CN219181679U - 一种mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种MEMS麦克风，包括具有基底、设置于基底的一侧的支撑板、以及设置于支撑板的电容系统，电容系统包括固定于支撑板的背板、固定于背板靠近基底的一侧的固定件、以及固定于固定件远离背板的一侧的振膜，固定件位于振膜的中心区域，振膜与背板相对设置，MEMS麦克风还包括固定于支撑板远离基底的一侧的第一焊盘、以及固定连接于振膜的中心区域并与第一焊盘电连接的第一电极，第一电极仅与振膜的中心区域相连。本实用新型的振膜形成中间固定的悬臂梁结构，且第一电极仅与振膜的中心区域相连，使得第一电极不会对振膜的边缘区域的形变产生干扰，可以实现通过充分释放振膜残余应力的方式，提高麦克风的灵敏度。
Description
【技术领域】
本实用新型属于麦克风技术领域，尤其涉及一种MEMS麦克风。
【背景技术】
电容式MEMS(Micro-Electro-Mechanical System微电机系统)麦克风芯片主要由电容部分和基底部分构成。芯片结构主要包括具有背腔的基底结构，以及位于基底上部的振膜与固定背板结构，振膜与固定背板组成了电容系统。当声压作用于振膜时，正对背板与背对背板的振膜两面存在压强差，使得振膜做靠近背板或远离背板的运动，从而引起振膜与背板间电容的变化，实现声音信号到电信号的转换。
麦克风中振膜的固定方式具有多种：以英飞凌为代表的全固定结构，以楼氏为代表的边缘一点固定的悬臂梁结构，以及以AAC为代表的部分固定结构，他们的振膜通过某一段伸出部分来作为引出电极，从而与Asic(Application Specific Integrated Circuit专用集成电路)接通。然而，在相关技术中，对于中间固定的悬臂梁结构的振膜，如果电极通过常规方式来引出，则失去了此结构原有设计中提出的通过充分释放振膜残余应力，提高灵敏度的目的。
因此，有必要提供一种新的电极引出方式。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于提供一种MEMS麦克风，能够解决相关技术中因电极的引出方式导致麦克风的灵敏度降低的问题。
本实用新型的技术方案如下：
一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底、设置于所述基底的一侧且具有收容腔的支撑板、以及设置于所述支撑板的电容系统，所述电容系统包括固定于所述支撑板的背板、固定于所述背板靠近所述基底的一侧的固定件、以及固定于所述固定件远离所述背板的一侧且收容于所述收容腔内的振膜，所述固定件位于所述振膜的中心区域，所述振膜与所述背板相对设置，所述MEMS麦克风还包括固定于所述支撑板远离所述基底的一侧的第一焊盘、以及固定连接于所述振膜的中心区域并与所述第一焊盘电连接的第一电极，所述第一电极仅与所述振膜的中心区域相连。
可选地，所述振膜开设自所述振膜的边缘延伸至所述振膜的中心区域的第一缺口，所述第一缺口设有与所述第一缺口的开口相对设置的底壁、以及分别连接于所述底壁的两端的两侧壁，所述第一电极的固定连接于所述底壁，且所述第一电极与所述侧壁之间具有间隙。
可选地，所述第一电极远离所述底壁的一端与所述振膜的边缘相齐平。
可选地，所述MEMS麦克风还包括贯穿通过所述背板且两端分别固定连接于所述第一电极和所述第一焊盘的导电件，所述导电件连接于所述第一电极远离所述底壁的一端，所述第一电极与所述第一焊盘通过所述导电件电连接。
可选地，所述MEMS麦克风还包括一端固定于所述基底且另一端抵接于所述第一电极的抵顶件，所述抵顶件位于所述第一缺口的两所述侧壁之间。
可选地，所述MEMS麦克风还包括嵌入固定于所述收容腔内的第一支撑环，所述第一支撑环的两侧分别抵接于所述振膜和所述基底，所述第一支撑环开设第二缺口，所述第一缺口沿所述振膜的厚度方向投射于所述第一支撑环上的投影与所述第二缺口相重合，所述抵顶件位于所述第二缺口内。
可选地，所述MEMS麦克风还包括嵌入固定于所述收容腔内的第二支撑环，所述第二支撑环位于所述振膜和所述背板之间，所述导电件贯穿通过所述第二支撑环。
可选地，所述第二支撑环的厚度与所述固定件的厚度相等。
可选地，所述背板远离所述基底的一侧突出于所述支撑板远离所述基底的一侧的表面，所述第一焊盘包括固定于所述支撑板的主体部、连接于所述主体部的弯折部、以及连接于所述弯折部远离所述主体部的一端的连接部，所述导电件贯穿通过并固定于所述连接部。
可选地，所述MEMS麦克风还包括固定于所述支撑板的第二焊盘、以及两端分别固定连接于所述背板和所述第二焊盘的第二电极，所述第一焊盘和所述第二焊盘间隔设置。
本实用新型的有益效果在于：固定件的两侧分别固定连接于背板和振膜，且固定件位于振膜的中心区域，使得振膜形成中间固定的悬臂梁结构，而由于第一电极仅与振膜的中心区域相连，使得第一电极不会对振膜的边缘区域的形变产生干扰，可以实现通过充分释放振膜残余应力的方式，提高麦克风的灵敏度。
【附图说明】
图1为本实用新型实施例MEMS麦克风的俯视图；
图2是图1中A-A向的剖视图；
