CN212850999U - 压电式麦克风芯片、麦克风及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种压电式麦克风芯片、麦克风及电子设备，其中，所述压电式麦克风芯片包括基底和压电振膜，所述基底形成有贯通的通孔；所述压电振膜设于所述基底的一表面，所述压电振膜对应所述通孔的部分开设有贯通的狭缝；所述狭缝沿所述压电振膜表面的周向设置。本实用新型技术方案的压电式麦克风芯片可有效增大压电振膜振幅，提高灵敏度。

Description

压电式麦克风芯片、麦克风及电子设备

技术领域

本实用新型涉及麦克风技术领域，特别涉及一种压电式麦克风芯片、麦克风及电子设备。

背景技术

因压电式麦克风制作工艺简单，单层膜的设计架构不受空气阻尼的限制在防尘和防水方面有着较好的表现，故有更加广泛的应用领域。目前，压电麦克风的振动膜因受制程工艺的影响，会存在残余应力，导致灵敏度比较低，制约其发展。为了提升灵敏度，现有的产品大部分采用悬臂梁结构，来降低工艺残余应力的影响，但该种结构振膜的各悬臂梁膜瓣仍然会受工艺残余应力的影响，导致各膜瓣翘曲不一，影响麦克风的性能一致性及应用可靠性。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种压电式麦克风芯片，旨在解决压电式麦克风的灵敏度低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提出的压电式麦克风芯片包括：

基底，所述基底形成有贯通的通孔；和

压电振膜，所述压电振膜设于所述基底的一表面，所述压电振膜对应所述通孔的部分开设有贯通的狭缝；所述狭缝沿所述压电振膜表面的周向设置。

可选地，所述狭缝设有多个，多个所述狭缝间隔分布于所述压电振膜。

可选地，多个所述狭缝在所述压电振膜上均匀分布。

可选地，所述狭缝靠近所述通孔的开口周缘设置。

可选地，所述狭缝围合形成的形状与所述通孔的开口形状相同。

可选地，所述狭缝的长度至少占所述狭缝围合形成的图形的周长的一半。

可选地，所述狭缝的开口形状为圆弧形、波浪形和长方形中的一种。

可选地，所述压电式麦克风芯片还包括绝缘层，所述绝缘层夹设于所述基底与所述压电振膜之间，并开设有与所述通孔尺寸相同的连接孔。

本实用新型还提出一种麦克风，所述麦克风包括基板、设于所述基板的压电式麦克风芯片，以及罩设于所述基板的盖体，所述压电式麦克风芯片为如上所述的压电式麦克风芯片。

本实用新型还提出一种电子设备，包括壳体和设于所述壳体内的麦克风，所述麦克风为如上所述的麦克风。

本实用新型技术方案中的压电式麦克风芯片包括基底和压电振膜，基底设有贯通的通孔，以便声音的穿入，压电振膜设于基底的一表面，以使得穿入的声音作用在压电振膜对应通孔的部分，通过在压电振膜与通孔对应的部分开设有沿其周向设置的狭缝，该狭缝可以阻断整张压电振膜的部分张力，也就是残余应力，使得压电振膜的周向仅在未开设狭缝的位置存在张力，有效减少压电振膜因加工存在的残余应力，从而能够增大压电振膜随声音作用后的振幅，也即微小的声音也能够通过压电振膜微小振幅检测到，使得麦克风的灵敏度大大提高。

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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型压电式麦克风芯片一实施例的仰视图；

图2为图1所示压电式麦克风芯片的剖视图。

附图标号说明：

100	压电式麦克风芯片	33	振膜本体
				10	基底	35	第一电极
11	通孔	37	第二电极
				30	压电振膜	50	绝缘层
31	狭缝

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种压电式麦克风芯片100。

请结合参照图1和图2，在本实用新型实施例中，压电式麦克风芯片100包括：

基底10，所述基底10形成有贯通的通孔11；和

压电振膜30，所述压电振膜30设于所述基底10的一表面，所述压电振膜30对应所述通孔11的部分开设有贯通的狭缝31。

本实施例中，压电式麦克风可以是压电式MEMS麦克风(微机电系统，Micro-Electro-Mechanical Systems，MEMS)，也可以是其他类型，是一种将声音转换为电信号的电声器件。压电式麦克风芯片100因包括有与声音直接作用的压电振膜30，故而对麦克风的音质和音效影响较大。压电式麦克风芯片100还包括对压电振膜30起到支撑的基底10，基底10的材质一般为单晶硅、多晶硅或是氮化硅等材料，基底10的外部形状大致呈方体，其中部开设有贯通的通孔11，该通孔11通常与麦克风的声孔相对应，两者配合形成麦克风的声腔腔体，可保证声音传入的顺畅性，并可使声音沿声孔和通孔11的周壁呈连续地曲线传入，提高声音的音质。通孔11的开口形状可以是圆形也可以是方形，或是其他多边形形状。

