CN216752082U - Mems麦克风芯片 - Google Patents

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Abstract

本实用新型的MEMS麦克风芯片包括基底、通过第一固定部支撑于所述基底上方的振膜以及通过第二固定部支撑于所述基底上方的背板，所述振膜通过若干间隔设置的弹性臂固定于所述第一固定部，使得振膜可以通过形变释放应力，从而减小应力对振膜刚度的影响、提高了MEMS麦克风芯片的灵敏度；MEMS麦克风芯片还包括设于所述背板或所述振膜上且收容于所述内腔内的凸起部，该凸起部环绕振膜周界，增强了MEMS麦克风芯片的低频性能、提升了谐振频率。

Description

MEMS麦克风芯片
【技术领域】
本实用新型涉及电声转换技术领域，更具体的，涉及一种MEMS麦克风芯片。
【背景技术】
MEMS麦克风芯片被广泛应用于声学器件，比如常见的MEMS电容式麦克风结构。相关技术中的MEMS麦克风芯片包括具有背腔的基底以及设置于基底上且相对间隔设置的背板以及振膜，背板与振膜由牺牲层分隔，背板四周固定，振膜在周界全部固定或部分固定。
当振膜的周界全部固定时，振膜存在内应力导致振膜被拉紧，使振膜刚度变大，当从背腔内进入的声压较小时，不易被振膜感知，从而使MEMS麦克风的灵敏度下降。当振膜的周界部分固定时，会形成泄气槽，使得MEMS麦克风的低频性能和谐振频率下降。
因此，有必要提供一种新的MEMS麦克风芯片，以在提高MEMS麦克风芯片的灵敏度、低频性能和谐振频率。
【实用新型内容】
基于上述问题，本实用新型提出一种MEMS麦克风芯片。
具体地，本实用新型提出的方案如下：
一种MEMS麦克风芯片，其包括具有背腔的基底、固定于所述基底的支撑结构以及设置于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括相对间隔设置形成内腔的背板及振膜，所述支撑结构包括将所述振膜支撑于所述基底上方的第一固定部以及将所述背板支撑于所述基底上方的第二固定部，所述振膜通过若干间隔设置的弹性臂固定于所述第一固定部，所述电容系统还包括设于所述背板或所述振膜上且收容于所述内腔的凸起部，所述凸起部与所述振膜或所述背板在振动方向上间隔设置；所述凸起部包括位于中间位置的第一凸起部以及环设于所述第一凸起部周侧并与所述第一凸起部间隔设置的第二凸起部，所述第一凸起部与所述第二凸起部均呈环状。
优选的，所述第一凸起部沿振动方向的投影落入所述背腔内，所述第二凸起部沿振动方向的投影至少部分落入所述背腔内。
优选的，所述第一凸起部为若干个，若干个所述第一凸起部间隔设置且呈环状分布。
优选的，所述第二凸起部为若干个，若干个所述第二凸起部间隔设置且呈环状分布。
优选的，所述背板位于所述振膜远离所述背腔的一侧，所述第一固定部呈环形，所述第一固定部位于所述第二固定部的内侧并与所述第二固定部间隔设置。
优选的，所述凸起部自所述背板朝向所述振膜延伸并与所述振膜间隔设置，所述振膜包括位于中间位置的中间部以及环绕所述中间部的边缘部，所述第一凸起部沿振动方向与所述中间部对应设置，所述第二凸起部沿振动方向与所述边缘部对应设置。
优选的，所述振膜位于所述背板远离所述基底的一侧，所述第一凸起部和所述第二凸起部均由所述振膜朝向所述背板凹陷形成。
优选的，所述背板上设有沿振动方向贯穿其上的通孔，所述通孔将所述背腔与所述内腔连通。
优选的，所述弹性臂的一端固定于边缘部的外周、另一端固定于所述第一固定部。
本实用新型的MEMS麦克风芯片包括基底、通过第一固定部支撑于所述基底上方的振膜以及通过第二固定部支撑于所述基底上方的背板，所述振膜通过若干间隔设置的弹性臂固定于所述第一固定部，使得振膜可以通过形变释放应力，从而减小应力对振膜刚度的影响，从而提高了MEMS麦克风的灵敏度；MEMS麦克风芯片还包括设于所述背板或所述振膜上且收容于所述内腔内的均呈环状的第一凸起部和第二凸起部，该第一凸起部和第二凸起部环绕振膜周界，降低了泄气量，增强了MEMS麦克风芯片的低频性能，且通过控制第一凸起部和第二凸起部的径向尺寸可以调整振膜刚度，从而提高MEMS麦克风芯片的谐振频率。
【附图说明】
图1为本实用新型中MEMS麦克风芯片的立体结构图；
图2为本实用新型中MEMS麦克风芯片的爆炸结构图；
图3为图1中沿A-A线的剖视图；
图4为图1中MEMS麦克风芯片中的振膜立体图；
图5为本实用新型中另一实施例中MEMS麦克风芯片的立体结构图；
图6为图5中沿B-B线的剖视图；
图7为图5中MEMS麦克风芯片中的振膜立体图。
【具体实施方式】
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本实用新型做详细说明，使本实用新型的上述及其它目的、特征和优势将更加清晰。
如图1-4所示，本实用新型中提供了一种MEMS麦克风芯片100，该MEMS麦克风芯片100包括具有背腔11的基底10、固定于基底10的支撑结构20以及设于基底10上的电容系统30。
具体的，该电容系统30包括相对间隔设置形成内腔31的背板32及振膜33，背板32和振膜33之间的内腔31为振膜33提供振动空间。在声波作用下，振膜33振动导致其与背板32的间距发生变化，从而导致电容系统20的电容值发生变化，进而将声波信号转换为电信号。
具体的，支撑结构20包括将振膜33支撑于基底10上方的第一固定部21以及将背板32支撑与基底10上方的第二固定部22。在本实施例中，第一固定部21为环状结构，振膜33位于第一固定部21内侧并与第一固定部21间隔设置，具体的，振膜33包括位于中间位置的中间部331以及环绕中间部331的边缘部332，振膜33通过若干间隔设置的弹性臂34固定于第一固定部21。如此设置，振膜33的边界仅部分固定于第一固定部21，使得振膜33可以通过形变释放应力，降低了振膜33的刚度，提高了MEMS麦克风芯片的灵敏度。可以理解的是，弹性臂34的一端固定于边缘部332的外周、另一端固定于第一固定部21。
