CN204031450U - 一种mems麦克风 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种MEMS麦克风，包括：基底；贯穿所述基底的声腔；设置在所述基底正面，位于所述声腔四周的第一绝缘层；设置在所述第一绝缘层表面，且覆盖与所述声腔相对的区域的设定形状的背极；设置在所述背极表面与所述第一绝缘层相对区域的第二绝缘层；设置在所述第二绝缘层表面，且覆盖所述背极与所述声腔相对区域的振膜，所述振膜形状与所述背极形状相匹配；其中，所述振膜的振动区域包括：加强筋区域以及包围所述加强筋区域的纹膜区域；所述加强筋区域设置有与所述振动区域径向平行的加强筋；所述纹膜区域设置有纹膜。所述MEMS麦克风背极与振膜之间的声压均匀性好。

Description

一种MEMS麦克风

技术领域

本实用新型涉及麦克风技术领域，更具体地说，涉及一种MEMS麦克风。 

背景技术

近年来，利用MEMS(Micro-Electro-Mechanical-System，简称MEMS)工艺集成的MEMS麦克风由于具有封装体积小、可靠性高、成本低等优点，本广泛应用于手机、平板电脑、相机、助听器、智能玩具以及监听装置等电子产品中。 

MEMS麦克风在声腔的一个开口处设置有相对设置的振膜和背极。所述振膜和背极之间具有间距，所述振膜与背极形成检测电容。不同强度的声音振动导致所述振膜与所述背极之间的声压不同，从而导致所述振膜发生不同程度的振动，进而使得所述检测电容改变，通过声音控制芯片感知所述检测电容的变化，从而实现将声音信号转换为电信号，实现对声音信号的探测。 

现有的MEMS麦克风会由于振膜四周与中间振动幅度不同，会导致其与背极之间的声压不均匀，从而影响MEMS麦克风将声音信号转换为电信号的性能。 

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种MEMS麦克风，所述MEMS麦克风背极与振膜之间的声压均匀性好，将声音信号转换为电信号的性能较好。 

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案： 

一种MEMS麦克风，该MEMS麦克风包括： 

基底； 

贯穿所述基底的声腔； 

设置在所述基底正面，位于所述声腔四周的第一绝缘层； 

设置在所述第一绝缘层表面，且覆盖与所述声腔相对的区域的设定形状的背极； 

设置在所述背极表面与所述第一绝缘层相对区域的第二绝缘层； 

设置在所述第二绝缘层表面，且覆盖所述背极与所述声腔相对区域的振膜，所述振膜形状与所述背极形状相匹配； 

其中，所述振膜的振动区域包括：加强筋区域以及包围所述加强筋区域的纹膜区域；所述加强筋区域设置有与所述振动区域径向平行的加强筋；所述纹膜区域设置有纹膜。 

优选的，在上述MEMS麦克风中，所述背极包括： 

与所述声腔相对的第一圆形平面。 

优选的，在上述MEMS麦克风中，所述背极还包括： 

多个背极压脚，所述背极压脚用于增大所述背极与所述第一绝缘层的接触面积，所述背极压脚均匀分布在所述第一圆形平面的外边缘。 

优选的，在上述MEMS麦克风中，所述振膜包括： 

与所述声腔相对的第二圆形平面。 

优选的，在上述MEMS麦克风中，所述振膜还包括： 

多个振膜压脚，所述振膜压脚用于增大所述振膜与所述第二绝缘层的接触面积，所述振膜压脚均匀分布在所述第二圆形平面的外边缘。 

优选的，在上述MEMS麦克风中，所述背极包括： 

与所述声腔相对的四边形平面； 

其中，所述四边形平面的四条边为相同的第一圆弧；所述第一圆弧均朝向所述四边形平面的中心凸起；相邻的两个第一圆弧通过第二圆弧连接，且所述第二圆弧朝向所述四边形的中心弯曲。 

优选的，在上述MEMS麦克风中，所述振膜包括： 

与所述声腔相对设置的八边形平面； 

其中，所述八边形平面的八条边为相同的第三圆弧；所述第三圆弧与所述第一圆弧半径相同，其弧长小于第一圆弧弧长；在垂直于振膜的方向上，其中四条第三圆弧与所述四边形平面的四条边对应重合。 

