CN206164826U - 一种敏感膜及mems 麦克风 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种敏感膜及MEMS麦克风，包括位于中部的感测部、位于边缘的连接部，以及位于感测部与连接部之间的动作部；所述感测部、动作部、连接部是一体成型的；其中，所述动作部呈波纹状或者矩形齿状；在所述连接部的位置还设置有第一补强部。本实用新型的敏感膜，整合了传统弹簧式膜片以及全膜式结构膜的优点，通过设置在中部区域可提供中央区域类全平面感测的形式，在相同的位移区间内相较于传统曲面形变，可提供更大的电容变化量，从而提高整体灵敏度；通过呈波纹状或者矩形齿状的动作部可为感测部提供更大的位移量，从而可以提高感测部的灵敏度；通过设置在连接部位置的第一补强部可以大大提高敏感膜的连接强度，从而可以提高敏感膜的抗冲击能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于测量的敏感膜，例如麦克风中的振膜或者其它压阻式、压电式、光学式传感器的敏感膜；本实用新型还涉及一种MEMS麦克风。
背景技术
MEMS(微型机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，其中的振膜、背极板是MEMS麦克风中的重要部件，振膜、背极板构成了电容器并集成在硅芯片上，实现声电的转换。
传统的振膜的制作工艺是在硅基底上做一层氧化层，然后在氧化层上利用沉积的方式制作一层振膜，经过掺杂、回火后，蚀刻出所所需的图形，振膜通过其边缘的铆钉点固定在基底上。当然，还需要从振膜上引出电极，通过振膜的振动，改变振膜与背极板之间的距离，从而将声音信号转换为电信号。
现有的麦克风结构，为了提高麦克风的抗跌落能力，通常会将振膜做的较厚，但是较厚的振膜又会存在感应灵敏度低问题；如果将振膜做的很薄，则可以提高麦克风的灵敏度，但是其抗跌落的能力又较差。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是提供一种敏感膜的新技术方案。
根据本实用新型的第一方面，提供了一种敏感膜，包括位于中部的感测部、位于边缘的连接部，以及位于感测部与连接部之间的动作部；所述感测部、动作部、连接部是一体成型的；其中，所述动作部呈波纹状或者矩形齿状；在所述连接部的位置还设置有第一补强部。
可选的是，所述动作部的延伸方向与所述感测部的延伸方向一致；或者是，所述动作部与所述感测部垂直。
可选的是，在所述感测部上设置有第二补强部。
可选的是，所述第一补强部设置在连接部的下端，且所述第一补强部与连接部采用相同或者不同的材料。
可选的是，所述第二补强部设置在感测部的下端，且所述第二补强部与感测部采用相同或者不同的材料。
可选的是，所述第一补强部、第二补强部分别与振膜的连接部、感测部通过逐层沉积并刻蚀的方式堆叠在一起。
可选的是，所述感测部的端面高于所述动作部的端面。
可选的是，在所述动作部上设有调节所述动作部振动频率的微孔结构。
本实用新型还提供了一种MEMS麦克风，包括具有背腔的衬底，在所述衬底上设置有背极，以及如上述的敏感膜，所述敏感膜与背极构成了平板电容器结构。
可选的是，所述敏感膜位于背极的上方，形成了敏感膜在上、背极在下的电容式结构；或者是，
所述敏感膜位于背极的下方，形成了敏感膜在下、背极在上的电容式结构。
本实用新型的敏感膜，整合了传统弹簧式膜片以及全膜式结构膜的优点，设计于中部区域可提供中央区域类全平面感测，在相同的位移区间内相较于传统曲面形变，可提供更大的电容变化量，从而提高整体灵敏度；通过呈波纹状或者矩形齿状的动作部可为感测部提供更大的位移量，从而可以提高感测部的灵敏度；通过设置在连接部位置的第一补强部可以大大提高敏感膜的连接强度，从而可以提高敏感膜的抗冲击能力。
通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型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实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。
图1是本实用新型MEMS麦克风的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本实用新型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实用新型的范围。
