CN111787473A - 微型麦克风颗粒阻拦器及mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微型麦克风颗粒阻拦器及MEMS麦克风,包括支撑器和设置在支撑器一侧的颗粒阻挡膜;其中,支撑器在沿颗粒阻挡膜的厚度方向上包括至少一层支撑件和至少一层应力消除结构。利用上述发明能够有效抑制支撑器形变对颗粒阻挡膜产生的影响,从而确保微型麦克风颗粒阻拦器及相关产品的整体稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及声学技术领域,更为具体地,涉及一种微型麦克风颗粒阻拦器和设置有该微型麦克风颗粒阻拦器的MEMS麦克风。
背景技术
现有的颗粒阻挡结构主要包括在平坦的基板上制造膜和支承器以保持平整度并防止膜破损,然后将膜和支承器转移到另一个平坦的基板和/或软片材上以完成制造。在完成晶圆加工之后,将各个颗粒阻挡结构分割开并且作为麦克风的一部分进行组装。例如,在加工过程中,为了使粘合剂固化,晶粒键合(die bonding)工艺需要用到高温,而当PB(particle barrier,颗粒阻挡)结构被加热时,由于材料的CTE不相同,膜和支承器膨胀的程度不一样,通常会导致结构翘曲和/或变形。在温度降到室温之前,粘合剂固化并阻止PB结构恢复到原来的尺寸,因此形成不可逆形变。
此外,现有的PB结构中支撑器通常采用单层结构,并且仅位于膜的一侧,在PB组装时,由于支承器的变形和/或翘曲,PB膜有时可能会产生一些褶皱,在支承器具有单层结构的情况下,该变形和/或翘曲造成的影响也会十分不利。
发明内容
鉴于上述问题,本发明的目的是提供一种微型麦克风颗粒阻拦器及MEMS麦克风,以解决目前颗粒阻挡结构存在的容易变形和/或翘曲,且对PB膜的影响不可逆等问题。
本发明提供的微型麦克风颗粒阻拦器,包括支撑器和设置在支撑器一侧的颗粒阻挡膜;其中,支撑器在沿颗粒阻挡膜的厚度方向上包括至少一层支撑件和至少一层应力消除结构。
此外,优选的技术方案是,支撑器包括设置在颗粒阻挡膜一侧的第一支撑件、位于第一支撑件远离颗粒阻挡膜一侧的第一应力消除结构,以及设置在第一应力消除结构远离颗粒阻挡膜一侧的第二支撑件。
此外,优选的技术方案是,在第一支撑件、第一应力消除结构、第二支撑件上设置有与颗粒阻挡膜位置对应的第一中心开口;并且,在第一应力消除结构的第一中心开口的四周设置有至少一个第一侧开孔;其中,第一侧开孔包括弧形、圆形或波浪形开孔。
此外,优选的技术方案是,当第一侧开孔设置有至少两个时,第一侧开孔关于第一应力消除结构的第一中心开口呈对称或均匀分布。
此外,优选的技术方案是,支撑器包括设置在颗粒阻挡膜一侧的第二应力消除结构,以及设置在第二应力消除结构远离颗粒阻挡膜一侧的第三支撑件。
此外,优选的技术方案是,在第二应力消除结构和第三支撑件上设置有与颗粒阻挡膜位置对应的第二中心开口;在第二应力消除结构的第二中心开口的四周设置有至少一个第二侧开孔;其中,第二侧开孔包括弧形、圆形或波浪形通孔。
此外,优选的技术方案是,当第二侧开孔设置有至少两个时,第二侧开孔关于第二应力消除结构的第二中心开口呈对称或均匀分布。
此外,优选的技术方案是,支撑器包括设置在颗粒阻挡膜一侧的第三应力消除结构,以及设置在第三应力消除结构远离颗粒阻挡膜一侧的第四支撑件;并且,第三应力消除结构为厚度小于第四支撑件且具有垂悬的板状结构。
此外,优选的技术方案是,应力消除结构的材质与支撑器的材质相同或不相同;或者,应力消除结构的杨氏模量小于支撑器的杨氏模量。
根据本发明的另一方面,提供一种MEMS麦克风,包括上述微型麦克风颗粒阻拦器;其中,微型麦克风颗粒阻拦器设置在MEMS麦克风的声孔处;或者,微型麦克风颗粒阻拦器设置在MEMS麦克风的芯片处。
