且连续的。敏感膜在制造的时候是通过沉积、图案化的方式一体形成的，膜本体上除了折环结构4的位置均是连续的，在同一个平面内。非封闭区41位于折环结构4的环状路径中，从而将折环结构4隔开。

环状的折环结构4被非封闭区41间隔开，当敏感膜受到较大冲击时，由于非封闭区41与膜本体是一体且连续的，该非封闭区41相对于折环结构4会抵抗膜本体的变形，从而抑制敏感膜3的振幅，降低了敏感膜3失效的风险。

在本发明一个具体的实施方式中，非封闭区41设置有一个，参考图3。环状的折环结构4被一个非封闭区41间隔为一个区段40。

在本发明另一个具体的实施方式中，非封闭区41设置有至少两个，环状的折环结构4被至少两个非封闭区41间隔成至少两个区段40，参考图2。

参考图4，非封闭区设置有两个，分别记为第一非封闭区44、第二非封闭区45，第一非封闭区44、第二非封闭区45将折环结构4分隔成第一区段42、第二区段43。可以根据实际需要，设计第一非封闭区44与第二非封闭区45的长度不相等，或/和，设计第一区段42、第二区段43的长度不相等。对于本领域的技术人员而言，非封闭区和区段均可以设置多个，在此不做限制。

例如在本发明一个具体的实施方式中，敏感膜3在某些应用环境时，可能会存在偏振的问题，通过选择使部分非封闭区44的长度不相等，选择使部分区段的长度不相等，可以抑制偏振问题的发生，保证敏感膜的平稳工作。

可选的是，折环结构4中至少有两个区段的横截面不同，区段的横截面选自上凸的锯齿状、下凸的锯齿状或者V形中的一种。例如参考图4，第一区段42的横截面可以呈V形，第二区段43的横截面可以呈锯齿形。通过在同一个折环结构4设计不同横截面的区段，使得不同的区段的变形能力不同，从而可以制约敏感膜的形状程度。

非封闭区41和区段40优选设置复数个，且至少四个。参考图2，非封闭区41设置有四个，该四个非封闭区41将环状的折环结构4间隔成四个区段40，每个非封闭区41的长度相等，且均匀分布在折环结构4的周向方向上，使得每个区段40的长度均相等，这种对称结构的设计使得可以平衡敏感膜3的振动。

在图2中，四个区段40的横截面可以均相同，也可以不同。优选的是，对称分布的两个区段的横截面相同，相邻的两个区段的横截面不同。

本发明的折环结构4可以设置有多个，该多个折环结构4依次分布在膜本体的径向方向上，通过多个折环结构来调整膜内应力，以及提高膜本体的振幅。优选的是，相邻两个折环结构的横截面可以不同。例如当设置两个折环结构时，其中一个折环结构的横截面可以选择为V形，另一个折环结构的横截面可以选择为锯齿形。当振膜在受到外力时，多个不同横截面的折环结构可以相互制约，保证了敏感膜的稳定性能。

折环结构4的数量优选设置有复数个，例如2个、4个、6个或者更多个。参考图7，设置有四个折环结构，分别记为第一折环结构4a、第二折环结构4b、第三折环结构4c、第四折环结构4d。该四个折环结构的形状呈圆形，且同心设置，依次分布在膜本体的径向方向上。

该四个折环结构的横截面均可以相同，也可以均不相同。在本发明一个具体的实施方式中，相邻的第一折环结构4a、第二折环结构4b的横截面不同，相邻的第二折环结构4b、第三折环结构4c的横截面不同，相邻的第三折环结构4c、第四折环结构4d的横截面不同。

也可以是，被其中一个折环结构间隔开的两个折环结构的横截面相同。即，被第二折环结构4b间隔开的第一折环结构4a、第三折环结构4c的横截面相同；被第三折环结构4c间隔开的第二折环结构4b、第四折环结构4d的横截面相同。相同横截面的折环结构被不同横截面的折环结构间隔开，使得折环结构之间相互构成制约。

在本发明一个可选的实施方式中，不同折环结构的非封闭区一一相对应。参考图7，第一折环结构4a、第二折环结构4b、第三折环结构4c、第四折环结构4d中的每个非封闭区均一一对应在一起。

在本发明一个可选的实施方式中，不同折环结构的非封闭区相互错开。参考图8，第一折环结构4a、第二折环结构4b、第三折环结构4c、第四折环结构4d中的非封闭区相互错开。

进一步优选的是，横截面相同的折环结构的非封闭区一一相对应，例如当第一折环结构4a、第三折环结构4c的横截面相同，第二折环结构4b、第四折环结构4d的横截面相同时，第一折环结构4a、第三折环结构4c的非封闭区一一对应在一起，第二折环结构4b、第四折环结构4d的非封闭区一一对应在一起。而第一折环结构4a、第三折环结构4c的非封闭区与第二折环结构4b、第四折环结构4d的非封闭区相互错开一定的角度。

本发明的敏感膜，可以根据需要单独或者综合调节非封闭区、区段的数量、长度、位置，以及区段的横截面积、折环结构的数量等，来满足各工装时对敏感膜的要求，在此不再一一列举。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种敏感膜，其特征在于：包括膜本体，在所述膜本体的边缘区域设置有折环结构，所述折环结构呈非封闭的环状；所述折环结构的非封闭位置构成非封闭区，所述膜本体位于折环结构两侧的位置与非封闭区是一体且连续的。

2.根据权利要求1所述的敏感膜，其特征在于：所述非封闭区设置有一个，所述环状的折环结构被一个非封闭区隔开。

3.根据权利要求1所述的敏感膜，其特征在于：所述非封闭区设置有至少两个，所述环状的折环结构被至少两个非封闭区间隔成至少两个区段。

4.根据权利要求3所述的敏感膜，其特征在于：至少有两个非封闭区的长度不相等。

5.根据权利要求3所述的敏感膜，其特征在于：至少有两个区段的长度不相等。

6.根据权利要求3所述的敏感膜，其特征在于：所述环状的折环结构中，每个非封闭区的长度相等，且均匀分布在折环结构的周向方向上。

7.根据权利要求1所述的敏感膜，其特征在于：所述折环结构设置有多个，该多个折环结构依次分布在膜本体的径向方向上。

8.根据权利要求7所述的敏感膜，其特征在于：多个折环结构形状相同，且同心布置。

9.一种传感器，其特征在于：包括如权利要求1至8任一项所述的敏感膜。

10.根据权利要求9所述的传感器，其特征在于：所述传感器为压力传感器、麦克风或扬声器。