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，决不作为对本实用新型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。
为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种敏感膜，该敏感膜不但可以具有较高的感应灵敏度，而且还可以具有较高的抗冲击能力。
参考图1，本实用新型提供了一种敏感膜，其包括位于中部的感测部2c、位于边缘的连接部2a，以及位于感测部2c与连接部2a之间的动作部2b；所述敏感膜可通过连接部2a安装在传感器的衬底上，通过动作部2b使得敏感膜的感测部2c进行振动或者发生平面位移等，从而测量相应的数据信息。
本实用新型的连接部2a、动作部2b、感测部2c是一体成型的，在制作的时候，可通过沉积、刻蚀图形化的技术形成，这种成型工艺属于本领域技术人员的公知常识。所述敏感膜可以采用本领域技术人员所熟知的单晶硅、多晶硅、氮化硅或导电金属材料，还可以采用导电材料与非导电材料堆叠在一起的层叠材料等。
本实用新型的动作部2b呈往复弯折的波纹状或者矩形齿状，从而可使动作部2b具备一定的弹性能力，感测部2c通过动作部2b与连接部2a连接在一起，使得所述动作部2b可以为感测部2c提供更大的位移量；在相同位移量的感测条件下可使感测部2c提供更高灵敏度的输出。其中，所述动作部2b的延伸方向与所述感测部2c的延伸方向可以是一致，例如所述动作部2b、感测部2c均在水平方向上延伸。在本实用新型另一优选的实施方式中，所述动作部2b与所述感测部2c是垂直的。例如所述感测部2c在水平方向上延伸，使得所述感测部2c可以提供面位移的检测，所述动作部2b在垂直方向上延伸，使其不但可以为感测部2c提供支撑，在外界的作用下还可以为感测部2c的动作提供弹性力。
本实用新型的敏感膜，在所述连接部2a的位置还设置有第一补强部6，该第一补强部6优选设置在连接部2a用于连接衬底的一侧上，例如设置在连接部2a的下端。所述第一补强部6可以选用与连接部2a相同的材料；也可以选用与连接部2a不同的材料，例如其可以采用氮化硅材料。在本实用新型一个具体的实施方式中，所述敏感膜的厚度可以为0.1um至3um，所述第一补强部6的厚度可以为0.1um至3um。在制造的时候，可以首先沉积一层膜层，然后通过刻蚀的方式形成第一补强部6，之后继续沉积膜层，并刻蚀形成振膜的动作部2b、感测部2c，以及位于第一补强部6上方并与所述第一补强部6层叠在一起的连接部2a。
本实用新型的敏感膜，通过呈波纹状或者矩形齿状的动作部可为感测部提供更大的位移量，从而可以提高感测部作为面位移检测的灵敏度；通过设置在连接部位置的第一补强部可以大大提高敏感膜连接部位置的连接强度，从而可以提高整个敏感膜的抗冲击能力。
在本实用新型一个优选的实施方式中，在所述感测部2c上设置有第二补强部7，该第二补强部7可以设置在感测部2c的上端，也可以设置在其下端面上。所述第二补强部7可以采用与敏感膜相同的材料，也可以采用与敏感膜不同的材料。通过该第二补强部7可以大大提高感测部2c位置的厚度，由此可以提高感测部2c的抗冲击能力。同时，所述感测部2c通过第二补强部7进行补强，从而提高了感测部2c的整体强度，使得所述感测部2c的整体结构较为稳定，通过中部加厚的感测部2c可以提供中央区域的全平面感测，从而可以为相应的传感器提供更为精准、稳定的检测面。在相同的位移区间内相较于传统曲面形变，可提供更大的电容变化量，从而提高整体的灵敏度。
本实用新型的敏感膜，第一补强部6、第二补强部7可以位于同一层上，并通过沉积、刻蚀同一膜层得到，所述连接部2a、动作部2b、感测部2c可以通过沉积、刻蚀另一膜层得到。例如，可首先在衬底上沉积第一膜层，对该膜层进行刻蚀图形化，得到所述第一补强部6、第二补强部7；然后继续沉积第二膜层，该第二膜层覆盖在第一补强部6、第二补强部7的上方，对该第二膜层进行刻蚀后，从而得到了与第一补强部6层叠在一起的连接部2a，与第二补强部7层叠在一起的感测部2c，以及位于连接部2a与感测部2c之间的动作部2b等。在此需要注意的时，为了使沉积后的动作部2b具有波纹或者矩形齿的结构，可预先在衬底上形成对应的凹槽，这属于本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
