TWI536852B - 電容式麥克風的製作方法 - Google Patents

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Description

電容式麥克風的製作方法
本發明係關於一種電容式麥克風及其製作方法，特別關於一種於振膜設置複數凸部的電容式麥克風及其製作方法。
麥克風(又稱為微音器和話筒)是一種能將聲音轉換為電訊號傳遞的電子產品或零件，屬於電聲轉換元件(Electro-acoustic Transducer)。依據轉換聲音之原理的不同，主要可區分為動圈式(Moving Coil)、電容式(Condenser)與壓電式(Piezoelectric)三種。而其中，由於電容式麥克風因具有較高的靈敏度、較低的雜訊比、低失真與較佳的轉換效能等優點，而成為目前微型麥克風發展的主流。
請參照圖1所示，其為習知技術之電容式麥克風的示意圖。電容式麥克風1具有一振膜11、一背板12以及一基板13。振膜11係與背板12相對設置。背板12設置於基板13，背板12具有複數開孔121。由於電容式麥克風並沒有線圈及磁鐵，其作用係靠著兩片隔板(振膜11及背板12)間的間距改變導致電容變化，因而形成一訊號。當聲波進入電容式麥克風1後，振膜11產生振動，因為背板12是固定的，使得振膜11和背板12之間的間距會隨著振動而改變。
根據電容的特性，當振膜11和背板12之間的間距d發生變化時，電容值會產生改變。由於電容值與振膜11和背板12之間的間距d為反比的關係，而在不同的振盪頻率下，所對應的間距d的改變也不相同，因此電容式麥克風1之感度在不同聲壓與聲音頻率下會有非線性表現。此非線性關係將導致音訊處理上的失真。另外，於製作的過程中，若先製作背板12，會導致結構表面(圖未繪示)有高低起伏，使得後續製作的振膜特性不易控制。
另外，由於振膜11是電容式麥克風1的關鍵結構，影響聲音感測的品質，如圖1所示的電容式麥克風1，其振膜11設置於外側，易受水氧及塵埃的影響而降低聲音感測的作用。再者，由於電容式麥克風1僅能感測振膜11與背板12之間的電容值變化，感度(sensitivity)較差。
因此，如何提供一種電容式麥克風及其製作方法，可保護振膜不易受水氧及塵埃的影響、增加電容式麥克風的感度，並可提高整體的製作良率及產品可靠度，已成為重要課題之一。
有鑑於上述課題，本發明之目的為提供一種可保護振膜不易受水氧及塵埃的影響、增加電容式麥克風的感度，並可提高整體的製作良率及產品可靠度之電容式麥克風及其製作方法。
為達上述目的，依據本發明之一種電容式麥克風包括一基板、一振膜以及一背板。基板具有一開口。振膜對應設置於基板並覆蓋開口，振膜具有複數凸部。背板耦接振膜並與振膜之間具有一間距，背板具有複數穿孔分別對應或局部對應該些凸部。當振膜振 動時，該些凸部可推入或進一步靠向該些穿孔。
在一實施例中，振膜未振動時，該些凸部未伸入該些穿孔。或者，振膜未振動時，該些凸部係分別部份伸入該些穿孔。
在一實施例中，該些凸部的形狀可為方形、圓形、三角形等規則形、或是不規則形之柱、錐、倒錐、或特意設計之立體形狀。
在一實施例中，當一凸部推入(或進一步推向)一穿孔時，凸部與穿孔之間具有一重疊高度。亦即，振膜的凸部至少部分伸入背板的穿孔。
在一實施例中，電容式麥克風更包括一介電層，設置於振膜與背板之間。
在一實施例中，電容式麥克風更包括至少一絕緣層，設置於基板與振膜之間。
為達上述目的，依據本發明之一種電容式麥克風的製作方法，包括以下步驟：提供一基板；形成具有複數凸部的一振膜於基板；形成一犧牲層於振膜，並覆蓋該些凸部；設置一背板覆蓋犧牲層，並視情況而有部分耦接於振膜；將背板形成複數穿孔，該些穿孔分別對應或局部對應該些凸部；以及移除犧牲層。
在一實施例中，振膜係以射出成型、熱壓成型、黏合附著或一體製作的方式設置於基板上。
在一實施例中，於提供基板之步驟後，製作方法更包括步驟：設置至少一絕緣層於基板上。
在一實施例中，於形成犧牲層於振膜並覆蓋該些凸部之步驟後， 製作方法更包括步驟：形成一介電層於犧牲層上。
在一實施例中，移除犧牲層係以蝕刻之方式移除，例如但不限於以蝕刻液進行濕式蝕刻。
