CN214591976U

CN214591976U - 差分电容麦克风

Info

Publication number: CN214591976U
Application number: CN202022812253.2U
Authority: CN
Inventors: 聂泳忠; 毛德丰
Original assignee: Fatri United Testing and Control Quanzhou Technologies Co Ltd
Current assignee: Fatri United Testing and Control Quanzhou Technologies Co Ltd
Priority date: 2020-11-27
Filing date: 2020-11-27
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2030-11-27

Abstract

本申请提供一种差分电容麦克风，属于硅麦克风领域，该差分电容麦克风包括：振动膜，振动膜包括层叠设置的振膜层和导电层；振膜层的材质为聚合物；导电层的电导率大于振膜层的电导率。本申请提供的差分电容麦克风基于振动膜采用了聚合物材质，由于聚合物可以应对声能产生形变并且能承受长时间的变形而不发生应力松弛，因此，可以降低差分电容麦克风在低频阶段的噪音，具有良好的低频降噪性能，提高差分电容麦克风的灵敏度，降低误差。

Description

差分电容麦克风

技术领域

本申请属于硅麦克风领域，尤其涉及一种差分电容麦克风。

背景技术

硅麦克风是一种用微机械加工技术制作出来的声电换能器，其具有体积小、频响特性好、噪声低等特点。随着电子设备的小巧化、薄型化发展，麦克风被越来越广泛地运用到手机、腕表、笔记本电脑等智能设备上。差分电容麦克风是硅麦克风的一种，具有灵敏度高，相对非线性误差小，受环境影响低的固有优势。随着电容式微硅麦克风的技术发展，要求硅麦克风尺寸更小、成本更低、可靠性更高，而硅麦克风尺寸变小，会导致灵敏度下降，信噪比下降。

因此，有必要提供一种差分电容麦克风。

实用新型内容

本申请提供了一种差分电容麦克风，通过振动膜采用了聚合物材质，由于聚合物可以应对声能产生形变并且能承受长时间的变形而不发生应力松弛，因此，可以降低麦克风在低频阶段的噪音，具有良好的低频降噪性能，提高差分电容麦克风的灵敏度，降低误差。

一方面，提供了一种差分电容麦克风，包括振动膜，

振动膜包括层叠设置的振膜层和导电层；

振膜层的材质为聚合物；

导电层的电导率大于振膜层的电导率。

在一种可选地实施例中，导电层的材质选自金属、导电银浆、金属型碳管和碳纳米管中的至少一种。

在一种可选地实施例中，聚合物为聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

在一种可选地实施例中，差分电容麦克风还包括第一衬底，与振动膜连接构成第一电容结构；

第二衬底，与振动膜连接构成第二电容结构，第一电容结构与第二电容结构形成差分电容结构。

在一种可选地实施例中，导电层在振膜层边缘预设位置具有凸起的导线连接块，第一衬底上具有与凸起的导线连接块相适配的凹槽，第一衬底与振动膜通过凹槽与凸起的导线连接块连接；

或，导电层在振膜层边缘预设位置具有凹槽，第一衬底上具有与凹槽相适配的凸起的导线连接块，第一衬底与振动膜通过凹槽与凸起的导线连接块连接。

在一种可选地实施例中，第一衬底具有第一背板、第一支撑部及第一背腔，第一背板通过第一支撑部支撑，且第一背板与第一支撑部之间形成第一背腔；

第二衬底具有第二背板、第二支撑部及第二背腔，第二背板通过第二支撑部支撑，且第二背板与第二支撑部之间形成第二背腔。

在一种可选地实施例中，振动膜设置于第一衬底及第二衬底之间，且振动膜通过第一背腔与第一背板相对设置，通过第二背腔与第二背板相对设置。

在一种可选地实施例中，第一背板与第二背板上均具有释放孔，振膜上具有声孔，释放孔与声孔错位布局。

本申请实施例提供的差分电容麦克风，基于振动膜采用了聚合物材质的振膜层，由于聚合物可以应对声能产生形变并且能承受长时间的变形而不发生应力松弛，因此，可以降低麦克风在低频阶段的噪音，具有良好的低频降噪性能；通过设置导电层的电导率大于振膜层的电导率，可以传递麦克风中的电流，保证麦克风的正常工作。

