CN218634295U - 一种麦克风组件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种麦克风组件及电子设备，其中，所述麦克风组件包括以层叠的方式依序设置的基底、压电薄膜结构、背极板、以及振膜；所述基底具有在其厚度方向上贯通的背腔，在入射在所述振膜或者所述背腔一侧上的声能的作用下，使得所述压电薄膜结构产生一组由压电式电容结构输出的电信号，以及所述振膜和所述背极板之间产生一组由可变式电容结构输出的电信号，从而提高了麦克风组件的灵敏度和信噪比。本实用新型所提供的技术方案能够提高麦克风组件的信噪比。

Description

一种麦克风组件及电子设备

技术领域

本实用新型涉及麦克风技术领域，更为具体的说涉及一种麦克风组件及电子设备。

背景技术

近年来MEMS(Micro-Electro-Mechanical System，微机电系统)微麦克风得到了蓬勃发展，并在高端手机、笔记本电脑、蓝牙耳机等消费电子产品中广泛应用。MEMS微麦克风是一种基于硅微机械加工技术而研制成的新型微麦克风。

电容式MEMS麦克风的原理是利用振膜受声压作用产生形变，进而使得振膜与背板间的电容发生改变来完成声电转换，而压电式MEMS麦克风则是利用压电材料的压电效应来完成声电转换。目前市面上常见的MEMS麦克风基本上只使用单一换能方式(只采用电容式或只采用压电式等)，其灵敏度及信噪比还没有达到令人满意的地步。随着MEMS麦克风应用场景的扩展(例如利用手机唱歌的应用场景等)，用户对MEMS麦克风的语音质量的要求越来越高。因此，需要对现有技术进行改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种麦克风组件及电子设备。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

根据本实用新型的一方面，提供一种麦克风组件，包括以层叠的方式依序设置的基底、压电薄膜结构、背极板、以及振膜；所述基底具有在其厚度方向上贯通的背腔，并且在所述基底靠近所述压电薄膜结构的一侧上设置有用于支撑所述压电薄膜结构的第一支撑体，所述压电薄膜结构的远离所述背腔的一侧上设置有用于支撑所述背极板的第二支撑体，所述背极板的远离所述压电薄膜结构的一侧上设有用于支撑所述振膜的第三支撑体；其中，所述背极板上设置有在厚度方向上贯穿所述背极板的至少一个背极板通孔，所述压电薄膜结构和所述振膜之间设置有至少一个支撑结构，所述支撑结构穿设于所述至少一个背极板通孔之中，所述压电薄膜结构和所述振膜通过所述支撑结构相联接。

进一步地，所述压电薄膜结构包括依次层叠设置的上电极片、压电材料层、下电极片以及结构层；在所述基底的厚度方向上，所述上电极片位于所述压电材料层的靠近所述背极板的一侧，所述下电极片位于所述压电材料层的远离所述背极板的一侧。

可选地，在所述基底的厚度方向上，所述上电极片、所述压电材料层、所述下电极片以及所述结构层的投影区域相同。

进一步地，所述第一支撑体位于所述基底的边缘，使得所述压电薄膜结构的中部区域悬空于所述背腔的上方；所述第二支撑体位于所述压电薄膜结构的边缘，使得所述背极板的中部区域悬空于所述压电薄膜结构的上方，所述压电薄膜结构与所述背极板之间形成供所述压电薄膜结构振动的第一振荡声腔，所述压电薄膜结构自身形成压电式电容结构；所述第三支撑体位于所述背极板的边缘，使得所述振膜的中部区域悬空于所述背极板的上方，所述振膜与所述背极板之间形成供所述振膜振动的第二振荡声腔，所述背极板与所述振膜形成可变式电容结构。

进一步地，所述振膜的部分区域构成第一电极，所述振膜具有至少一个在厚度方向上贯穿所述振膜的至少一个振膜通孔，并且所述至少一个振膜通孔环绕所述第一电极；所述背极板的部分区域构成第二电极；其中，在所述基底的厚度方向上，所述第一电极、所述第二电极、以及所述压电薄膜结构三者的投影交叠。