在本实施例中，背板32位于振膜33远离背腔11的一侧，电容系统30还包括设于背板32上的环状凸起部35，该凸起部35收容于内腔31内，该凸起部35与振膜33间隔设置，可以理解的是，凸起部35自背板32朝向振膜33的表面朝向振膜33延伸并于振膜33间隔设置，即，沿振膜33的振动方向，凸起部35的长度小于振膜33与背板32之间的间距。
具体的，为了对振膜33起到更好的支撑作用，凸起部35包括位于中间位置的第一凸起部351以及环设于第一凸起部351周侧的第二凸起部352；其中，第一凸起部351与振膜33的中间部331对应设置，即，第一凸起部351沿振动方向的投影落入背腔11内；第二凸起部352与边缘部332对应设置，且第二凸起部352沿振动方向的投影是至少部分落入背腔11内的。在本实施例中，第一凸起部351和第二凸起部352均呈环状结构，此时，第一固定部351位于第二固定部352的内侧且两者间隔设置，从而使得对振膜33的支撑作用更加均匀。在其他实施例中，第一凸起部351和第二凸起部352也可以为若干个间隔设置的柱状结构，此时，若干个第一凸起部351间隔设置且呈环状分布，优选为呈圆环状分布，第二凸起部352同理。通过控制环状的第一凸起部351和第二凸起部352的圆环半径可以调整振膜33的刚度，以提高MEMS麦克风芯片的谐振频率。
如图5-7所示，本实用新型另一实施例中的MEMS麦克风芯片200与前述实施例基本相同，不同之处在于，振膜33’位于背板32’远离基底10’的一侧，此时，凸起部35’设于振膜33’上，此时，凸起部35’由振膜33’朝向背板32’凹陷形成如图所示，凸起部35’包括第一凸起部351’和第二凸起部352’，其位置关系与MEMS麦克风芯片100中相同，在此不过多叙述；可以理解的是，在本实施例中，背板32’上设有沿振动方向贯穿其上的通孔321’，该通孔321’将背腔11’与内腔31’连通。
本实用新型的MEMS麦克风芯片包括基底、通过第一固定部支撑于所述基底上方的振膜以及通过第二固定部支撑于所述基底上方的背板，所述振膜通过若干间隔设置的弹性臂固定于所述第一固定部，使得振膜可以通过形变释放应力，从而减小应力对振膜刚度的影响，从而提高了MEMS麦克风的灵敏度；MEMS麦克风芯片还包括设于所述背板或所述振膜上且收容于所述内腔内的均呈环状的第一凸起部和第二凸起部，该第一凸起部和第二凸起部环绕振膜周界，降低了泄气量，增强了MEMS麦克风芯片的低频性能，且通过控制第一凸起部和第二凸起部的径向尺寸可以调整振膜刚度，从而提高MEMS麦克风芯片的谐振频率。
以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种MEMS麦克风芯片，其包括具有背腔的基底、固定于所述基底的支撑结构以及设置于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括相对间隔设置形成内腔的背板及振膜，其特征在于：所述支撑结构包括将所述振膜支撑于所述基底上方的第一固定部以及将所述背板支撑于所述基底上方的第二固定部，所述振膜通过若干间隔设置的弹性臂固定于所述第一固定部，所述电容系统还包括设于所述背板或所述振膜上且收容于所述内腔的凸起部，所述凸起部与所述振膜或所述背板在振动方向上间隔设置；所述凸起部包括位于中间位置的第一凸起部以及环设于所述第一凸起部周侧并与所述第一凸起部间隔设置的第二凸起部，所述第一凸起部与所述第二凸起部均呈环状。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述第一凸起部沿振动方向的投影落入所述背腔内，所述第二凸起部沿振动方向的投影至少部分落入所述背腔内。
3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述第一凸起部为若干个，若干个所述第一凸起部间隔设置且呈环状分布。
4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述第二凸起部为若干个，若干个所述第二凸起部间隔设置且呈环状分布。
5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述背板位于所述振膜远离所述背腔的一侧，所述第一固定部呈环形，所述第一固定部位于所述第二固定部的内侧并与所述第二固定部间隔设置。
6.根据权利要求5所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述凸起部自所述背板朝向所述振膜延伸并与所述振膜间隔设置，所述振膜包括位于中间位置的中间部以及环绕所述中间部的边缘部，所述第一凸起部沿振动方向与所述中间部对应设置，所述第二凸起部沿振动方向与所述边缘部对应设置。
7.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述振膜位于所述背板远离所述基底的一侧，所述第一凸起部和所述第二凸起部均由所述振膜朝向所述背板凹陷形成。
8.根据权利要求7所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述背板上设有沿振动方向贯穿其上的通孔，所述通孔将所述背腔与所述内腔连通。
9.根据权利要求6所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述弹性臂的一端固定于边缘部的外周、另一端固定于所述第一固定部。
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