附图说明

从下面结合附图对本申请的具体实施方式的描述中可以更好地理解本申请，其中：

图1为本申请实施例提供的差分电容麦克风结构示意图；

图2为本申请实施例提供的差分电容麦克风结构示意图。

图标记说明：

1-第一衬底，11-第一背板，12-第一支撑部，13-第一背腔，2-第二衬底，21-第二背板，22-第二支撑部，23-第二背腔，3-振动膜，31-振膜层，32-导电层，301-导线连接块。

具体实施方式

下面将详细描述本申请的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本申请的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本申请可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本申请的示例来提供对本申请的更好的理解。本申请决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本申请的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本申请造成不必要的模糊。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本申请更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中，为了清晰，可能夸大了区域和层的厚度。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本申请的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本申请的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本申请的主要技术创意。

微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)技术是近年来高速发展的一项高新技术，它采用先进的半导体制造工艺，实现传感器、驱动器等器件的批量制造，与对应的传统器件相比，MEMS器件在体积、功耗、重量以及价格方面有十分明显的优势。MEMS器件的主要应用实例包括压力传感器、加速度计及硅麦克风等。采用MEMS技术制造的硅麦克风在小型化、性能、可靠性、环境耐受性、成本及量产能力上与ECM相比都有相当优势，迅速占领手机、PDA、MP3及助听器等消费电子产品市场。

请一并参见图1和图2，一方面，本申请实施例提供了一种差分电容麦克风，该差分电容麦克风包括：振动膜3，振动膜3包括层叠设置的振膜层31和导电层32；振膜层31的材质为聚合物；导电层32的电导率大于振膜层31的电导率。

本申请实施例提供的差分电容麦克风，基于振动膜3采用了聚合物材质的振膜层31，由于聚合物可以应对声能产生形变并且能承受长时间的变形而不发生应力松弛，因此，可以降低差分电容麦克风在低频阶段的噪音，具有良好的低频降噪性能；通过设置导电层32的电导率大于振膜层31的电导率，可以传递差分电容麦克风中的电流，保证差分电容麦克风的正常工作。

在一种可选地实施例中，导电层32的材质选自金属、导电银浆、金属型碳管和碳纳米管中的至少一种。导电层32可以为金属和导电银浆的混合物，也可以为金属、导电银浆、金属型碳管和碳纳米管的混合物，还可以为金属型碳管和碳纳米管的混合物。本申请实施例对混合的种类不做限定。

相关技术中提供的振膜层31需要对硅片经过刻蚀、表面活性剂修饰，对表面活性剂脱膜处理之后才能得到，并且采用湿法刻蚀振膜层31一般采用强酸或者强碱，强酸或强碱对设备的腐蚀性较大。采用干法蚀刻需要昂贵的刻蚀设备。且无论干法和湿法蚀刻都需要制备掩模版，制备掩模版工艺步骤繁杂，工序成本昂贵。而本申请实施例通过采用(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷，简称：PDMS)在硅片上旋涂就可以得到振膜层31，省去了蚀刻的步骤。相比相关技术减少了制备工艺，降低了制备成本。需要说明的是，本申请实施例提供的振膜层31可以为聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯，也可以为聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物，本申请实施例对此不做限定。作为一种示例，当振膜层31为聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯的混合物时，两者的摩尔混合比例可以为1:1。由于聚甲基丙烯酸甲酯的粘度较高，采用聚甲基丙烯酸甲酯可以提高振膜层31与导电层32的粘接性能。

在一种示例性实施例中，振膜层31的厚度为0.3μm-2μm。

可以理解的是，振膜层31的厚度不能太厚，太厚会降低差分电容麦克风中振膜层31对声音的敏感度，太薄会也会影响对声音的传递，进而降低差分电容麦克风的灵敏度，通过设置振膜层31的厚度在0.3μm-2μm可以保证振膜层31可以对声音进行很好的反馈，提高差分电容麦克风的灵敏度。