具体地，压电振膜30一般包括有振膜本体33和设于振膜本体33两表面的第一电极35和第二电极37，振膜本体33的材料为压电材料，该振膜本体33通过声音作用自身发生变形，压电材质在检测到物理特性改变时产生电信号，并通过第一电极35和第二电极37传输至控制器进行操作，该压电振膜30的具体工作过程和现有的工作过程相似，在此不作详述。设于压电振膜30的狭缝31贯穿振膜本体33和第一电极35和第二电极37，并且与通孔11对应设置。所述狭缝31的开口形状为圆弧形、波浪形和长方形中的一种。当然，狭缝31的开口形状还可以是椭圆形、折线形等等，在此不作限定。

本实用新型技术方案中的压电式麦克风芯片100包括基底10和压电振膜30，基底10设有贯通的通孔11，以便声音的穿入，压电振膜30设于基底10的一表面，以使得穿入的声音作用在压电振膜30对应通孔11的部分，通过在压电振膜30与通孔11对应的部分开设有狭缝31，该狭缝31可以阻断整张压电振膜30的部分张力，也就是残余应力，使得压电振膜30的周向仅在未开设狭缝31的位置存在张力，有效减少压电振膜30因加工存在的残余应力，从而能够增大压电振膜30随声音作用后的振幅，也即微小的声音也能够通过压电振膜30微小振幅检测到，使得麦克风的灵敏度大大提高。

可选地，所述狭缝31设有多个，多个所述狭缝31间隔分布于所述压电振膜30。

本实施例中，设置多个狭缝31，通过多个狭缝31间隔设置，可以进一步阻隔压电振膜30的整体张力和应力，即减少压电振膜30的残余应力，在同样的声音作用下，有效增大压电振膜30的振动幅度，进一步提高麦克风的灵敏度。此处，多个狭缝31的形状可以相同，也可以不相同，且多个狭缝31的尺寸可以均相同，也可以不相同，在此不作限定。

可选地，多个所述狭缝31在所述压电振膜30上均匀分布。

本实施例中，多个狭缝31在所述压电振膜30上均匀分布，从而使得切缝对压电振膜30的周向方向上的张力和应力阻隔的较为均匀，进而使得压电振膜30的振动部分受到的张力和应力较为均匀，振幅较为稳定均匀，从而有效提高压电式麦克风芯片100的电信号传输的稳定性，有利于麦克风的性能稳定性。

可选地，所述狭缝31靠近所述通孔11的开口周缘设置。

本实施例中，狭缝31靠近通孔11的开口周缘设置，一方面可以对压电振膜30的周向张力和应力进行阻断，使得压电振膜30的自由度提高，增大了压电振膜30的振动振幅；另一方面，狭缝31靠近通孔11的开口周缘设置，能够使得压电振膜30与通孔11的中部对应的部分较大，当声音从通孔11进入时，压电振膜30由声音作用能够用于变形的部分的质量有效增加，进一步增大压电振膜30的振动振幅，更进一步提高麦克风的灵敏度。该实施例可与狭缝31均匀分布的特征相结合，在保证稳定性的同时有效提高灵敏度。

可选地，所述狭缝31围合形成的形状与所述通孔11的开口形状相同。

本实施例中，狭缝31可以是一个，其自身是某一图形的一部分，例如狭缝31为圆弧形时，其围合的形状为圆形；狭缝31也可以是多个，多个狭缝31共同配合是某一图形的一部分，则多个狭缝31共同配合形成该图形，例如四条直线型狭缝31，可以围合形成的图形形状为正方形或长方形。狭缝31围合形成的形状与通孔11的开口形状相同，从而可以在相同尺寸的通孔11情况下，能够使得相同形状的狭缝31具有较大的周长，进而最大程度的减小压电振膜30的残余应力，保证压电振膜30的振动振幅进一步增大，有效提高灵敏度。

可选地，所述狭缝31的长度至少占所述狭缝31围合形成的图形的周长的一半。

本实施例中，以狭缝31的形状为圆弧形为例，且狭缝31设有四个，四个狭缝31沿通孔11的开口边缘均匀分布，则四个狭缝31围合形成的形状为圆形，此时，通孔11的开口形状为圆形，设置四个狭缝31的长度至少占狭缝31围合形成的图形的周长一半，即四个狭缝31的长度加和占所围成的圆形的周长的至少一半，从而能够减小压电振膜30在该圆形的周向方向的应力的一半及以上，该压电振膜30用于变形的部分所受到的周向应力小于自由边缘的部分，更加趋向于产生变形，即会增大压电振膜30的振动振幅，提高麦克风的灵敏度。