进一步地，所述振膜朝向所述背极板的一侧设置有防粘结构。

可选地，所述支撑结构由氮化硅、氧化硅以及氮化硅和氧化硅的复合材料中的一种构成。

根据本实用新型的又一方面，提供了一种麦克风组件，包括以层叠的方式依序设置的基底、压电薄膜结构、背极板、以及振膜；所述基底具有在其厚度方向上贯通的背腔，并且在所述基底靠近所述压电薄膜结构的一侧上设置有用于支撑所述压电薄膜结构的第一支撑体，所述压电薄膜结构的远离所述背腔的一侧上设置有用于支撑所述背极板的第二支撑体，所述背极板的远离所述压电薄膜结构的一侧上设有用于支撑所述振膜的第三支撑体；其中，所述背极板上设置有在厚度方向上贯穿所述背极板的至少一个背极板通孔，所述压电薄膜结构包括至少一个悬臂梁分支以及在厚度方向上贯穿所述压电薄膜结构的第一镂空区域。

进一步地，所述压电薄膜结构包括依次层叠设置的上电极片、压电材料层、下电极片以及结构层；在所述基底的厚度方向上，所述上电极片位于所述压电材料层的靠近所述背极板的一侧，所述下电极片位于所述压电材料层的远离所述背极板的一侧。

可选地，在每个所述悬臂梁分支中，在所述基底的厚度方向上，所述上电极片、所述压电材料层、所述下电极片以及所述结构层的投影区域相同。

进一步地，所述第一支撑体位于所述基底的边缘，使得所述至少一个悬臂梁分支的一侧边缘固支于所述背腔的上方；所述第二支撑体位于所述压电薄膜结构的边缘，使得所述背极板的中部区域悬空于所述压电薄膜结构的上方，所述压电薄膜结构与所述背极板之间形成供所述压电薄膜结构振动的第一振荡声腔，所述压电薄膜结构自身形成压电式电容结构；所述第三支撑体位于所述背极板的边缘，使得所述振膜的中部区域悬空于所述背极板的上方，所述振膜与所述背极板之间形成供所述振膜振动的第二振荡声腔，所述背极板与所述振膜形成可变式电容结构。

进一步地，所述振膜的部分区域构成第一电极，所述振膜具有在厚度方向上贯穿所述振膜的至少一个振膜通孔，并且所述至少一个振膜通孔环绕所述第一电极；所述背极板的部分区域构成第二电极；其中，在所述基底的厚度方向上，所述第一电极、所述第二电极二者的投影交叠。

可选地，在一实施例中，所述至少一个悬臂梁分支包括多个悬臂梁分支，所述多个悬臂梁分支配合围合成圆形或者矩形，并且相邻两个所述悬臂梁分支之间设置有缝隙；所述第一镂空区域位于所述多个悬臂梁分支配合所围合成的区域中部。

可选地，所述第一镂空区域包括圆形、矩形、多边形中的任意一种。

进一步地，所述振膜朝向所述背极板的一侧设置有防粘结构。

进一步地，所述背极板包括设置于所述背极板的相对两侧的第一绝缘层和第二绝缘层，其中，第一绝缘层位于所述第二绝缘层的靠近所述压电薄膜结构的一侧；所述第二支撑体与所述第一绝缘层一体成型，和/或所述第三支撑体与所述第二绝缘层一体成型。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的任意实施例所述的麦克风组件。

本实用新型所提供的麦克风组件及电子设备旨在将压电薄膜结构和振膜通过所述支撑结构相联接，使得所述压电薄膜结构与所述振膜之间产生联动作用，在入射在背腔或者所述振膜一侧上的声能的作用下，使得所述压电薄膜结构和所述振膜整体朝着或者背离所述背腔的方向移动，从而导致所述压电薄膜结构自身产生形变以形成压电式电容输出，以及所述振膜和所述背极板之间的距离同时发生变化以形成可变式电容输出，从而提高了麦克风组件的信噪比。

本实用新型所提供的麦克风组件及电子设备将所述压电薄膜结构制作成至少一个悬臂梁分支，在麦克风工作时，声压作用于至少一个悬臂梁分支上，从而引起压电薄膜结构中的压电材料层发生变形，从而产生电荷输出，并且所述压电薄膜结构包括第一镂空区域，能够保证振膜也能够接收到声压负载产生形变，即本实施例的压电式与电容式结合的MEMS麦克风能够同时输出两组电信号，包括一组由压电式电容结构输出的电信号和一组由可变式电容结构输出的电信号，因此，能够提高麦克风的灵敏度和信噪比。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，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实施方式。

