CN207072807U - Mems芯片以及mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种MEMS芯片以及MEMS麦克风，其中MEMS芯片包括：设有进声孔的基板；设于所述基板上方且与所述基板绝缘的第一背极板和第二背极板；设于所述第一背极板与所述第二背极板之间的背极加强柱；以及固设于所述第一背极板与所述第二背极板之间的振膜；其中，所述第一背极板与所述第二背极板之间设有背极加强柱。本实用新型可以增加MEMS芯片的整体刚性与机械结构特性，有效降低了外力冲击时振膜破裂的风险。
Description
技术领域
本申请涉及声电领域，尤其涉及一种MEMS芯片以及MEMS麦克风。
背景技术
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)麦克风是一种用微机械加工技术制作出来的声电换能器，具有体积小、频响特性好、噪声低等特点。
MEMS麦克风包含有一个基于电容检测的MEMS芯片和ASIC(专用IC)芯片，这两颗芯片被封装在一个由PCB(Printed Circuit Board，印制板电路) 与金属外壳组合的SMD(Surface Mounted Devices，表面贴装器件)中。通常，MEMS芯片包括具有背腔的基板，以及在基板上方设置的平行板电容器，平行板电容器由背极板和振膜构成。MEMS麦克风接收到外界的声音信号时，振膜会发生振动，使平行板电容器产生变化的电容，进而ASIC芯片可以对该变化的电容信号进行处理并输出声电转换之后的电信号。
然而，现有的振膜多为全膜设计，全膜振膜在受到外力冲击，例如吹气、机械冲击或跌落时，极易破损。
实用新型内容
本申请实施例提供一种MEMS芯片以及MEMS麦克风，用以在外力冲击时，保护MEMS芯片的振膜不受损。
本申请实施例提供一种MEMS芯片，包括：
设有进声孔的基板；
设于所述基板上方且与所述基板绝缘的第一背极板和第二背极板；
设于所述第一背极板与所述第二背极板之间的背极加强柱；以及
固设于所述第一背极板与所述第二背极板之间的振膜。
进一步可选地，所述背极加强柱与所述第一背极板与所述第二背极板一体设置。
进一步可选地，所述MEMS芯片还包括：夹设于所述第一背极板以及所述振膜之间的第一支撑层；夹设于所述振膜以及所述第二背极板之间的第二支撑层。
进一步可选地，所述振膜与所述背极加强柱之间设有间隙。
进一步可选地，所述振膜为自由振膜。
进一步可选地，所述振膜与所述背极加强柱之间设置有弹簧连接件。
进一步可选地，所述背极加强柱为多个。
进一步可选地，所述第一背极板以及所述第二背极板设有通孔。
进一步可选地，所述第一背极板上通孔的位置与所述第二背极板上通孔的位置一一对应。
本申请实施例还提供一种由本申请实施例提供的MEMS芯片组成的MEMS 麦克风。
本申请实施例提供的MEMS芯片以及MEMS麦克风，通过第一背极板、第二背极板以及设于第一背极板和第二背极板之间的背极加强柱，增加了MEMS 芯片的整体刚性与机械结构特性，有效降低了外力冲击时振膜破裂的风险有效降低了受到冲击时造成的振膜破裂的风险。
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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1a是现有的单背极板结构的MEMS芯片的结构示意图；
图1b是现有的单背极板结构的MEMS芯片的在收到外力冲击时的示意图；
图2是本申请实施例提供的一MEMS芯片的结构示意图；
图3为对应于图2所示的MEMS芯片的一俯视图；
图4是本申请实施例提供的另一MEMS芯片的结构示意图；
图5本申请实施例提供的另一MEMS芯片的结构示意图；
图6为对应于图5所示的MEMS芯片的一俯视图；
图7是本申请实施例提供的又一MEMS芯片的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
需要说明的是，在说明书和所附权利要求书中，应当理解，当层、区域或元件称为在另一层、另一区域、或另一元件“上”或“下”时，其可以是“直接地”或“间接地”在另一层、区域或元件上或下，或者还可以存在一个或多个中间层。
目前，现有的MEMS芯片多为单背极板结构,如图1a所示，单背极板主要由一个全振膜1及一个刚性的背极板2组成，除此之外还包括必要的基板3、绝缘层4以及支撑层5等。全膜振膜在受到外力冲击，例如吹气、机械冲击或跌落时，极易破损,如图1b所示。为解决上述缺陷，本实用新型提供了如图2所示的MEMS芯片。
如图2所示，MEMS芯片包括：设有进声孔的基板10；设于基板10上方且与基板10绝缘的第一背极板11和第二背极板12；设于第一背极板11以及第二背极板12之间的背极加强柱14；以及，固设于第一背极板11与第二背极板12 之间的振膜13。
可选地，如图2所示，第二背极板12通过绝缘层101置于基板10上，以达到绝缘的目的。当然，第二背极板12除了通过绝缘层101与基板10实现绝缘之外，还是采用其他方式。
可选的，如图2所示，第一背极板11与振膜13之间设置有第一支撑层103，第一支撑层103的一端固定在振膜13的边缘上表面，另一端固定在第一背极板 11的边缘下表面。振膜13以及第二背极板12之间设置有第二支撑层203，第二支撑层203的一端固定在振膜13的边缘下表面，另一端固定在第二背极板12 的边缘上表面。