图3为本实用新型实施例MEMS麦克风中振膜、第一电极以及第一焊盘的装配示意图；
图4为本实用新型实施例MEMS麦克风的爆炸图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
请参阅图1至图4，本实用新型实施例提供了一种MEMS麦克风，包括具有背腔11的基底1、设置于基底1的一侧且具有收容腔21的支撑板2、以及设置于支撑板2的电容系统3，电容系统3包括固定于支撑板2的背板31、固定于背板31靠近基底1的一侧的固定件32、以及固定于固定件32远离背板31的一侧且收容于收容腔21内的振膜33，固定件32位于振膜33的中心区域，振膜33与背板31相对设置，MEMS麦克风还包括固定于支撑板2远离基底1的一侧的第一焊盘4、以及固定连接于振膜33的中心区域并与第一焊盘4电连接的第一电极5，第一电极5仅与振膜33的中心区域相连。
应当理解，第一电极5为对应于振膜33的引出电极，固定件32的两侧分别固定连接于背板31和振膜33，且固定件32位于振膜33的中心区域，使得振膜33形成中间固定的悬臂梁结构，而由于第一电极5仅与振膜33的中心区域相连，使得第一电极5不会对振膜33的边缘区域的形变产生干扰，可以实现通过充分释放振膜33残余应力的方式，提高麦克风的灵敏度。
请参阅图2、图3以及图4，在一些实施例中，固定件32可以为固定板，固定件32的大小适中，既能保证振膜33与背板31之间具有足够的连接强度，也能使振膜33保持足够的振动形变强度；基底1和支撑板2均可以为矩形板，背腔11的纵截面面积小于收容腔21的纵截面面积，电容系统3收容于收容腔21内，即背板31、固定件32以及振膜33均位于收容腔21内；其中，收容腔21连通背腔11，背板31嵌入固定于收容腔21内，背板31的板面开设有若干个声孔，振膜33与背板31正对设置，振膜33、收容腔21的腔壁以及基底1共同围合形成第一振荡声腔，振膜33、收容腔21的腔壁以及背板31共同围合形成第二振荡声腔，当声压穿过背板31的声孔作用于振膜33时，第一振荡声腔和第二振荡声腔之间存在压强差，使得振膜33做靠近背板31或远离背板31的运动，从而引起振膜33与背板31间电容的变化，实现声音信号到电信号的转换。
请参阅图2、图3以及图4，在一个实施例中，振膜33开设自振膜33的边缘延伸至振膜33的中心区域的第一缺口331，第一缺口331设有与第一缺口331的开口相对设置的底壁3311、以及分别连接于底壁3311的两端的两侧壁3312，第一电极5的固定连接于底壁3311，且第一电极5与侧壁3312之间具有间隙。具体的，第一缺口331的底壁3311与固定件32之间具有一定距离，以保证固定件32与振膜33之间的连接强度；第一缺口331的大小适中，当第一缺口331过大时，振膜33的面积较小，不利于第一振荡声腔和第二振荡声腔之间产生压强差，当第一缺口331过小时，不利于将第一电极5固定在振膜33上。第一电极5与侧壁3312之间具有间隙，使得第一电极5不会干扰振膜33的边缘区域的形变，从而可以通过充分释放振膜33残余应力的方式，提高麦克风的灵敏度。优选地，第一电极5远离底壁3311的一端与振膜33的边缘相齐平，有利于在振膜33上设置第一电极5。根据实际需要，第一电极5可以为矩形板，则第一缺口331对应为矩形缺口。
请参阅图2、图3以及图4，在一个实施例中，MEMS麦克风还包括贯穿通过背板31且两端分别固定连接于第一电极5和第一焊盘4的导电件6，导电件6连接于第一电极5远离底壁3311的一端，第一电极5与第一焊盘4通过导电件6电连接。具体的，导电件6可以为圆柱体，导电件6挖空设置，以降低导电件6的质量，导电件6用于实现第一电极5与第一焊盘4之间电连接。
请参阅图2、图3以及图4，较佳地，MEMS麦克风还包括一端固定于基底1且另一端抵接于第一电极5的抵顶件7，抵顶件7位于第一缺口331的两侧壁3312之间，抵顶件7可以与导电件6共同夹持固定第一电极5，使得第一电极5在振膜33振动时不会上下晃动，以避免第一电极5因晃动而断裂；第一抵顶件7可以为绝缘体，放置第一电极5与基底1导通。根据实际需要，抵顶件7可以为圆板，且抵顶件7的纵截面面积小于第一电极5的板面面积。
请参阅图2、图3以及图4，在一个实施例中，MEMS麦克风还包括嵌入固定于收容腔21内的第一支撑环8，第一支撑环8的两侧分别抵接于振膜33和基底1，使得第一支撑环8可以支撑振膜33，同时，第一支撑环8有利于第一振荡声腔的形成；第一支撑环8开设第二缺口81，第一缺口331沿振膜33的厚度方向投射于第一支撑环8上的投影与第二缺口81相重合，使得第一电极5不会与第一支撑环8相接触，同时有利于给抵顶件7提供让位空间，以使抵顶件7位于第二缺口81内，保证第一支撑环8水平设置，从而使得振膜33水平设置。根据实际需要，第一支撑环8为圆环，第一圆环为绝缘体，以进一步避免第一电极5与基底1导通。