图1是根据本实用新型的一实施例提供的一种麦克风组件的剖面结构示意图；

图2是根据本实用新型的又一实施例提供的一种麦克风组件的剖面结构示意图；

图3是根据本实用新型的另一实施例提供的一种麦克风组件的剖面结构示意图；

图4是图3中的压电薄膜结构的一种部分俯视结构示意图；

图5是图3中的压电薄膜结构的又一种部分俯视结构示意图。

具体实施方式

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；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。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。

本实用新型实施例提供了一种麦克风组件，是MEMS麦克风的核心部件，能够应用于具有声音采集功能的电子设备中，比如智能手机、平板电脑、录音笔、助听器、车载设备等。本实用新型实施例不限于上述应用场景。

实施例一

图1是根据本实用新型的一实施例提供的一种麦克风组件的剖面结构示意图。

请参阅图1所示，本实用新型实施例提供了一种麦克风组件包括以层叠的方式依序设置的基底100、压电薄膜结构400、背极板301、以及振膜200；所述基底100具有在其厚度方向上贯通的背腔101，并且在所述基底100靠近所述压电薄膜结构400的一侧上设置有用于支撑所述压电薄膜结构400的第一支撑体110，所述压电薄膜结构400的远离所述背腔101的一侧上设置有用于支撑所述背极板301的第二支撑体120，所述背极板301的远离所述压电薄膜结构400的一侧上设有用于支撑所述振膜200的第三支撑体130；其中，所述背极板301上设置有在厚度方向上贯穿所述背极板301的至少一个背极板通孔311，所述压电薄膜结构400和所述振膜200之间设置有至少一个支撑结构500，所述支撑结构500穿设于所述至少一个背极板通孔311之中，所述压电薄膜结构400和所述振膜200通过所述支撑结构500相联接。

采用本实用新型实施例提供的技术方案，旨在将压电薄膜结构和振膜通过所述支撑结构相联接，使得所述压电薄膜结构与所述振膜之间产生联动作用，在入射在背腔或者所述振膜一侧上的声能的作用下，使得所述压电薄膜结构和所述振膜整体朝着或者背离所述背腔的方向移动，从而导致所述压电薄膜结构自身产生形变以形成压电式电容输出，以及所述振膜和所述背极板之间的距离同时发生变化以形成可变式电容输出，从而提高了麦克风组件的信噪比。

进一步地，所述背极板301包括设置于所述背极板301相对两侧的第一绝缘层302和第二绝缘层300，其中，第一绝缘层302位于所述第二绝缘层300的靠近所述压电薄膜结构400的一侧。可选地，所述第二支撑体120与所述第一绝缘层302一体成型，和/或所述第三支撑体130与所述第二绝缘层300一体成型。

具体地，在一些实施例中，所述第二支撑体120与所述第一绝缘层302采用同一种绝缘材料制作而成，例如，制作厚度较厚的SiNx层，然后分别刻蚀形成所述第一绝缘层302以及所述第二支撑体120。从而能够简化工艺制作流程。

在一些实施例中，所述第三支撑体130与所述第二绝缘层300采用同一种绝缘材料制作而成，例如，制作厚度较厚的SiNx层，然后分别刻蚀形成所述第二绝缘层300以及所述第三支撑体130。从而能够简化工艺制作流程。具体地，所述压电薄膜结构400包括依次层叠设置的上电极片440、压电材料层430、下电极片420以及结构层410；在所述基底100的厚度方向上，所述上电极片440位于所述压电材料层430的靠近所述背极板301的一侧，所述下电极片420位于所述压电材料层430的远离所述背极板301的一侧。由于压电效应的作用，该压电材料层430在压力的作用下，电荷发生定向移动，由于该压电材料层430上表面设置有上电极片440，下表面设置有下电极片420，当该压电材料层430在压力的作用下振动或者形变时，该压电材料层430的上下表面的电荷量发生改变，从而使得所述上电极片440和所述下电极片420检测得到的电压发生改变。

示例性地，结构层410为硅材料。该压电薄膜结构400的声换能器的机电耦合系数较电容式的声换能器的机电耦合系数低，主要是由于该压电薄膜结构400中的压电材料层430内部存在残余拉应力造成的。可选地，压电材料层430的材料可以为ALN、PZT、ZnO等，优先推荐氮化铝，因为氮化铝薄膜具有高的残余压应力，会增加压电薄膜结构400的整体振荡振幅，进而提升灵敏度。可选地，上电极片440和下电极片420的材料可以为钼、铂、金等。