利用上述微型麦克风颗粒阻拦器及MEMS麦克风,支撑器采用多层结构,且设置有至少一层应力消除结构,能够有效消除颗粒阻拦器的应力,减小裂缝和/或真空拾取故障带来的不利影响,颗粒阻拦器结构稳定,产品性能可靠。
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,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微型麦克风颗粒阻拦器结构示意图;
图2为根据本发明实施例一的第一应力消除结构的俯视图;
图3为根据本发明实施例二的微型麦克风颗粒阻拦器结构示意图;
图4为根据本发明实施例三的微型麦克风颗粒阻拦器结构示意图;
图5为根据本发明实施例四的微型麦克风颗粒阻拦器结构示意图。
其中的附图标记包括:颗粒阻挡膜1、第一层支撑件2、应力消除结构3、应力消除结构3’、应力消除结构3”、第一侧开孔31、第二侧开孔31’、垂悬31”、第三层支撑件4、第二层支撑件4’、第二层支撑件4”、中心开口5、第二中心开口5’、第三中心开口5”。
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
在下面的描述中,出于说明的目的,为了提供对一个或多个实施例的全面理解,阐述了许多具体细节。然而,很明显,也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。在其它例子中,为了便于描述一个或多个实施例,公知的结构和设备以方框图的形式示出。
为解决现有颗粒阻挡器存在的支撑器容易变形和/或翘曲,对颗粒阻挡膜造成不可逆影响的问题,本发明提供一种微型麦克风颗粒阻拦器,包括支撑器和设置在支撑器一侧的颗粒阻挡膜;其中,支撑器在沿颗粒阻挡膜的厚度方向上包括至少一层支撑件和至少一层应力消除结构。通过多层结构的支撑器以及应力消除结构的设置,能够有效抑制应力的产生,以及支撑器的形变对颗粒阻挡膜造成的影响。
为详细描述本发明的微型麦克风颗粒阻拦器及MEMS麦克风,以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
图1示出了根据本发明实施例一的微型麦克风颗粒阻拦器的示意结构。
如图1所示,本发明实施例一的微型麦克风颗粒阻拦器,包括支撑器和设置在支撑器一侧的颗粒阻挡膜1;其中,支撑器在沿颗粒阻挡膜的厚度方向上包括两层支撑件和一层应力消除结构。
具体地,支撑器包括设置在颗粒阻挡膜一侧的第一支撑件(即第一层支撑件2)、位于第一支撑件远离颗粒阻挡膜1一侧的第一应力消除结构(即应力消除结构3),以及设置在第一应力消除结构远离颗粒阻挡膜1一侧的第二支撑件(即第三层支撑件4)。
其中,在第一支撑件、第一应力消除结构、第二支撑件上分别设置有与颗粒阻挡膜位置对应的第一中心开口5;并且,在第一应力消除结构的第一中心开口的四周设置有至少一个第一侧开孔31,该第一侧开孔31可以为弧形开孔、圆形开孔或者波浪形开孔等多种形状。
图2示出了根据本发明实施例一的第一应力消除结构的俯视结构。
如图2所示,应力消除结构3设置在支撑器的中间层上,包括应力消除结构3的第一中心开口,以及位于(第一应力消除结构的)中心开口四周的弧形开孔作为第一侧开孔31;其中,第一侧开孔31可设置多个,当第一侧开孔31设置有至少两个时,第一侧开孔31(如弧形开孔)关于应力消除结构3的第一中心开口呈对称或均匀分布。
具体地,第一侧开孔31为弧形开孔时,该弧形开孔可设置四个,四个弧形开孔之间、以及四个弧形开孔与(第一应力消除结构的)中心开口之间相互隔离,弧形开孔可以围绕(第一应力消除结构的)中心开口的外侧设置一层,也可以间隔交错设置多层,例如,在弧形开孔的远离(应力消除结构3的)中心开口的一侧再设置开孔结构;可知,侧开孔的设置个数、开口弧度以及设置位置均可根据生产要求进行设定,并不限于附图中所示具体结构。
