CN206341427U - Mems麦克风 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底和固定于所述基底的电容系统，所述电容系统包括位于所述基底上方的背极板和叠设于所背极板上方的振膜，所述背极板和所述振膜相对设置且形成绝缘间隙，所述背极板包括主体部和由所述主体部的周缘延伸的多个间隔设置的固定部，所述振膜包括振动部和由所述振动部的周缘延伸的连接部，所述背极板的主体部向所述振膜方向的正投影完全位于所述振膜范围内，所述固定部向所述振膜方向的正投影的至少一部分位于所述振膜范围内。与相关技术相比，本实用新型的MEMS麦克风灵敏度高且声学性能优。

Description

MEMS麦克风
技术领域
本实用新型涉及麦克风，尤其涉及一种运用于便携式电子产品的MEMS麦克风。
背景技术
微型机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)麦克风是基于MEMS技术制造的麦克风，由于其具有封装体积小、可靠性高、成本低等优点，已广泛应用于各种语音设备中，例如手机、平板电脑、PDA、监听设备等电子产品。
灵敏度的大小是衡量一个MEMS麦克风芯片性能的重要因素之一，所述灵敏度的计算公式为其中，S为灵敏度，Vb为偏压(bias voltage)，Δp为量测声压，d为空气间隙(Air Gap),Δd为振膜形变量，C0为量到的电容值，Cp为寄生电容。
因此可见，所述寄生电容Cp会直接影响所述MEMS麦克风芯片的灵敏度，当所述寄生电容增大时，所述灵敏度S减小，因此在设计所述MEMS麦克风芯片时会尽量降低其寄生电容。
相关技术的MEMS麦克风包括具有背腔的基底、分别固定于所述基底上的振膜和与所述振膜相对且间隔设置的背极板，所述振膜和所述背极之间形成绝缘间隙。然而，相关技术的MEMS麦克风其振膜和所述背极板为完全重叠的同心圆结构，则所述振膜的无效振动区和所述背极板正对的区域面积较大，进而使得所述振膜的周沿部分形成大量的寄生电容，从而降低所述MEMS麦克风的灵敏度。
因此，有必要提供一种新的MEMS麦克风解决上述技术问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述技术问题，提供一种灵敏度高且声学性能优的MEMS麦克风。
本实用新型提供一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底和固定于所述基底的电容系统，所述电容系统包括位于所述基底上方的背极板和叠设于所背极板上方的振膜，所述背极板和所述振膜相对设置且形成绝缘间隙，所述背极板包括主体部和由所述主体部的周缘延伸的多个间隔设置的固定部，所述振膜包括振动部和由所述振动部的周缘延伸的连接部，所述背极板的主体部向所述振膜方向的正投影完全位于所述振膜范围内，所述固定部向所述振膜方向的正投影的至少一部分位于所述振膜范围内。
优选的，所述背极板的主体部向所述振膜方向的正投影完全位于所述振动部范围内。
优选的，所述固定部等间距设置。
优选的，所述固定部为呈梳齿状。
优选的，所述固定部共同形成环状梳齿结构。
优选的，所述MEMS麦克风还包括固定于所述基底与所述电容系统之间的第一绝缘层和固定于所述振膜和所述背极板之间的第二绝缘层，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均设有贯穿其上下表面的通孔。
与现有技术相比，本实用新型提供的MEMS麦克风将所述背极板的固定部设为多个且间隔设置，并使得所述固定部向所述振膜方向的正投影部分位于所述振膜范围内，即通过减小所述背极板的与所述连接部对应设置部分的面积，从而得所述电容系统的寄生电容减小，进而提高了所述MEMS麦克风的灵敏度及改善了其声学性能。
附图说明
图1为本实用新型MEMS麦克风的结构示意图；
图2为本实用新型实施例一所示的MEMS麦克风的振膜与背极板组装后的结构示意图。
图3为本实用新型实施例二所示的MEMS麦克风的振膜与背极板组装后的另一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
请参阅图1-2，本实用新型提供一种MEMS麦克风100，包括基底1、固定于所述基底1的电容系统2、第一绝缘层3及第二绝缘层4，所述第一绝缘层3设置于所述基底1与电容系统2之间。
所述基底1具背腔11，也称为声腔。本实施方式中，所述基底1为硅基结构，所述背腔11通过蚀刻形成。当然所述基底1的材料和所述背腔11的形成并非限于此，只要形成所述MEMS麦克风100的发声腔结构即可。
所述电容系统2包括位于所述基底1上方的背极板22和叠设于所背极板22上方的振膜21，即从下到上依次为所述基底1、所述背极板22和所述振膜21，所述振膜21和所述背极板22相对设置且形成绝缘间隙23。当所述振膜21和所述背极板22分别接通两个外部电极(未图示)后即形成电容效应。其工作原理如下：当外界声波驱动所述振膜21振动，使得所述振膜21与所述背极板22之间的所述绝缘间隙23的距离发声变化，从而使得所述电容系统2产生的寄存的电容发生变成，电容变化进一步使得电流变化，即使得所述电信号变化，完成声电转化。