可选地，在一些实施例中，在所述基底100的厚度方向上，所述上电极片440、所述压电材料层430、所述下电极片420以及所述结构层410的投影区域相同。也即，所述压电薄膜结构400为整张膜结构，制作工艺简单。

具体地，所述第一支撑体110支撑于基底100和压电薄膜结构400之间，用于电性隔绝所述压电薄膜结构400与所述基底100，并为所述压电薄膜结构400提供支撑。所述第二支撑体120支撑于压电薄膜结构400与背极板301之间，用于电性隔绝所述背极板301与所述压电薄膜结构400，并为所述背极板301提供支撑，使得所述压电薄膜结构400和所述背极板301之间相对且间隔设置，以使得所述压电薄膜结构400与所述背极板301之间形成供所述压电薄膜结构400振动的第一振荡声腔，所述压电薄膜结构400自身形成压电式电容结构。所述第三支撑体130支撑于背极板301与振膜200之间，用于电性隔绝所述背极板301与所述振膜200，并为所述振膜200提供支撑，使得所述振膜200和所述背极板301之间相对且间隔设置，以使得所述振膜200与所述背极板301之间形成供所述振膜200振动的第二振荡声腔，所述背极板301与所述振膜200形成可变式电容结构。

示例性地，在本实施例中，所述第一支撑体110位于所述基底100的边缘，使得所述压电薄膜结构400的中部区域悬空于所述背腔101的上方；所述第二支撑体120位于所述压电薄膜结构400的边缘，使得所述背极板301的中部区域悬空于所述压电薄膜结构400的上方，所述压电薄膜结构400在声能的作用下在第一振荡声腔内进行振动，进而使得压电材料层430上的电荷发生转移，使得所述压电薄膜结构400上的上电极片440和下电极片420之间的电荷量发生改变，以实现产生压电电容；所述第三支撑体130位于所述背极板301的边缘，使得所述振膜200的中部区域悬空于所述背极板301的上方，所述振膜200在声能的作用下在第二振荡声腔内进行振动，进而使得所述背极板301与所述振膜200之间的距离发生改变，以感测出所述背极板301与所述振膜200之间的感应电容的变化。

具体地，所述第一支撑体110、所述第二支撑体120、以及所述第三支撑体130均为绝缘支撑体，例如可为氧化硅或者氮化硅等。其中，所述第二支撑体130的厚度范围在2～3μm之间，使得所述第二支撑体130既保证有足够的静态电容又能避免过高的压膜阻尼，所述第一支撑体110和所述第三支撑体的厚度可分别在3～6μm之间。

本实用新型实施例将所述压电薄膜结构400联接至所述振膜200上，以便使所述压电薄膜结构400和所述振膜200产生联动的作用，即所述压电薄膜结构400和所述振膜200的移动方向保持协调一致；可选地，所述支撑结构500为支撑柱，所述压电薄膜结构400和所述振膜200可以使用在振膜之间延伸的至少一个支撑柱来进行联接。本实用新型中有关支撑结构500的数量可以为1个或者多个。所述支撑结构由氮化硅、氧化硅以及氮化硅和氧化硅的复合材料中的其中一种构成。

在本实施例中，由于所述压电薄膜结构400和所述振膜200之间的联动作用，故入射在所述压电薄膜结构400或者所述振膜200一侧上的声能(例如，声压、声波、声学扰动等)，使得所述压电薄膜结构400和所述振膜200整体朝着或者背离所述背腔101的方向移动，从而导致所述压电薄膜结构400和所述背极板301之间的距离发生变化，以及所述振膜200和所述背极板301之间的距离同时发生变化，从而提高了麦克风组件的信噪比。

示例性地，例如声能是从靠近所述振膜200的一侧入射(即从外部空间加载至所述振膜200)，所述振膜200在该声能的作用下，使得所述振膜200推动所述压电薄膜结构400一齐朝着靠近所述背腔101一侧的方向移动，在此情形下，所述振膜200和所述背极板301之间的距离逐渐减小，所述压电薄膜结构400和所述背极板301之间的距离逐渐增大。

示例性地，例如声能是从靠近所述压电薄膜结构400的一侧入射(即通过所述背腔101加载至所述振膜200上)，所述压电薄膜结构400在该声能的作用下，使得所述压电薄膜结构400推动所述振膜200一齐朝着远离所述背腔101一侧的方向移动，在此情形下，所述压电薄膜结构400和所述背极板301之间的距离逐渐减小，所述振膜200和所述背极板301之间的距离逐渐增大。