优选的，在上述MEMS麦克风中，所述加强筋为设置在所述振膜正面的凹槽，所述凹槽的延伸反向通过所述振动区域的中心，且与所述振动区域径向平行。 

优选的，在上述MEMS麦克风中，还包括： 

多个贯穿所述背极的声孔。 

优选的，在上述MEMS麦克风中，还包括： 

设置在所述振膜背面或是所述背极正面的尖点。 

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的MEMS麦克风，包括：基底；贯穿所述基底的声腔；设置在所述基底正面，位于所述声腔四周的第一绝缘层；设置在所述第一绝缘层表面，且覆盖与所述声腔相对的区域的设定形状的背极；设置在所述背极表面与所述第一绝缘层相对区域的第二绝缘层；设置在所述第二绝缘层表面，且覆盖所述背极与所述声腔相对区域的振膜，所述振膜形状与所述背极形状相匹配；其中，所述振膜的振动区域包括：加强筋区域以及包围所述加强筋区域的纹膜区域；所述加强筋区域设置有与所述振动区域径向平行的加强筋；所述纹膜区域设置有纹膜。所述MEMS麦克风通过所述加强筋均衡所述振膜的张力，使得背极与振膜之间的声压均匀性好。 

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。 

图1为本申请实施例提供的一种MEMS麦克风的结构示意图； 

图2为本申请实施例提供的一种背极的结构示意图； 

图3为本申请实施例提供的一种振膜的结构示意图； 

图4为申请实施例提供的另一种MEMS麦克风的结构示意图； 

图5为本申请实施例提供的另一种振膜的结构示意图。 

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。 

正如背景技术中所述，现有的MEMS麦克风会由于振膜四周与中间振动幅度不同，会导致其与背极之间的声压不均匀，从而影响MEMS麦克风将声音信号转换为电信号的性能。 

发明人研究发现，可以通过在所述振膜的中间区域设置与所述振膜径向平行的加强筋结构均衡所述振膜振动时的张力，从而可以使得其在振动时振动幅度均匀性好，从而保证振膜与背极之间的声压均匀，保证MEMS麦克风将声音信号转换为电信号的性能。其中，所述振动区域为所述振膜与所述声腔相对的区域，如当所述声腔为圆柱形通孔时所述振动区域为圆形，当所述声腔为矩形通孔时，所述振动区域为矩形。所述振动区域径向为过所述振东区域中心且在所述振东区域平面内的任意直线的方向。 

基于上述研究，本申请实施例提供了一种MEMS麦克风，包括：基底；贯穿所述基底的声腔；设置在所述基底正面，位于所述声腔四周的第一绝缘层；设置在所述第一绝缘层表面，且覆盖与所述声腔相对的区域的设定形状的背极；设置在所述背极表面与所述第一绝缘层相对区域的第二绝缘层；设置在所述第二绝缘层表面，且覆盖所述背极与所述声腔相对区域的振膜，所述振膜形状与所述背极形状相匹配。 

其中，所述振膜的振动区域包括：加强筋区域以及包围所述加强筋区域的纹膜区域；所述加强筋区域设置有与所述振动区域径向平行的加强筋；所述纹膜区域设置有纹膜，所述纹膜用于均衡振动区域四周部分与中间部分的振动幅度均匀性。 

通过设置平行于所述振动区域径向的加强筋能够用于均衡振膜振动时的张力，可以均衡所述振膜与所述声腔对应的振动区域的四周部分与中间部分的振动幅度，使得四周部分与中间部分的振动幅度相同或是相近，进而可以 使得背极与振膜之间的声压均匀，将声音信号转换为电信号的性能较好。 

参考图1，图1为本申请实施例提供的一种MEMS麦克风的结构示意图，包括：基底1、第一绝缘层2、背极3、第二绝缘层4以及振膜5。为了使得声音通过声腔6能够有效的促使振膜5振动，所述MEMS麦克风还包括：贯穿所述背极3的声孔9。 

所述基底1上设置有贯穿所述基底1的声腔6。所述声腔6为圆柱形。所述基底1可以为硅晶圆，可通过刻蚀或是激光打孔工艺形成所述声腔6。 

所述第一绝缘层2设置在所述基底1的正面，且位于所述声腔6的四周。所述第一绝缘层2可以为二氧化硅层或是氮化硅层。 

所述背极3设置在所述第一绝缘层表面，且覆盖与所述声腔6相对的区域。 

参考图2，图2为本申请实施例提供的一种背极的结构示意图，所述背极3包括：第一圆形平面31，所述第一圆形平面31与所述声腔6相对设置，即所述第一圆形平面31的圆心与所述声腔6的圆心正对设置。 

所述背极3还包括：多个背极压脚32，所述背极压脚32用于增大所述背极31与所述第一绝缘层2的接触面积，使得所述背极3能够更好的固定，防止其脱落。所述背极压脚32均匀分布在所述第一圆形平面31的外边缘。所述背极3设置有背极引出电极33，所述背极引出电极33用于和外部控制电路连接，当所述背极3上设置第二绝缘层4以及振膜5时，可以通过设置贯穿所述第二绝缘层4以及振膜5的过孔，将所述背极引出电极33引到MEMS麦克风的外表面。 