承上所述，本發明之電容式麥克風藉由背板之複數穿孔分別對應或局部對應振膜之複數凸部設置，當振膜振動時，該些凸部可推入或進一步靠向該些穿孔，使得振膜與背板之間的電容值變化(第一方向)，除了因振膜與背板之間的間距改變所產生的電容值變化之外，進一步包括該些凸部與該些穿孔重疊高度所產生的電容值變化(第二方向)，而能夠增加電容式麥克風的感度(尤其是感度的線性度)，並可降低音訊處理上的失真。另外，於製作電容式麥克風的過程中，係先製作振膜，再製作背板，使得較容易控制振膜的特性，且背板係可保護振膜，使得電容式麥克風不易受水氧影響，且可阻擋塵埃(粉塵或灰塵)掉落於振膜上，進而提高電容式麥克風的製作良率及產品可靠度。
1、2‧‧‧電容式麥克風
11、22‧‧‧振膜
12、23‧‧‧背板
121‧‧‧開孔
13、21‧‧‧基板
211‧‧‧開口
221‧‧‧凸部
231‧‧‧穿孔
24‧‧‧絕緣層
25‧‧‧介電層
26‧‧‧犧牲層
d‧‧‧間距
S01~S06‧‧‧步驟
h‧‧‧重疊高度
圖1為習知技術之電容式麥克風的示意圖。
圖2為本發明較佳實施例之一種電容式麥克風的示意圖。
圖3A為本發明較佳實施例於振膜未振動時之振膜與背板的示意圖。
圖3B為本發明較佳實施例於振膜振動時之振膜與背板的示意圖。
圖4為本發明較佳實施例之一種電容式麥克風的製作方法的步驟流程圖。
圖5為本發明較佳實施例之製作電容式麥克風的流程圖。
以下將參照相關圖式，說明依本發明較佳實施例之一種電容式麥克風及其製作方法，其中相同的元件將以相同的參照符號加以說明。
圖2為本發明較佳實施例之一種電容式麥克風的示意圖，圖3A為本發明較佳實施例於振膜未振動時之振膜與背板的示意圖，圖3B為本發明較佳實施例於振膜振動時之振膜與背板的示意圖。如圖2、圖3A及圖3B所示，電容式麥克風2包括一基板21、一振膜22以及一背板23。基板21具有一開口211。基板21例如可為矽基板、玻璃基板或藍寶石基板等。
振膜22係對應設置於基板21，並覆蓋開口211。振膜22的材質係為可導電的材質。振膜22具有複數凸部221。振膜22與該些凸部221可為射出成型、熱壓成型、黏合附著或一體製作等方式成型。該些凸部221的形狀可為方形、圓形、三角形等規則形、或是不規則形之柱、錐、倒錐、或特意設計之立體形狀等。該些凸部221可為相同的形狀，亦可為不同的形狀；此外，該些凸部221可呈等間距排列設置，亦可呈不等間距排列設置；該些凸部221可呈規則排列，例如但不限於同心圓、陣列、放射狀、三角交錯等設置，亦可呈不規則排列。本實施例之振膜22的該些凸部221係以方形為例，且該些凸部221係呈等間距排列設置。
背板23耦接振膜22，並與振膜22之間具有一間距d。背板23的材質例如為多晶矽或金屬等。背板23具有複數穿孔231，且該些穿孔231分別對應或局部對應該些凸部221設置。本實施例係以一穿孔231對應一凸部221設置，於其他實施例中，亦可為一個穿孔對應二個凸部設置，其穿孔及凸部的對應數量與設置位置，可依據 設計而調整，本發明並不加以限制。本實施例係以振膜22未振動時，該些凸部221未伸入該些穿孔231為例(如圖3A所示)。於其他實施例中，亦可為振膜未振動時，該些凸部即已部份伸入該些穿孔之態樣(圖未繪示)。
當振膜22因聲波而振動時，進而改變振膜22與背板23之間的間距d，而該些凸部221可推入於該些穿孔231內或進一步靠向該些穿孔231，本實施例之該些凸部221係以推入於對應之該些穿孔231為例，然非限定於本發明。振動時的振膜22的剖面形狀呈曲線狀(如圖3B所示)，該些凸部221係因設置於振膜22的位置不同，使得該些凸部221於分別對應的該些穿孔231內的上下運動量也會不同。以水平視角而言，一凸部221運動於一穿孔231內時，凸部221與穿孔231之間具有一重疊高度h。另外，於其他實施例中，背板23於靠近振膜22的一表面(例如振膜22的底面)，亦可設有凸部，使得振膜的凸部推入於穿孔內時，可增加凸部與穿孔之間的重疊高度(圖未繪示)。