在一种可选地实施例中，本申请实施例提供的差分电容麦克风还包括第一衬底1，与振动膜3连接构成第一电容结构；

第二衬底2，与振动膜3连接构成第二电容结构，第一电容结构与第二电容结构形成差分电容结构。

本申请实施例提供的第一衬底1与振动膜3构成了差分电容麦克风的第一电容结构；振动膜3与第二衬底2构成了差分电容麦克风的第二电容结构。该第一电容结构、第二电容结构共用一个振动膜3，由此使得第一电容结构、第二电容结构可以构成差分电容结构，从而可提高差分电容麦克风的性能。

在一种可选地实施例中，导电层32在振膜层31边缘预设位置具有凸起的导线连接块301，第一衬底1上具有与凸起的导线连接块301相适配的凹槽，第一衬底1与振动膜3通过凹槽与凸起的导线连接块301连接；

或，导电层32在振膜层31边缘预设位置具有凹槽，第一衬底1上具有与凹槽相适配的凸起的导线连接块301，第一衬底1与振动膜3通过凹槽与凸起的导线连接块301连接。

通过在振膜层31边缘预设位置设置凸起的导线连接块301，第一衬底1上设置与凸起的导线连接块301相适配的凹槽，或者，在导电层32在振膜层31边缘预设位置设置凹槽，第一衬底1上设置与凹槽相适配的凸起的导线连接块301，可以将第一衬底1与振动膜3通过凹槽与凸起的导线连接块301连接，保证差分电容麦克风在使用过程中振动膜3与第一衬底1之间连接稳定，提高差分电容麦克风的灵敏度，降低误差。本申请实施例提供的导电层32位于振膜层31上方，且导电层32的直径小于振膜层31的直径，振膜层31边缘预设位置凸起的导线连接块301的数量可以根据外接连接导线的数量进行确定，本申请实施例对此不做限定。示例的，凸起的导线连接块301的数量可以为1个或2个等。

在一种可选地实施例中，第一衬底1具有第一背板11、第一支撑部12及第一背腔13，第一背板11通过第一支撑部12支撑，且第一背板11与第一支撑部12之间形成第一背腔13；

第二衬底2具有第二背板21、第二支撑部22及第二背腔23，第二背板21通过第二支撑部22支撑，且第二背板21与第二支撑部22之间形成第二背腔23。

第一支撑部12可以沿第一背板11的圆周方向与第一背板11的第一面连接，第一支撑部12与第一背板11之间形成第一背腔13。第一背板11的第二面背向第一背腔13。可以理解的是，第一支撑部12的直径决定了第一背腔13的大小，即第一支撑部12的直径较大时，第一支撑部12与第一背板11之间形成的第一背腔13的空间会较小。第二支撑部22可以沿第二背板21的圆周方向与第二背板21的第一面连接，第二支撑部22与第二背板21之间形成第二背腔23。第二背板21的第二面背向第二背腔23。同理，第二支撑部22的直径决定了第二背腔23的大小，即第二支撑部22的直径较大时，第二支撑部22与第二背板21之间形成的第二背腔23的空间会较小。

在一种可选地实施例中，振动膜3设置于第一衬底1及第二衬底2之间，且振动膜3通过第一背腔13与第一背板11相对设置，通过第二背腔23与第二背板21相对设置。

振动膜3与第一支撑部12、第一背板11之间构成了差分电容麦克风第一电容结构；振动膜3与第二支撑部22、第二背板21之间构成了差分电容麦克风的第二电容结构。该第一电容结构、第二电容结构共用一个振动膜3，由此使得第一电容结构、第二电容结构可以构成差分电容结构，从而可提高差分电容麦克风的性能。

需要说明的是，上述实施例中，第一背板11设置在振动膜3之上，第二背板21设置在振动膜3之上。对于本领域的技术人员而言，也可以将第一背板11设置在振动膜3的上方，将第二背板21设置在振动膜3的下方，这两种设置方式均可以实现相同的效果，在此不再具体说明。