图3示出了根据本发明实施例二的微型麦克风颗粒阻拦器的示意结构。
如图3所示,本发明实施例二的颗粒阻拦器,包括支撑器和设置在支撑器一侧的颗粒阻挡膜1;其中,支撑器在沿颗粒阻挡膜1的厚度方向上包括一层支撑件和一层应力消除结构。
具体地,支撑器包括设置在颗粒阻挡膜一侧的第二应力消除结构(即应力消除结构3’)、位于应力消除结构3’远离颗粒阻挡膜一侧的第二层支撑件4’。
其中,在应力消除结构3’、第二层支撑件4’上分别设置有与颗粒阻挡膜1位置对应的第二中心开口5’;并且,在应力消除结构3’的第二中心开口的四周设置有至少一个第二侧开孔31’,即在第二应力消除结构的第二中心开口的四周设置有至少一个第二侧开孔31’,第二侧开孔31’包括弧形、圆形或波浪形通孔。
具体地,第二侧开孔31’关于应力消除结构3’的第二中心开口呈对称或均匀分布。当第二侧开孔31’为弧形通孔时,该弧形通孔可设置四个,四个弧形通孔之间、以及四个弧形通孔与(应力消除结构3’的)中心开口之间相互隔离,弧形通孔可以围绕(应力消除结构3’的)第二中心开口的外侧设置一层,也可以间隔交错设置多层,例如,在弧形通孔远离(应力消除结构3’的)中心开口的一侧再设置开孔结构;可知,弧形通孔的设置个数、开口弧度以及设置位置均可根据生产要求进行设定,并不限于附图中所示具体结构。
需要说明的是,在本发明提供的微型麦克风颗粒阻拦器中,第一侧开孔或第二侧开孔并不限于使用同一种形状,例如,第一侧开孔可采用多种形状的开孔相组合的形式,第二侧开孔也可采用多种形状的通孔相组合的形式。
图4示出了根据本发明实施例三的微型麦克风颗粒阻拦器的示意结构。
如图4所示,本发明实施例三的微型麦克风颗粒阻拦器,包括支撑器和设置在支撑器一侧的颗粒阻挡膜1;其中,支撑器在沿颗粒阻挡膜1的厚度方向上包括一层支撑件和一层应力消除结构。
具体地,支撑器包括设置在颗粒阻挡膜1一侧的第三应力消除结构,以及设置在第三应力消除结构远离颗粒阻挡膜一侧的第四支撑件;并且,第三应力消除结构为厚度小于第四支撑件且具有1垂悬31”的板状结构。
换言之,支撑器包括设置在颗粒阻挡膜1一侧的应力消除结构3”、位于应力消除结构3”远离颗粒阻挡膜1一侧的第二层支撑件4”。其中,在应力消除结构3”和第二层支撑件4”上分别设置有与颗粒阻挡膜位置对应的第三中心开口5”,但应力消除结构3”和第二层支撑件4”的中心开口的尺寸不相同,从而使得应力消除结构3”具有垂直延伸并悬设在第二层支撑件4”处的垂悬31”结构。
图5示出了根据本发明实施例四的微型麦克风颗粒阻拦器的示意结构。
如图5所示,本发明实施例四的微型麦克风颗粒阻拦器,包括支撑器和设置在支撑器一侧的颗粒阻挡膜1;其中,支撑器在沿颗粒阻挡膜的厚度方向上包括一层支撑件carrier-2和一层应力消除结构carrier-1,并且,支撑件carrier-2和应力消除结构carrier-1可选用相同材质或者选用不同材质,此外,使应力消除结构carrier-1的杨氏模量小于支撑器的杨氏模量,也能够抑制颗粒阻拦器产生的应力,有效避免颗粒阻挡膜1发生褶皱。
需要说明的是,在本发明的颗粒阻拦器中,在支撑器的加工过程中,可通过多层干膜抗蚀剂代替现有的单层干膜抗蚀剂,由于支撑器各层的平面图不同,应当进行逐层的层叠和光刻。例如,在实施例一种,首先在第一支承层被层叠和图案化处理之后,再层叠和图案化处理第二支承层,第二支承层和第一支承层的图案不同;然后,层叠和图案化处理第三支承层,第三支承层的图案与第一支承层的图案相同。
