CN208987175U - 压电薄膜麦克风改良结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及压电薄膜麦克风改良结构，其具有硅晶圆衬底，该硅晶圆衬底设有空腔，在空腔的一端头上设有振动板，以及在振动板的上表面附设感知压电信号的压电叠层，压电叠层具有压电薄膜及设在压电薄膜上下表面的电极层；覆盖在空腔上的振动板以及在振动板上的压电叠层一起分割形成多个一端连接硅晶圆衬底的悬臂梁，所有悬臂梁上的电信号根据使用要求被串联或者并联输出；所有悬臂梁的自由端由覆盖膜连接在一起。这样，内应力造成的悬臂梁变形受到覆盖膜的约束，从而显著提高了悬臂梁的姿态一致性。另外由于悬臂梁在末端处被覆盖膜连接在一起，受到声压作用时，悬臂梁的变形也将保持同步从而提高电信号输出的稳定性，结构简单，制作成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及压电元件技术领域，尤其是涉及一种压电薄膜麦克风结构。
背景技术
现有压电薄膜麦克风是由多支从边框延伸到空腔区域的悬臂梁振动板上层叠压电薄膜材料及相应的电极制备而成。多支悬臂梁组合到一起将空腔隔开成有狭窄气隙联通的两个区域。一侧区域形成声腔以作为参考压力腔，另外一侧将与外部声环境联通以感知外部声压。由于工序过程中必然造成的应力残留会使得这种悬臂梁薄膜结构很容易在各支悬臂顶端产生弯曲而且弯曲的程度难以控制。另外，由于各支悬臂梁相互独立，所以各支悬臂梁在受到外部声压激励时的响应行为也很难有非常好的同步。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种压电薄膜麦克风改良结构，显著提高了悬臂梁的姿态一致性，受到声压作用时，悬臂梁的变形也将保持同步从而提高电信号输出的稳定性。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
压电薄膜麦克风改良结构，其具有硅晶圆衬底，该硅晶圆衬底设有空腔，在空腔的一端头上设有振动板，以及在振动板的上表面附设感知压电信号的压电叠层，所述压电叠层至少具有一层压电薄膜及设在压电薄膜上下表面的电极层；所述覆盖在空腔上的振动板以及在振动板上的压电叠层一起分割形成多个一端连接硅晶圆衬底的悬臂梁，所有悬臂梁上的电信号根据使用要求被串联或者并联输出；所有悬臂梁的自由端由覆盖膜连接在一起。
上述方案进一步是：所述压电叠层具有多层压电薄膜，相邻压电薄膜之间电极被该相邻压电薄膜所共有。
上述方案进一步是：所述压电薄膜的厚度小于5微米。
上述方案进一步是：所述振动板是单晶硅、氧化硅、氮化硅、多晶硅、压电陶瓷PZT或者它们的任意组合。
上述方案进一步是：所述振动板为圆形、椭圆形或多边形，振动板以及在振动板上的压电叠层被振动板中心到各个圆弧点或顶点的连线位置分割成多个悬臂梁，并于振动板中心位置附近将悬臂梁的自由端用覆盖膜连接起来。
本实用新型将硅晶圆衬底上的各只悬臂梁的自由端由覆盖膜连接到一起，这样，内应力造成的悬臂梁变形受到覆盖膜的约束，从而显著提高了悬臂梁的姿态一致性。另外由于悬臂梁在末端处被覆盖膜连接在一起，当器件受到声压作用时，悬臂梁的变形也将保持同步从而提高电信号输出的稳定性，结构简单，制作成本低。
附图说明：
附图1为本实用新型其一实施例结构示意图；
附图2为本实用新型其二实施例结构示意图；
附图3为本实用新型其三实施例结构示意图；
附图4为本实用新型其四实施例结构示意图。
具体实施方式：
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。