进一步地，所述振膜200的部分区域构成第一电极，所述振膜200上设置有至少一个振膜通孔211，所述至少一个振膜通孔211在厚度方向上贯通所述振膜200，并且所述至少一个振膜通孔211环绕所述第一电极。所述背极板301的部分区域构成第二电极；其中，在所述基底100的厚度方向上，所述第一电极、所述第二电极以及所述压电薄膜结构400三者的投影交叠。故，所述压电薄膜结构400构成了麦克风组件的压电式电容结构，所述第一电极与所述第二电极构成了麦克风组件的可变式电容结构，该压电式电容结构、可变式电容结构通过所述压电薄膜结构400、所述振膜200的联动作用，使得该压电式电容结构、可变式电容结构中的电容值发生变化，由此使得该压电式电容结构、可变式电容结构可以构成差分电容结构，从而可使所述麦克风组件的灵敏度以及信噪比的性能提高，以实现声电转换。

结合图1所示，示例性地，假如声能是从靠近所述振膜200的一侧入射(即从外部空间加载至所述振膜200)，那么，该至少一个振膜通孔211用以向所述背极板301传递来自外部空间的声波。同时该至少一个振膜通孔211还能够允许空气通过所述振膜200，以起到均压的作用。

假如声能是从靠近所述压电薄膜结构400的一侧入射(即通过所述背腔101加载至所述压电薄膜结构400上)，那么，该至少一个振膜通孔211可以作为泄气结构，以可以快速且均匀地调节至少一个振膜通孔211处对应的气压以释放压力，使得所述振膜200所受到的力是均匀的，保证MEMS麦克风组件的振膜不会发生破裂。

在一些实施例中，为了避免振膜200在振动时与所述背极板301接触后产生粘黏，所述振膜200朝向所述背极板301的一侧设置有防粘结构201。所述防粘结构201的投影位于所述第一电极的投影范围内。所述防粘结构201的形式可以为多种，示例性地，可以是点状，也可以是条状。本实用新型实施例对此不做限制。

实施例二

图2是根据本实用新型的又一实施例提供的一种麦克风组件的剖面结构示意图，图3是根据本实用新型的另一实施例提供的一种麦克风组件的剖面结构示意图。图4是图3中的压电薄膜结构的一种部分俯视结构示意图，图5是图3中的压电薄膜结构的又一种部分俯视结构示意图。

请参阅图2-图5所示，本实用新型实施例提供了一种麦克风组件包括以层叠的方式依序设置的基底100、压电薄膜结构400、背极板301、以及振膜200；所述基底100具有在其厚度方向上贯通的背腔101，并且在所述基底100靠近所述压电薄膜结构400的一侧上设置有用于支撑所述压电薄膜结构400的第一支撑体110，所述压电薄膜结构400的远离所述背腔101的一侧上设置有用于支撑所述背极板301的第二支撑体120，所述背极板301的远离所述压电薄膜结构400的一侧上设有用于支撑所述振膜200的第三支撑体130；其中，所述背极板301上设置有在厚度方向上贯穿所述背极板301的至少一个背极板通孔311，以用于传递声波信号，所述压电薄膜结构400包括至少一个悬臂梁分支401、以及在厚度方向上贯穿所述压电薄膜结构400的第一镂空区域403。

本实用新型实施例将所述压电薄膜结构制作成至少一个悬臂梁分支，在麦克风工作时，声压作用于至少一个悬臂梁分支上，从而引起压电薄膜结构中的压电材料层发生变形，从而产生电荷输出，并且所述压电薄膜结构包括第一镂空区域，能够保证振膜也能够接收到声压负载产生形变，即本实施例的压电式与电容式结合的MEMS麦克风能够同时输出两组电信号，包括一组由压电式电容结构输出的电信号和一组由可变式电容结构输出的电信号，因此，能够提高麦克风的灵敏度和信噪比。具体地，所述压电薄膜结构400包括依次层叠设置的上电极片440、压电材料层430、下电极片420以及结构层410；在所述基底100的厚度方向上，所述上电极片440位于所述压电材料层430的靠近所述背极板301的一侧，所述下电极片420位于所述压电材料层

430的远离所述背极板301的一侧。由于逆压电效应的作用，该压电材料层430在压力的作用下，电荷发生定向移动，由于该压电材料层430上表面设置有上电极片440，下表面设置有下电极片420，当该压电材料层430在压力的作用下振动或者形变时，该压电材料层430的上下表面的电荷量发生改变，从而使得所述上电极片440和所述下电极片420检测得到的电压发生改变。