本实用新型的敏感膜，连接部2a、动作部2b、感测部2c可以位于同一水平面上，也可以位于不同的水平面上，例如所述感测部2c的端面可以高于所述动作部2b的端面，使得可以在感测部2c的下端设置第二补强部7。
在本实用新型一个优选的实施方式中，在所述动作部2b还上开设有微孔结构8，该微孔结构8设置在动作部2b上，从而可以调节动作部2b的振动频率；例如当所述敏感膜应用到麦克风中时，通过在动作部2b上设置微孔结构8，从而可以调节麦克风的低频区间。而且所述微孔结构8还可以防水，这种微孔结构8的孔径以及数量的选择均为本领域技术人员的公知常识，在此不再具体说明。
本实用新型还提供了一种MEMS麦克风，其包括具有背腔的衬底1，在所述衬底1上设置有由上述敏感膜和背极3构成的平板电容器结构。在本实用新型一个具体的实施方式中，所述平板电容器结构为背极3在上、敏感膜在下的电容器结构。参考图1，所述敏感膜连接部2a下方的第一补强部6通过第一绝缘层5连接在衬底1的上方，而背极3的边缘位置则通过第二绝缘层4支撑在敏感膜连接部2a的上方，从而使得所述背极3与敏感膜的感测部2c构成了平板电容器结构。
在本实用新型另一个具体的实施方式中，所述平板电容器结构可以是敏感膜在上、背极3在下的电容器，所述背极3连接在衬底1上，为了保证背极3与衬底1之间的绝缘，在所述背极3与衬底1之间可以设置一绝缘层，该绝缘层例如可以采用氧化硅等本领域技术人员所熟知的绝缘材料。连接部2a下方的第一补强部6可通过另一绝缘层支撑在背极3的上方，使得敏感膜的感测部2c与背极3之间具有一定的间隙，保证感测部2c与背极3之间可以构成平板电容器结构。
本实用新型的敏感膜不但可以应用到麦克风中，还可以应用其它电容式、压阻式、压电式、光学式或动圈式的传感器中。例如所述敏感膜可以作为压力传感器、温度传感器、气体传感器的敏感膜层，当外界的环境信息发生变化时，驱动敏感膜中的感测部在动作部的动作下发生位移，从而使得环境传感器可以输出表征外界环境信息的电信号。所述敏感膜还可以应用到加速度计、陀螺仪、高度计、触控感测器、微动圈喇叭、微动圈振动器、马达等可通过平面位移进行检测的各传感器中。
虽然已经通过例子对本实用新型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，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型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：包括位于中部的感测部(2c)、位于边缘的连接部(2a)，以及位于感测部(2c)与连接部(2a)之间的动作部(2b)；所述感测部(2c)、动作部(2b)、连接部(2a)是一体成型的；其中，所述动作部(2b)呈波纹状或者矩形齿状；在所述连接部(2a)的位置还设置有第一补强部(6)。
2.根据权利要求1所述的敏感膜，其特征在于：所述动作部(2b)的延伸方向与所述感测部(2c)的延伸方向一致；或者是，所述动作部(2b)与所述感测部(2c)垂直。
3.根据权利要求1所述的敏感膜，其特征在于：在所述感测部(2c)上设置有第二补强部(7)。
4.根据权利要求3所述的敏感膜，其特征在于：所述第一补强部(6)设置在连接部(2a)的下端，且所述第一补强部(6)与连接部(2a)采用相同或者不同的材料。
5.根据权利要求4所述的敏感膜，其特征在于：所述第二补强部(7)设置在感测部(2c)的下端，且所述第二补强部(7)与感测部(2c)采用相同或者不同的材料。
6.根据权利要求5所述的敏感膜，其特征在于：所述第一补强部(6)、第二补强部(7)分别与振膜的连接部(2a)、感测部(2c)通过逐层沉积并刻蚀的方式堆叠在一起。
7.根据权利要求1所述的敏感膜，其特征在于：所述感测部(2c)的端面高于所述动作部(2b)的端面。
8.根据权利要求1所述的敏感膜，其特征在于：在所述动作部(2b)上设有调节所述动作部(2b)振动频率的微孔结构(8)。
9.一种MEMS麦克风，其特征在于：包括具有背腔的衬底(1)，在所述衬底(1)上设置有背极(3)，以及如权利要求1至8任一项所述的敏感膜，所述敏感膜与背极(3)构成了平板电容器结构。
10.根据权利要求9所述的MEMS麦克风，其特征在于：所述敏感膜位于背极(3)的上方，形成了敏感膜在上、背极(3)在下的电容式结构；或者是，
所述敏感膜位于背极(3)的下方，形成了敏感膜在下、背极(3)在上的电容式结构。
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