参阅图1~4所示，系本实用新型的较佳实施例示意图，本实用新型有关一种压电薄膜麦克风改良结构，其具有硅晶圆衬底1，该硅晶圆衬底1设有贯通的空腔11，空腔11的正投影形状可以为圆形、椭圆形或多边形等，满足工作要求。在空腔11的一端头上设有振动板2，该振动板2收到外部激励时做出响应行为。实际加工中，为满足工艺及性能要求等，振动板2是单晶硅、氧化硅、氮化硅、多晶硅、压电陶瓷PZT或者它们的任意组合。在振动板2的上表面附设感知压电信号的压电叠层3，所述压电叠层3至少具有一层压电薄膜31及设在压电薄膜31上下表面的电极层32。压电薄膜31给予上下的电极层32间隔并一起感知压电信号。工作时，作为振动板的振动板2受到外部声压激励而发生振动时，层叠在振动板2上的压电叠层3将会产生电压信号并从电极层32输出，形成声压传感器。所述覆盖在空腔11上的振动板2以及在振动板2上的压电叠层3一起分割形成多个一端连接硅晶圆衬底1的悬臂梁，所有悬臂梁上的电信号根据使用要求被串联或者并联输出，所有悬臂梁的自由端由覆盖膜4连接在一起。这样，在制作工序中的内应力造成的悬臂梁变形受到覆盖膜4的约束，从而显著提高了悬臂梁的姿态一致性。此外，由于悬臂梁在末端处被覆盖膜4连接在一起，当器件受到声压作用时，悬臂梁的变形也将保持同步从而提高电信号输出的稳定性。
图1~4所示，所述压电叠层3可以具有多层压电薄膜31，这时相邻的压电薄膜31之间电极被该相邻压电薄膜所共有，结构简化，制作成本低，工作稳定、可靠。进一步优选地，所述压电薄膜31的厚度小于5微米，以及所述各层压电薄膜31具有不同的相结构，获得极佳内应力，感受到声压并输出电信号更及时、准确。
参阅图1~4所示，本实施例中，进一步地将所述振动板2设计为圆形、椭圆形或多边形，多边形包括四边形、五边形、六边形等等。图2所示的振动板2为四边形，图3所示的振动板2为六边形，图4所示的振动板2为圆形，以此类推，其它多边形状也应在本实用新型保护范围内，在此不再作图赘述。振动板2以及在振动板2上的压电叠层3被振动板2中心到各个圆弧点或顶点的连线位置分割成多个悬臂梁，并于振动板2中心位置附近将悬臂梁的自由端用覆盖膜4连接起来，覆盖膜4形状匹配振动板2的形状。该结构简单，方便制作及组装，振动响应功效较佳，悬臂梁的姿态一致性好，受到声压作用时，悬臂梁的变形也将保持同步从而提高电信号输出的稳定性。
本实用新型将硅晶圆衬底上的各只悬臂梁的自由端由覆盖膜连接到一起，这样，内应力造成的悬臂梁变形受到覆盖膜的约束，从而显著提高了悬臂梁的姿态一致性。另外由于悬臂梁在末端处被覆盖膜连接在一起，当器件受到声压作用时，悬臂梁的变形也将保持同步从而提高电信号输出的稳定性，结构简单，制作成本低。
当然，本实用新型还可有其他多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。
Claims (5)
1.压电薄膜麦克风改良结构，其特征在于：具有硅晶圆衬底（1），该硅晶圆衬底（1）设有空腔（11），在空腔（11）的一端头上设有振动板（2），以及在振动板（2）的上表面附设感知压电信号的压电叠层（3），所述压电叠层（3）至少具有一层压电薄膜（31）及设在压电薄膜（31）上下表面的电极层（32）；所述覆盖在空腔（11）上的振动板（2）以及在振动板（2）上的压电叠层（3）一起分割形成多个一端连接硅晶圆衬底（1）的悬臂梁，所有悬臂梁上的电信号根据使用要求被串联或者并联输出；所有悬臂梁的自由端由覆盖膜（4）连接在一起。
2.根据权利要求1所述的压电薄膜麦克风改良结构，其特征在于：所述压电叠层（3）具有多层压电薄膜（31），相邻压电薄膜（31）之间电极被该相邻压电薄膜所共有。
3.根据权利要求1或2所述的压电薄膜麦克风改良结构，其特征在于：所述压电薄膜（31）的厚度小于5微米。
4.根据权利要求1所述的压电薄膜麦克风改良结构，其特征在于：所述振动板（2）是单晶硅、氧化硅、氮化硅、多晶硅、压电陶瓷PZT或者它们的任意组合。
5.根据权利要求1或4所述的压电薄膜麦克风改良结构，其特征在于：所述振动板（2）为圆形、椭圆形或多边形，振动板（2）以及在振动板（2）上的压电叠层（3）被振动板（2）中心到各个圆弧点或顶点的连线位置分割成多个悬臂梁，并于振动板（2）中心位置附近将悬臂梁的自由端用覆盖膜（4）连接起来。
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