进一步地，所述背极板301包括设置于所述背极板301相对两侧的第一绝缘层302和第二绝缘层300。其中，第一绝缘层302位于所述第二绝缘层300的靠近所述压电薄膜结构400的一侧。可选地，所述第二支撑体120与第一绝缘层302一体成型，和/或所述第三支撑体130与第二绝缘层300一体成型。

具体地，在一些实施例中，所述第二支撑体120与所述第一绝缘层302采用同一种绝缘材料制作而成，例如，制作厚度较厚的SiNx层，然后分别刻蚀形成所述第一绝缘层302以及所述第二支撑体120。从而能够简化工艺制作流程。

在一些实施例中，所述第三支撑体130与所述第二绝缘层300采用同一种绝缘材料制作而成，例如，制作厚度较厚的SiNx层，然后分别刻蚀形成所述第二绝缘层300以及所述第三支撑体130。从而能够简化工艺制作流程。

示例性地，结构层410为硅材料。该压电薄膜结构400的声换能器的机电耦合系数较电容式的声换能器的机电耦合系数低，主要是由于该压电薄膜结构400中的压电材料层430内部存在残余拉应力造成的。可选地，压电材料层430的材料可以为ALN、PZT、ZnO等，优先推荐氮化铝，因为氮化铝薄膜具有高的残余压应力，会增加压电薄膜结构400的整体振荡振幅，进而提升灵敏度。可选地，上电极片440和下电极片420的材料可以为钼、铂、金等。

可选地，在一些实施例中，在每个所述悬臂梁分支401中，在所述基底100的厚度方向上，所述上电极片440、所述压电材料层430、所述下电极片420以及所述结构层410的投影区域相同，使得制作工艺简单。

具体地，所述第一支撑体110支撑于基底100和压电薄膜结构400之间，用于电性隔绝所述压电薄膜结构400与所述基底100，并为所述压电薄膜结构400提供支撑。所述第二支撑体120支撑于压电薄膜结构400与背极板301之间，用于电性隔绝所述背极板301与所述压电薄膜结构400，并为所述背极板301提供支撑，使得所述压电薄膜结构400和所述背极板301之间相对且间隔设置，以使得所述压电薄膜结构400与所述背极板301之间形成供所述压电薄膜结构400振动的第一振荡声腔，所述压电薄膜结构400自身形成压电式电容结构。所述第三支撑体130支撑于背极板301与振膜200之间，用于电性隔绝所述背极板301与所述振膜200，并为所述振膜200提供支撑，使得所述振膜200和所述背极板301之间相对且间隔设置，以使得所述振膜200与所述背极板301之间形成供所述振膜200振动的第二振荡声腔，所述背极板301与所述振膜200形成可变式电容结构。

示例性地，在本实施例中，所述第一支撑体110位于所述基底100的边缘，所述至少一个悬臂梁分支401的一侧边缘固支于所述背腔101的上方；所述第二支撑体120位于所述压电薄膜结构400的边缘，使得所述背极板301的中部区域悬空于所述压电薄膜结构400的上方，所述压电薄膜结构400在声波的作用下在第一振荡声腔内进行振动，进而使得压电材料层430上的电荷发生转移，使得所述压电薄膜结构400上的上电极片440和下电极片420之间的电荷量发生改变，以实现产生压电电容；所述第三支撑体130位于所述背极板301的边缘，使得所述振膜200的中部区域悬空于所述背极板301的上方，所述振膜200在声波的作用下在第二振荡声腔内进行振动，进而使得所述背极板301与所述振膜200之间的距离发生改变，以感测出所述背极板301与所述振膜200之间的感应电容的变化。

具体地，所述第一支撑体110、所述第二支撑体120、以及所述第三支撑体130均为绝缘支撑体，例如可为氧化硅或者氮化硅等。其中，所述第二支撑体130的厚度范围在2～3μm之间，使得所述第二支撑体130既保证有足够的静态电容又能避免过高的压膜阻尼，所述第一支撑体110和所述第三支撑体的厚度可分别在3～6μm之间。