具体的，所述背极板22用于形成背极区，其包括主体部221和由所述主体部221的周缘延伸的多个间隔设置的固定部222，所述固定部222固定于所述第一绝缘层3的上方。
所述振膜21包括振动部211和由所述振动部211的周缘延伸的连接部212，所述第二绝缘层4设置于所述背极板22与所述振膜21之间，所述连接部212固定于所述第二绝缘层4上形成无效振动区，所述振动部形成有效振动区。所述背极板22的所述主体部221向所述振膜21方向的正投影完全位于所述振膜21范围内，所述背极板22的所述固定部222向所述振膜21方向的正投影的一部分位于所述振膜21范围内。
所述第一绝缘层3固定于所述基底1与所述电容系统2之间，所述第二绝缘层4固定于所述振膜21和所述背极板22之间，所述第一绝缘层3和所述第二绝缘层4均设有贯穿其上下表面的通孔(未标号)。
本实施方式中，所述固定部222等间距设置，其为呈梳齿状结构。当然，多个所述固定部222共同形成环状梳齿结构也是可行的。
当然，所述固定部222的形状并非限于此，也可以为梯形等形状，这都是可行的，但其原理都一样。
请结合参阅图3，本实施方式中，更优的，所述背极板22’的所述主体部221’向所述振膜21’方向的正投影完全位于所述振膜21’的所述振动部211’范围内，所述背极板22’的所述固定部222’向所述振膜21’方向的正投影的一部分位于所述振膜21’范围内。
所述背极板22’的上述结构设置，通过将所述固定部222’由原来的环形结构设置为多个间隔设置的分体结构，相对减少了所述固定部222’的部面积，即减少了所述背极板22’的与所述振膜21’相对设置的部分的面积。
因寄生电容的大小与所述背极板22上方对应的所述振膜21的无效振动区的面积有关，工作时，只要所述振膜21的无效振动区与所述背极板存在上下对应的部分，则整个所述振膜21的无效振动区(即所述连接部212)所在的区域都会形成寄生电容，在所述振膜21的无效振动区即所述连接部212的尺寸固定的情况下，所述背极板22形成的背极区面积越大则寄生电容越大。
而本实用新型的所述MEMS麦克风100的所述背极板22面积较原有的基础上通过减小所述固定部222的面积，即减小所述背极板22的背极区与所述振膜21的相对面积，从而使得所述MEMS麦克风100的寄生电容减小，进而提高其灵敏度，改善其声学性能。同时，所述固定部222另一部分向所述振膜21方向的正投影方向位于所述振膜21的范围外，当所述固定部222固定于所述基底1时，相当于所述固定部222有更多尺寸用于固定，加强了其固定强度，提高了所述MEMS麦克风100的稳定性。
与现有技术相比，本实用新型提供的MEMS麦克风将所述背极板的固定部设为多个且间隔设置，并使得所述固定部向所述振膜方向的正投影部分位于所述振膜范围内，即通过减小所述背极板的与所述振膜的连接部相对设置部分的面积，从而得所述电容系统的寄生电容减小，进而提高了所述MEMS麦克风的灵敏度及改善了其声学性能。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底和固定于所述基底的电容系统，所述电容系统包括位于所述基底上方的背极板和叠设于所背极板上方的振膜，所述背极板和所述振膜相对设置且形成绝缘间隙，其特征在于：所述背极板包括主体部和由所述主体部的周缘延伸的多个间隔设置的固定部，所述振膜包括振动部和由所述振动部的周缘延伸的连接部，所述背极板的主体部向所述振膜方向的正投影完全位于所述振膜范围内，所述固定部向所述振膜方向的正投影的至少一部分位于所述振膜范围内。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述背极板的主体部向所述振膜方向的正投影完全位于所述振动部范围内。
3.根据权利要求1或2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述固定部等间距设置。
4.根据权利要求1或2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述固定部为呈梳齿状。
5.根据权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述固定部共同形成环状梳齿结构。
6.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风还包括固定于所述基底与所述背极板之间的第一绝缘层和固定于所述振膜和所述背极板之间的第二绝缘层，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层均设有贯穿其上下表面的通孔。
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