在一种可选地实施例中，第一背板11与第二背板21上均具有释放孔，振膜上具有声孔，释放孔与声孔错位布局。

通过在第一背板11和第二背板21上设置释放孔，以便外界的声音可以从该释放孔进入并作用在振动膜3上，可以理解的是，可以在第一背板11与第二背板21上设置多个释放孔，本申请实施例对此不做限定。释放孔的大小也可以根据差分电容麦克风安装的位置和部件需要进行确定，本申请实施例对此不做限定。振动膜3上可以开设有多个声孔，声孔为圆形，按照圆周方式均匀对称分布在振动膜3上。声孔的尺寸通常设置较小，避免差分电容麦克风在工作过程中，由于声孔尺寸较大而导致振动膜3对声波的阻力过小而使得灵敏度下降。在本申请的其他具体实施方式中，声孔的形状还可以为方形、三角形、多边形或长条细槽形状等，可以根据第一背板11和第二背板21上声孔的位置设置声孔的位置分布。在一种示例性实施例中，本申请实施例提供的差分电容麦克风可以在第一背板11与第二背板21释放孔的两边分别设置泄气结构，该泄气结构可以为孔径小于释放孔的泄气孔，多个泄气孔对称分布，以便于平衡差分电容麦克风腔体内各个位置处的气压。多个泄气结构分布于释放孔的外围。在本申请的其他可选地实施例中，泄气结构还可以是长条形、交叉的长条形槽、圆形或者多边形孔等其他形状。泄气结构的尺寸通常较小，避免降低振动膜3对声波的阻力。

但是，需要明确，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神之后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。

以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。

本申请可以以其他的具体形式实现，而不脱离其精神和本质特征。例如，特定实施例中所描述的算法可以被修改，而系统体系结构并不脱离本申请的基本精神。因此，当前的实施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本申请的范围由所附权利要求而非上述描述定义，并且，落入权利要求的含义和等同物的范围内的全部改变从而都被包括在本申请的范围之中。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims

1.一种差分电容麦克风，包括振动膜(3)，其特征在于，

所述振动膜(3)包括层叠设置的振膜层(31)和导电层(32)；

所述振膜层(31)的材质为聚合物；

所述导电层(32)的电导率大于所述振膜层(31)的电导率。

2.根据权利要求1所述的差分电容麦克风，其特征在于，所述差分电容麦克风还包括第一衬底(1)，与所述振动膜(3)连接构成第一电容结构；

第二衬底(2)，与所述振动膜(3)连接构成第二电容结构，所述第一电容结构与所述第二电容结构形成差分电容结构。

3.根据权利要求2所述的差分电容麦克风，其特征在于，所述导电层(32)在所述振膜层(31)边缘预设位置具有凸起的导线连接块(301)，所述第一衬底(1)上具有与所述凸起的导线连接块(301)相适配的凹槽，所述第一衬底(1)与所述振动膜(3)通过所述凹槽与所述凸起的导线连接块(301)连接；

或，所述导电层(32)在所述振膜层(31)边缘预设位置具有凹槽，所述第一衬底(1)上具有与所述凹槽相适配的凸起的导线连接块(301)，所述第一衬底(1)与所述振动膜(3)通过所述凹槽与所述凸起的导线连接块(301)连接。

4.根据权利要求3所述的差分电容麦克风，其特征在于，所述第一衬底(1)具有第一背板(11)、第一支撑部(12)及第一背腔(13)，所述第一背板(11)通过所述第一支撑部(12)支撑，且所述第一背板(11)与所述第一支撑部(12)之间形成所述第一背腔(13)；

所述第二衬底(2)具有第二背板(21)、第二支撑部(22)及第二背腔(23)，所述第二背板(21)通过所述第二支撑部(22)支撑，且所述第二背板(21)与所述第二支撑部(22)之间形成所述第二背腔(23)。

5.根据权利要求4所述的差分电容麦克风，其特征在于，所述振动膜(3)设置于所述第一衬底(1)及所述第二衬底(2)之间，且所述振动膜(3)通过所述第一背腔(13)与所述第一背板(11)相对设置，通过所述第二背腔(23)与所述第二背板(21)相对设置。

6.根据权利要求4所述的差分电容麦克风，其特征在于，所述第一背板(11)与所述第二背板(21)上均具有释放孔，所述振膜上具有声孔，所述释放孔与所述声孔错位布局。