请参阅图2、图3以及图4，进一步地，MEMS麦克风还包括嵌入固定于收容腔21内的第二支撑环9，第二支撑环9位于振膜33和背板31之间，导电件6贯穿通过第二支撑环9。具体的，第二支撑环9可以支撑背板31，第二支撑环9为绝缘体，以避免背板31与第一电极5导通，同时，第二支撑环9有利于第二声腔的形成；由于导电件6贯穿通过第二支撑环9，使得第二支撑环9可以对导电件6起到定位作用，以实现在装配过程中导电件6与第一电极5快速定位。优选地，第二支撑环9的厚度与固定件32的厚度相等，以保证在振膜33静止时振膜33各处与背板31之间的距离相等。在其他实施例中，也可以设置第二支撑环9的厚度小于固定件32的厚度，此时第一支撑环8既可以固定在背板31，也可以固定在收容腔21的腔壁。
请参阅图2、图3以及图4，在一个实施例中，背板31远离基底1的一侧突出于支撑板2远离基底1的一侧的表面，第一焊盘4包括固定于支撑板2的主体部41、连接于主体部41的弯折部42、以及连接于弯折部42远离主体部41的一端的连接部43，导电件6贯穿通过并固定于连接部43。具体的，主体部41可以为圆板，弯折部42和连接部43可以为矩形板，且主体部41的面积大于弯折部42和连接部43的面积，有利于第一焊盘4与Asic电路接通；弯折部42垂直固定于主体部41的板面和连接部43的板面，即连接部43和主体部41平行设置，有利于第一焊盘4紧密贴合在支撑板2和背板31上。
在一个实施例中，MEMS麦克风还包括固定于支撑板2的第二焊盘、以及两端分别固定连接于背板31和第二焊盘的第二电极，第一焊盘4和第二焊盘间隔设置，有利于第一焊盘4和第二焊盘之间不导通。
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 (10)
1.一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底、设置于所述基底的一侧且具有收容腔的支撑板、以及设置于所述支撑板的电容系统，所述电容系统包括固定于所述支撑板的背板、固定于所述背板靠近所述基底的一侧的固定件、以及固定于所述固定件远离所述背板的一侧且收容于所述收容腔内的振膜，所述固定件位于所述振膜的中心区域，所述振膜与所述背板相对设置，其特征在于，所述MEMS麦克风还包括固定于所述支撑板远离所述基底的一侧的第一焊盘、以及固定连接于所述振膜的中心区域并与所述第一焊盘电连接的第一电极，所述第一电极仅与所述振膜的中心区域相连。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述振膜开设自所述振膜的边缘延伸至所述振膜的中心区域的第一缺口，所述第一缺口设有与所述第一缺口的开口相对设置的底壁、以及分别连接于所述底壁的两端的两侧壁，所述第一电极的固定连接于所述底壁，且所述第一电极与所述侧壁之间具有间隙。
3.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一电极远离所述底壁的一端与所述振膜的边缘相齐平。
4.根据权利要求2所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风还包括贯穿通过所述背板且两端分别固定连接于所述第一电极和所述第一焊盘的导电件，所述导电件连接于所述第一电极远离所述底壁的一端，所述第一电极与所述第一焊盘通过所述导电件电连接。
5.根据权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风还包括一端固定于所述基底且另一端抵接于所述第一电极的抵顶件，所述抵顶件位于所述第一缺口的两所述侧壁之间。
6.根据权利要求5所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风还包括嵌入固定于所述收容腔内的第一支撑环，所述第一支撑环的两侧分别抵接于所述振膜和所述基底，所述第一支撑环开设第二缺口，所述第一缺口沿所述振膜的厚度方向投射于所述第一支撑环上的投影与所述第二缺口相重合，所述抵顶件位于所述第二缺口内。
7.根据权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风还包括嵌入固定于所述收容腔内的第二支撑环，所述第二支撑环位于所述振膜和所述背板之间，所述导电件贯穿通过所述第二支撑环。
8.根据权利要求7所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第二支撑环的厚度与所述固定件的厚度相等。
9.根据权利要求4所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述背板远离所述基底的一侧突出于所述支撑板远离所述基底的一侧的表面，所述第一焊盘包括固定于所述支撑板的主体部、连接于所述主体部的弯折部、以及连接于所述弯折部远离所述主体部的一端的连接部，所述导电件贯穿通过并固定于所述连接部。
10.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述MEMS麦克风还包括固定于所述支撑板的第二焊盘、以及两端分别固定连接于所述背板和所述第二焊盘的第二电极，所述第一焊盘和所述第二焊盘间隔设置。
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