进一步地，所述振膜200的部分区域构成第一电极，所述振膜200上设置有至少一个振膜通孔211，所述至少一个振膜通孔211在厚度方向上贯通所述振膜200，并且所述至少一个振膜通孔211环绕所述第一电极。所述背极板301的部分区域构成第二电极；其中，在所述基底100的厚度方向上，所述第一电极、所述第二电极二者的投影交叠。故，所述压电薄膜结构400构成了麦克风组件的压电式电容结构，以产生一组电信号，所述第一电极与所述第二电极构成了麦克风组件的可变式电容结构，以产生另一组电信号，从而可使所述麦克风组件的灵敏度以及信噪比的性能提高，以实现声电转换。

如图4和图5所示，在所述压电薄膜结构400的四周设计了多个悬臂梁分支401，可选地，多个悬臂梁分支401的数量大于或者等于4个，所述多个悬臂梁分支401配合围合成圆形或者矩形，并且相邻两个所述悬臂梁分支401之间设置有缝隙402；该缝隙402大小为5um-10um，以便于机械解耦，并尽可能大的获得机械形变。所述第一镂空区域403位于所述多个悬臂梁分支401配合所围合成的区域中部，以保证作为可变式电容结构中的振膜200能够正常接受到声波从而完成声电转换的一组电信号。

在一些实施例中，所述第一镂空区域403包括圆形、矩形、多边形中的任意一种。

在一些实施例中，为了避免振膜200在振动时与所述背极板301接触后产生粘黏，所述振膜200朝向所述背极板301的一侧设置有防粘结构201。所述防粘结构201的投影位于所述第一电极的投影范围内。所述防粘结构201的形式可以为多种，示例性地，可以是点状，也可以是条状。本实用新型实施例对此不做限制。

本实用新型还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述任一种麦克风组件。上述麦克风组件可应用于各种电子设备中，比如智能手机、平板电脑、录音笔、助听器、车载设备等。

因此，采用本实用新型实施例提供的麦克风组件及电子设备显著提升了麦克风的信噪比。其中，所述麦克风组件包括以层叠的方式依序设置的基底、压电薄膜结构、背极板、以及振膜；所述基底具有在其厚度方向上贯通的背腔，在入射在所述振膜或者所述背腔一侧上的声能的作用下，使得所述压电薄膜结构产生一组由压电式电容结构输出的电信号，以及所述振膜和所述背极板之间产生一组由可变式电容结构输出的电信号，从而提高了麦克风组件的灵敏度和信噪比。

进一步地，本实用新型所提供的麦克风组件实现了差分电容方案，并且提升了麦克风组件的性能。

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 (17)

1.一种麦克风组件，其特征在于，包括以层叠的方式依序设置的基底、压电薄膜结构、背极板、以及振膜；

所述基底具有在其厚度方向上贯通的背腔，并且在所述基底靠近所述压电薄膜结构的一侧上设置有用于支撑所述压电薄膜结构的第一支撑体，所述压电薄膜结构的远离所述背腔的一侧上设置有用于支撑所述背极板的第二支撑体，所述背极板的远离所述压电薄膜结构的一侧上设有用于支撑所述振膜的第三支撑体；

其中，所述背极板上设置有在厚度方向上贯穿所述背极板的至少一个背极板通孔，所述压电薄膜结构和所述振膜之间设置有至少一个支撑结构，所述支撑结构穿设于所述至少一个背极板通孔之中，所述压电薄膜结构和所述振膜通过所述支撑结构相联接。

2.如权利要求1所述的麦克风组件，其特征在于，

所述压电薄膜结构包括依次层叠设置的上电极片、压电材料层、下电极片以及结构层；

在所述基底的厚度方向上，所述上电极片位于所述压电材料层的靠近所述背极板的一侧，所述下电极片位于所述压电材料层的远离所述背极板的一侧。

3.如权利要求2所述的麦克风组件，其特征在于，

在所述基底的厚度方向上，所述上电极片、所述压电材料层、所述下电极片以及所述结构层的投影区域相同。

4.如权利要求3所述的麦克风组件，其特征在于，

所述第一支撑体位于所述基底的边缘，使得所述压电薄膜结构的中部区域悬空于所述背腔的上方；

所述第二支撑体位于所述压电薄膜结构的边缘，使得所述背极板的中部区域悬空于所述压电薄膜结构的上方，所述压电薄膜结构与所述背极板之间形成供所述压电薄膜结构振动的第一振荡声腔，所述压电薄膜结构自身形成压电式电容结构；

所述第三支撑体位于所述背极板的边缘，使得所述振膜的中部区域悬空于所述背极板的上方，所述振膜与所述背极板之间形成供所述振膜振动的第二振荡声腔，所述背极板与所述振膜形成可变式电容结构。