可选的，第一支撑层103和/或第二支撑层230，可以由环绕在振膜13边缘上下的多个独立的支撑体组成，也可以是环绕在振膜13边缘的环形支撑体，本申请实施例对此不作限制。
可选的，如图2所示，背极加强柱14与第一背极板11与第二背极板12一体设置，以增加MEMS芯片整体刚性与机械结构特性，进一步降低了受到外力冲击时振膜13的破裂风险。
可选的，如图2所示，振膜13与背极加强柱14之间设有间隙，即振膜 13与背极加强柱14无连接关系。图3为对应于图2所示的MEMS芯片的一俯视图，在图3示意的结构中，振膜13以背极加强柱14之间留有等间距的间隙，形成均匀的圆环间隙，间隙之间可以透过空气以缓冲外力冲击。可选的，背极加强柱14可以是圆柱状，也可以是其他形状，在图3中以圆柱形的背极加强柱14为例进行示意，但本申请实施例对背极加强柱14的形状不做限制。
本实施例中，第一背极板11、第二背极板12对振膜13形成约束，以在外力冲击较大时，限制振膜13的变形量以保护振膜13；与此同时，第一背极板11、第二背极板12以及设于第一背极板11和第二背极板12之间的背极加强柱14能够增加MEMS芯片的整体刚性与机械结构特性，有效降低了受到外力冲击时振膜13的破裂风险。
图4是本申请实施例提供的另一MEMS芯片的结构示意图。
可选的，如图4所示，振膜13为自由振膜，即振膜13的振动区与背极加强柱14之间无连接关系且不受第一支撑层103以及第二支撑层203的约束。在图4中，振膜13的振动区与背极加强柱14之间留有间隙且与第一支撑层103 以及第二支撑层203之间留有间隙，外力冲击时，这些间隙能够起到较好的泄气作用，避免了较大强度的外力冲击直接作用在振膜13上。可选的，振膜13 的振动区可通过电极引线与第一背极板11和/或第二背极板12连接，对此不做赘述。
图5本申请实施例提供的另一MEMS芯片的结构示意图。
可选的，如图5所示，振膜13与背极加强柱14之间设置有弹簧连接件15, 即振膜13与背极加强柱14之间通过弹簧连接件15相连接。图6为对应于图5 所示的MEMS芯片的一俯视图，在图6示意的结构中，振膜13与背极加强柱14 之间设置有弹簧连接件15，在受到外力冲击时，弹簧连接件15能够缓冲该外力冲击，从而保护振膜13不致破损。应当理解，图6所示的振膜13与背极加强柱14之间设置有4个弹簧连接件15的结构仅仅是本申请实施例的一优选结构，实际中，本申请实施例并不限制弹簧连接件15的数量。
图7是本申请实施例提供的另一MEMS芯片的结构示意图。
如图7所示，MEMS芯片中背极加强柱14的数量可以是多个，所述多个是指两个以及两个以上。在图7中，仅示意了第一背极加强柱141以及第二背极加强柱142，在实际中，背极加强柱14的数量还可以大于两个。当背极加强柱的数量大于两个时，振膜13在两背极加强柱之间的振动区可以是自由振膜，即，自由振膜与任一背极加强柱之间均留有间隙以使空气通过。
需要说明的是，在本申请上述或下述实施例中，第二背极板12上设有通孔以与第一背极板11上的通孔形成用于泄气的泄气通道，使得振膜能够在受到气压冲击时，能够通过形成的泄气通道实现泄气，从而保护振膜不因大的气压冲击而损坏。可选的，如图2-6所示，第二背极板12上通孔的位置可与第一背极板11上通孔的位置一一对应。当然，第二背极板12上通孔的位置也可与第一背极板11上通孔的位置不对应，本申请实施例对通孔的位置不作限制。
本申请实施例还提供一种MEMS麦克风，其特征在于，包括ASIC芯片以及图1-图7实施例所记载的MEMS芯片。
其中，MEMS芯片以及ASIC芯片被封装在一个由PCB与金属外壳组合的 SMD中。MEMS麦克风接收到外界的声音信号时，振膜会发生振动，使平行板电容器产生变化的电容，进而ASIC芯片可以对该变化的电容信号进行处理并输出声电转换之后的电信号。由于MEMS芯片中的振膜受两个背极板的约束，且两背极板之间设有背极加强柱，有效提升了MEMS麦克风的抗外力冲击能力以及电气性能。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种MEMS芯片，其特征在于，包括：
设有进声孔的基板；
设于所述基板上方且与所述基板绝缘的第一背极板和第二背极板；
设于所述第一背极板与所述第二背极板之间的背极加强柱；以及
固设于所述第一背极板与所述第二背极板之间的振膜。
2.根据权利要求1所述的MEMS芯片，其特征在于，所述背极加强柱与所述第一背极板与所述第二背极板一体设置。
3.根据权利要求2所述的MEMS芯片，其特征在于，还包括：
夹设于所述第一背极板以及所述振膜之间的第一支撑层；
夹设于所述振膜以及所述第二背极板之间的第二支撑层。
4.根据权利要求2所述的MEMS芯片，其特征在于，所述振膜与所述背极加强柱之间设有间隙。
5.根据权利要求4所述的MEMS芯片，其特征在于，所述振膜为自由振膜。
6.根据权利要求2所述的MEMS芯片，其特征在于，所述振膜与所述背极加强柱之间设置有弹簧连接件。
7.根据权利要求1-6任一项所述的MEMS芯片，其特征在于，所述背极加强柱为多个。
8.根据权利要求1-6任一项所述的MEMS芯片，其特征在于，所述第一背极板以及所述第二背极板设有通孔。
9.根据权利要求8所述的MEMS芯片，其特征在于，所述第一背极板上通孔的位置与所述第二背极板上通孔的位置一一对应。
10.一种MEMS麦克风，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的MEMS芯片。
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