与上述微型麦克风颗粒阻拦器相对应,本发明还提供一种MEMS麦克风,包括上述微型麦克风颗粒阻拦器;其中,微型麦克风颗粒阻拦器可设置在MEMS麦克风的出声孔处;或者,微型麦克风颗粒阻拦器可设置在MEMS麦克风的芯片处,通过微型麦克风颗粒阻拦器对麦克风内部组件进行有效隔离。
利用上述根据本发明的微型麦克风颗粒阻拦器及MEMS麦克风,设置多层结构的支撑器,且在支撑器中设置有至少一层应力消除结构,通过应力消除结构有效抑制颗粒阻拦器的应力产生,减小结构裂缝及真空拾取过程中的故障带来的不理影响,颗粒阻拦器整体结构简单、性能稳定。
如上参照附图以示例的方式描述根据本发明的微型麦克风颗粒阻拦器及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微型麦克风颗粒阻拦器及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)
1.一种微型麦克风颗粒阻拦器,其特征在于,包括支撑器和设置在所述支撑器一侧的颗粒阻挡膜;其中,
所述支撑器在沿所述颗粒阻挡膜的厚度方向上包括至少一层支撑件和至少一层应力消除结构。
2.如权利要求1所述的微型麦克风颗粒阻拦器,其特征在于,
所述支撑器包括设置在所述颗粒阻挡膜一侧的第一支撑件、位于所述第一支撑件远离所述颗粒阻挡膜一侧的第一应力消除结构,以及设置在所述第一应力消除结构远离所述颗粒阻挡膜一侧的第二支撑件。
3.如权利要求2所述的微型麦克风颗粒阻拦器,其特征在于,
在所述第一支撑件、所述第一应力消除结构、所述第二支撑件上设置有与所述颗粒阻挡膜位置对应的第一中心开口;并且,
在所述第一应力消除结构的第一中心开口的四周设置有至少一个第一侧开孔;其中,所述第一侧开孔包括弧形、圆形或波浪形开孔。
4.如权利要求3所述的微型麦克风颗粒阻拦器,其特征在于,
当所述第一侧开孔设置有至少两个时,所述第一侧开孔关于所述第一应力消除结构的第一中心开口呈对称或均匀分布。
5.如权利要求1所述的微型麦克风颗粒阻拦器,其特征在于,
所述支撑器包括设置在所述颗粒阻挡膜一侧的第二应力消除结构,以及设置在所述第二应力消除结构远离所述颗粒阻挡膜一侧的第三支撑件。
6.如权利要求5所述的微型麦克风颗粒阻拦器,其特征在于,
在所述第二应力消除结构和所述第三支撑件上设置有与所述颗粒阻挡膜位置对应的第二中心开口;
在所述第二应力消除结构的第二中心开口的四周设置有至少一个第二侧开孔;其中,所述第二侧开孔包括弧形、圆形或波浪形通孔。
7.如权利要求6所述的微型麦克风颗粒阻拦器,其特征在于,
当所述第二侧开孔设置有至少两个时,所述第二侧开孔关于所述第二应力消除结构的第二中心开口呈对称或均匀分布。
8.如权利要求所述的微型麦克风颗粒阻拦器,其特征在于,
所述支撑器包括设置在所述颗粒阻挡膜一侧的第三应力消除结构,以及设置在所述第三应力消除结构远离所述颗粒阻挡膜一侧的第四支撑件;并且,
所述第三应力消除结构为厚度小于所述第四支撑件且具有垂悬的板状结构。
9.如权利要求1所述的微型麦克风颗粒阻拦器,其特征在于,
所述应力消除结构的材质与所述支撑器的材质相同或不相同;或者,
所述应力消除结构的杨氏模量小于所述支撑器的杨氏模量。
10.一种MEMS麦克风,其特征在于,包括如权利要求1至9任一项所述的微型麦克风颗粒阻拦器;其中,
所述微型麦克风颗粒阻拦器设置在所述MEMS麦克风的声孔处;或者,所述微型麦克风颗粒阻拦器设置在所述MEMS麦克风的芯片处。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201016 |
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