5.如权利要求4所述的麦克风组件，其特征在于，

所述振膜的部分区域构成第一电极，所述振膜具有至少一个在厚度方向上贯穿所述振膜的至少一个振膜通孔，并且所述至少一个振膜通孔环绕所述第一电极；

所述背极板的部分区域构成第二电极；

其中，在所述基底的厚度方向上，所述第一电极、所述第二电极、以及所述压电薄膜结构三者的投影交叠。

6.如权利要求1所述的麦克风组件，其特征在于，

所述振膜朝向所述背极板的一侧设置有防粘结构。

7.如权利要求1所述的麦克风组件，其特征在于，

所述支撑结构由氮化硅、氧化硅以及氮化硅和氧化硅的复合材料中的一种构成。

8.一种麦克风组件，其特征在于，包括以层叠的方式依序设置的基底、压电薄膜结构、背极板、以及振膜；

所述基底具有在其厚度方向上贯通的背腔，并且在所述基底靠近所述压电薄膜结构的一侧上设置有用于支撑所述压电薄膜结构的第一支撑体，所述压电薄膜结构的远离所述背腔的一侧上设置有用于支撑所述背极板的第二支撑体，所述背极板的远离所述压电薄膜结构的一侧上设有用于支撑所述振膜的第三支撑体；

其中，所述背极板上设置有在厚度方向上贯穿所述背极板的至少一个背极板通孔，所述压电薄膜结构包括至少一个悬臂梁分支以及在厚度方向上贯穿所述压电薄膜结构的第一镂空区域。

9.如权利要求8所述的麦克风组件，其特征在于，

所述压电薄膜结构包括依次层叠设置的上电极片、压电材料层、下电极片以及结构层；

在所述基底的厚度方向上，所述上电极片位于所述压电材料层的靠近所述背极板的一侧，所述下电极片位于所述压电材料层的远离所述背极板的一侧。

10.如权利要求9所述的麦克风组件，其特征在于，

在每个所述悬臂梁分支中，在所述基底的厚度方向上，所述上电极片、所述压电材料层、所述下电极片以及所述结构层的投影区域相同。

11.如权利要求10所述的麦克风组件，其特征在于，

所述第一支撑体位于所述基底的边缘，使得所述至少一个悬臂梁分支的一侧边缘固支于所述背腔的上方；

所述第二支撑体位于所述压电薄膜结构的边缘，使得所述背极板的中部区域悬空于所述压电薄膜结构的上方，所述压电薄膜结构与所述背极板之间形成供所述压电薄膜结构振动的第一振荡声腔，所述压电薄膜结构自身形成压电式电容结构；

所述第三支撑体位于所述背极板的边缘，使得所述振膜的中部区域悬空于所述背极板的上方，所述振膜与所述背极板之间形成供所述振膜振动的第二振荡声腔，所述背极板与所述振膜形成可变式电容结构。

12.如权利要求11所述的麦克风组件，其特征在于，

所述振膜的部分区域构成第一电极，所述振膜具有在厚度方向上贯穿所述振膜的至少一个振膜通孔，并且所述至少一个振膜通孔环绕所述第一电极；

所述背极板的部分区域构成第二电极；

其中，在所述基底的厚度方向上，所述第一电极、所述第二电极二者的投影交叠。

13.如权利要求11所述的麦克风组件，其特征在于，

所述至少一个悬臂梁分支包括多个悬臂梁分支，所述多个悬臂梁分支配合围合成圆形或者矩形，并且相邻两个所述悬臂梁分支之间设置有缝隙；

所述第一镂空区域位于所述多个悬臂梁分支配合所围合成的区域中部。

14.如权利要求13所述的麦克风组件，其特征在于，

所述第一镂空区域包括圆形、矩形、多边形中的任意一种。

15.如权利要求8所述的麦克风组件，其特征在于，

所述振膜朝向所述背极板的一侧设置有防粘结构。

16.如权利要求1或8所述的麦克风组件，其特征在于，

所述背极板包括设置于所述背极板的相对两侧的第一绝缘层和第二绝缘层，其中，第一绝缘层位于所述第二绝缘层的靠近所述压电薄膜结构的一侧；

所述第二支撑体与所述第一绝缘层一体成型，和/或所述第三支撑体与所述第二绝缘层一体成型。

17.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至15中任一项所述的麦克风组件。

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