所述第二绝缘层4设置在所述背极3表面与所述第一绝缘层2相对的区域。所述第二绝缘层4同样可以为二氧化硅层或是氮化硅层。 

所述振膜5设置在所述第二绝缘层表面，且覆盖所述背极3与所述声腔6相对的区域，所述振膜5与所述背极3不接触。所述振膜5与所述背极3的形状相匹配，即二者的外边缘的形状结构相同，以便于所述振膜5与所述背极3正对设置，使得二者之间的检测电容均匀，能够保证二者之间的声压均匀。 

所述振膜5的振动区域包括：加强筋区域以及包围所述加强筋区域的纹膜区域。其中，所述振动区域为所述振膜5与所述声腔6相对的区域，由于所述声腔6为圆柱形通孔，故所述振动区域为圆形。 

所述振膜5的纹膜区域设置纹膜。本实施例中所述纹膜为多个间隔分布的环状纹膜凹槽55，即所述振膜振动区域的正面的四周设置有多个间隔分布的 圆环形凹槽。 

由于所述振膜5四周区域固定在所述第二绝缘层4上，所述振动区域悬空，导致振动区域的四周部分与中间部分受到的张力不均匀，这会导致四周受到的张力较大，当其振动时，中间部分的振动幅度大于四周部分，从而使得振膜5与背极3之间的声压不均匀。 

通过设置所述纹膜，能够分散所述振膜5靠近所述第二绝缘层4区域的张力，使得振动区域四周部分的振动幅度靠近其中间部分的振动幅度。当所述纹膜为上述纹膜凹槽55时，为了避免所述振膜5在设置纹膜凹槽55时破裂，在所述振膜5背面与所述环状纹膜凹槽55相对的设置有环状凸起7。 

所述加强筋区域设置有与所述振动区域径向平行的加强筋54。所述加强筋54均用于进一步使得所述振膜5与所述背极3之间的声压均匀。 

通过设置与所述振动区域径向平行的加强筋54，当所述振膜5振动时，所述加强筋54能够分散振动方向上的张力，降低振膜5中间部分的振动幅度，使得其中间部分与四周部分的振动幅度相同或相近，进而使得振膜5与背极3之间具有均匀的电压，即使得二者之间的声压均匀(测试二者之间的声压是通过测量二者之间的检测电容实现的，故振膜5振动幅度均匀时，二者之间间距均匀，会使得检测电容均匀，进而使得与检测电容对应的声压均匀)。在本实施例中，所述加强筋54的与所述振动区域的径向平行，且其延伸方向通过所述振动区域的圆心，这样所述加强筋54能够更好的均衡所述振膜5受到的张力，使得振膜5与背极3之间的声压更加均匀。 

参考图3，图3为本申请实施例提供的一种振膜的结构示意图，并结合图1所示MEMS麦克风中的振膜5的结构，本实施例所述振膜5包括：与所述声腔6相对设置的第二圆形平面51。所述第二圆形平面51与所述第一圆形平面31半径相同。在本实施例中，设置所述振膜5包括所述第二圆形平面，圆形结构使得振膜5与第二绝缘层4之间的接触力均匀，防止振膜5由于局部接触力不均剥离或是脱落。 

所述振膜5还包括：多个振膜压脚52，所述振膜压脚用于增大所述振膜与所述第二绝缘层4的接触面积，所述振膜压脚52均匀分布在所述第二圆形平面51的外边缘，通过所述个振膜压脚52可以使得所述振膜5更好的固定在所述第二绝缘层4表面，防止其脱落。 

所述加强筋54可以是设置在所述振膜5正面的振膜凹槽，所述振膜凹槽的延伸方向平行于所述声腔的径向。为了避免由于设置所述振膜凹槽导致的所述振膜5的均布厚度不均匀，避免其断裂，所述MEMS麦克风还包括：设置在所述振膜5的背面与所述振膜凹槽相对的振膜凸起8。 

为了防止所述振膜5振动幅度过大，导致振膜5与背极3接触，可以在所述振膜5的背面或是所述背极的正面设置尖点，所述尖点的延伸方向平行与所述振膜的振动方向，当声音较大导致振膜振动幅度较大时，通过所述尖点可以放置所述振膜5与背极3的接触，防止MEMS麦克风损坏。通过设置所述尖点的高度，可以控制所述振膜的振动幅度。所述尖点的个数可以任意。 