可选地，所述压电式麦克风芯片100还包括绝缘层50，所述绝缘层50夹设于所述基底10与所述压电振膜30之间，并开设有与所述通孔11尺寸相同的连接孔。

本实施例中，当基底10材质为可导电的多晶硅和单晶硅制成时，基底10材质会有电流通过，为避免对压电振膜30的电信号传输有影响，故而压电式麦克风芯片100还包括绝缘层50，夹设于基底10和压电振膜30之间，从而有效阻隔两者之间的电导通，保证声电转换的稳定性，提高麦克风的使用性能。当然，为了不影响声音对压电振膜30的作用，绝缘层50开设有与通孔11尺寸相同的连接孔。

本实用新型还提出一种麦克风(未图示)，所述麦克风包括基板、设于所述基板的压电式麦克风芯片100，以及罩设于所述基板的盖体，所述压电式麦克风芯片100为如上所述的压电式麦克风芯片100。

本实施例中，麦克风包括基板和罩设于基板的盖体，从而形成一个腔体，将压电式麦克风芯片100设于其中，可起到保护压电式麦克风芯片100的作用。其中，基板为PCB板，该PCB板和现有的结构相同，在此不做详述。基板上还可以包括各种电路和接口，用于连接各种芯片和其他电气部件，以实现电传输。基板的形状为正方体或圆形，该罩盖的形状与基板相匹配。罩盖可以为一体成型结构，其材质可以是绝缘材质、金属材质或是涂覆有金属材质的非金属外壳，在此不做限定。可以理解地，罩盖和基板可通过导电胶或锡膏连接，可以实现罩盖与基板的电连接，从而形成一个导通的屏蔽空腔，可以防止外界电磁波干扰，增强对内部结构的保护作用，保证压电式麦克风芯片100的转换性能。当然，罩盖与基板之间还可以通过其他材料连接。

当然，为实现麦克风的收声功能，基板上开设有声孔，方便声音信号的流入，压电式麦克风芯片100用于感知和检测从声孔流入的声音信号，可将声音信号转换为电信号进行传输。此外，麦克风还包括ASIC芯片(Application Specific Integrated Circuit，集成电路)，ASIC芯片设于所述容置腔内，并分别与所述基板和压电式麦克风芯片100电连接。ASIC芯片用于为压电式麦克风芯片100提供电压，并对压电式麦克风芯片100输出的信号进行处理放大，从而使得麦克风为电子设备提供收声功能。

本实用新型还提出一种电子设备(未图示)，该电子设备包括壳体和设于所述壳体内的麦克风，该麦克风的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备的麦克风采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实施例中，电子设备可以是移动终端，例如，手机或笔记本电脑等，也可以是智能音箱，或是其他具有声控功能的设备等等，在此不作限定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种压电式麦克风芯片，其特征在于，包括：

基底，所述基底形成有贯通的通孔；和

压电振膜，所述压电振膜设于所述基底的一表面，所述压电振膜对应所述通孔的部分开设有贯通的狭缝；所述狭缝沿所述压电振膜表面的周向设置。

2.如权利要求1所述的压电式麦克风芯片，其特征在于，所述狭缝设有多个，多个所述狭缝间隔分布于所述压电振膜。

3.如权利要求2所述的压电式麦克风芯片，其特征在于，多个所述狭缝在所述压电振膜上均匀分布。

4.如权利要求1至3中任一项所述的压电式麦克风芯片，其特征在于，所述狭缝靠近所述通孔的开口周缘设置。

5.如权利要求1所述的压电式麦克风芯片，其特征在于，所述狭缝围合形成的形状与所述通孔的开口形状相同。

6.如权利要求5所述的压电式麦克风芯片，其特征在于，所述狭缝的长度至少占所述狭缝围合形成的图形的周长的一半。

7.如权利要求6所述的压电式麦克风芯片，其特征在于，所述狭缝的开口形状为圆弧形、波浪形和长方形中的一种。

8.如权利要求1所述的压电式麦克风芯片，其特征在于，所述压电式麦克风芯片还包括绝缘层，所述绝缘层夹设于所述基底与所述压电振膜之间，并开设有与所述通孔尺寸相同的连接孔。

9.一种麦克风，其特征在于，所述麦克风包括基板、设于所述基板的压电式麦克风芯片，以及罩设于所述基板的盖体，所述压电式麦克风芯片为如权利要求1至8中任一所述的压电式麦克风芯片。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括壳体和设于所述壳体内的麦克风，所述麦克风为权利要求9所述的麦克风。

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