参考图4，图4为申请实施例提供的另一种MEMS麦克风的结构示意图，所述MEMS麦克风的背极包括：与所述声腔6相对的四边形平面34。其中，所述四边形平面34的四条边为相同的第一圆弧35；所述第一圆弧35均朝向所述四边形平面34中心的凸起；相邻的两个第一圆弧34通过第二圆弧36连接，且所述第二圆弧36朝向所述四边形中心弯曲。设置所述四边形平面34的各边为向外弯曲的第一圆弧35，可以使得各边对背极的拉力集中分布，使得拉力较大，进而使得背极有较好的平整性。同样，所述背极通过背极引出电极33与外部电路连接。 

图4所示MEMS麦克风的振膜包括：与所述声腔6相对设置的八边形平面56。其中，所述八边形平面56的八条边为相同的第三圆弧57；所述第三圆弧57与所述第一圆弧35半径相同，其弧长小于第一圆弧35弧长；在垂直于振膜5的方向上，其中四条第三圆弧57所述四边形平面的四条边对应重合。图4所示MEMS麦克风的振膜同样设置有加强筋54以及环状纹膜凹槽55。所述八边形的弧形边均背离所述振动区域中心弯曲，能够使得其各个边对振动中心区域的拉力更加集中，使得各个边上合力更大，使得振膜5的平整性好，保证振膜与背极之间的间距均匀性，保证声压的均匀性。所示振膜的外边缘还可以是与所述背极相同的四边形。 

参考图5，图5为本申请实施例提供的又一种振膜的结构示意图，在图5所示实施方式中，与图4不同在于纹膜凹槽的不同。图5中，纹膜凹槽551 是平行上述八边形平面56弧形边的四组同心圆弧凹槽，所述四组同心圆弧凹槽分别与所述八边形平面56四条间隔的弧形边平行。 

在其他实施方式中，所述背极与振膜的外边缘还可以均为八边形，其具体实施方式可参见上述相同描述，在此不再赘述。 

通过上述描述可知，本申请实施例所述的MEMS麦克风，能够使得振膜振动幅度均匀性好，进而使得其与背极之间的间距均匀性好，使得二者之间的检测电容均匀性好，进而保证了声压的均匀性，保证了MEMS麦克风将声音信号转换为电信好的性能。 

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。 

Claims (10)

1.一种MEMS麦克风，其特征在于，包括： 

基底； 

贯穿所述基底的声腔； 

设置在所述基底正面，位于所述声腔四周的第一绝缘层； 

设置在所述第一绝缘层表面，且覆盖与所述声腔相对的区域的设定形状的背极； 

设置在所述背极表面与所述第一绝缘层相对区域的第二绝缘层； 

设置在所述第二绝缘层表面，且覆盖所述背极与所述声腔相对区域的振膜，所述振膜形状与所述背极形状相匹配； 

其中，所述振膜的振动区域包括：加强筋区域以及包围所述加强筋区域的纹膜区域；所述加强筋区域设置有与所述振动区域径向平行的加强筋；所述纹膜区域设置有纹膜。 

2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述背极包括： 

与所述声腔相对的第一圆形平面。 

3.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述背极还包括： 

多个背极压脚，所述背极压脚用于增大所述背极与所述第一绝缘层的接触面积，所述背极压脚均匀分布在所述第一圆形平面的外边缘。 

4.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述振膜包括： 

与所述声腔相对的第二圆形平面。 

5.根据权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述振膜还包括： 

多个振膜压脚，所述振膜压脚用于增大所述振膜与所述第二绝缘层的接触面积，所述振膜压脚均匀分布在所述第二圆形平面的外边缘。 

6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述背极包括： 

与所述声腔相对的四边形平面； 

其中，所述四边形平面的四条边为相同的第一圆弧；所述第一圆弧均朝向所述四边形平面的中心凸起；相邻的两个第一圆弧通过第二圆弧连接，且所述第二圆弧朝向所述四边形的中心弯曲。 

7.根据权利要求6所述MEMS麦克风，其特征在于，所述振膜包括： 

与所述声腔相对设置的八边形平面； 

其中，所述八边形平面的八条边为相同的第三圆弧；所述第三圆弧与所述第一圆弧半径相同，其弧长小于第一圆弧弧长；在垂直于振膜的方向上，其中四条第三圆弧与所述四边形平面的四条边对应重合。 

8.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述加强筋为设置在所述振膜正面的凹槽，所述凹槽的延伸反向通过所述振动区域的中心，且与所述振动区域径向平行。 

9.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括： 

多个贯穿所述背极的声孔。 

10.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，还包括： 

设置在所述振膜背面或是所述背极正面的尖点。