更詳細來說，振膜22未振動時(如圖2及圖3A所示)，振膜22與背板23之間具有一間距d。當振膜22因接收聲波而振動時(如圖3B所示)，使得振膜22與背板23之間的間距d產生改變，以得到一電容值變化△C1。同時，由於該些凸部221分別伸入該些穿孔231內，凸部221與穿孔231之間產生一重疊高度h，進而得到一電容值變化△C2。本發明之電容式麥克風2的電容值變化來源具有兩個，分別為△C1及△C2，可提升電容式麥克風2的感度，其中電容值變化△C2與重疊高度h為正比關係，所以更可增加電容式麥克風2的感度並減少其總諧波失真(Total Harmonic Distortion)。
再者，由於背板23與振膜22相較，背板23係設置於外側，亦為設置於較靠近使用者之一側，也就是聲波來源之側，故背板23係可保護振膜22，使得電容式麥克風2不易受水氧影響，且可阻擋塵埃(粉塵或灰塵)掉落於振膜22上，進而提高電容式麥克風2的製作良率及產品可靠度。
請參照圖2所示，本發明之電容式麥克風2更包括至少一絕緣層24，設置於基板21與振膜22之間。本實施例之電容式麥克風2係以設置二層絕緣層24為例，然非用以限定本發明。另外，本發明之電容式麥克風2更包括一介電層25，其設置於振膜22與背板23之間。
請同時參照圖4及圖5所示，其中圖4為本發明較佳實施例之一種電容式麥克風的製作方法的步驟流程圖，圖5為本發明較佳實施例之製作電容式麥克風的流程圖。如圖4及圖5所示，本發明之電容式麥克風的製作方法係包括步驟S01至步驟S06，本實施例之製作方法係例如製作圖2所示之電容式麥克風2。
步驟S01提供一基板21。基板21例如可為矽基板、玻璃基板或藍寶石基板等。於提供一基板21之步驟後，更可形成一開口211於基板21，值得一提的是，形成一開口於基板21之步驟亦可執行於步驟S02之後。另外，於提供基板21之步驟後，更可形成至少一絕緣層24於基板21上，本實施例係以設置二層絕緣層24於基板21上為例，然非用以限定本發明。
步驟S02形成具有複數凸部221的一振膜22於基板21。振膜22係對 應設置於基板21，並覆蓋開口211。振膜22具有複數凸部221。振膜22及該些凸部221係以射出成型、熱壓成型、黏合附著或一體製作的方式設置於基板21上。該些凸部221的形狀可為方形、圓形、三角形等規則形、或是不規則形之柱、錐、倒錐、或特意設計之立體形狀等。該些凸部221可為相同的形狀，亦可為不同的形狀；此外，該些凸部221可呈等間距排列設置，亦可呈不等間距排列設置；該些凸部221可呈規則排列，例如但不限於同心圓、陣列、放射狀、三角交錯等設置，亦可呈不規則排列。本實施例之振膜22的該些凸部221係以方形為例，且該些凸部221係呈等間距排列設置。
步驟S03形成一犧牲層26於振膜22，並覆蓋該些凸部221。更詳細來說，犧牲層26係包覆該些凸部221。於步驟S03之後，更可形成一介電層25於犧牲層26上。
步驟S04設置一背板23覆蓋犧牲層26，並部分耦接於振膜22。背板23的材質例如為多晶矽或金屬等。
步驟S05將背板23形成複數穿孔231，該些穿孔231分別對應或局部對應該些凸部221。本實施例係以一穿孔231對應一凸部221設置，於其他實施例中，亦可為一個穿孔對應二個凸部設置，更可以部分凸部對應穿孔設置，而部分凸部未對應穿孔設置，其中，穿孔及凸部的對應數量與設置位置，可依據設計而調整。
步驟S06移除犧牲層26。本實施例係以蝕刻之方式移除犧牲層26，蝕刻方式例如但不限於以蝕刻液進行濕式蝕刻。移除犧牲層26之後，背板23與振膜22的底部平坦處之間具有一間距d。當振膜 22因聲波而振動時，該些凸部221可於該些穿孔231內上下運動。其中，振膜22與背板23已於上述實施例詳述，故於此不再贅述。
值得一提的是，於製作電容式麥克風2的過程中，係先製作振膜22，再製作背板23。使得較容易控制振膜22的特性，且背板23係可保護振膜22，使得電容式麥克風2不易受水氧影響，且可阻擋塵埃(粉塵或灰塵)掉落於振膜22上，進而提高電容式麥克風2的製作良率及產品可靠度。
綜上所述，本發明之電容式麥克風藉由背板之複數穿孔對應或局部對應振膜之複數凸部設置，當振膜振動時，該些凸部可推入或進一步靠向該些穿孔，使得振膜與背板之間的電容值變化(第一方向)，除了因振膜與背板之間的間距改變所產生的電容值變化之外，進一步包括該些凸部與該些穿孔重疊高度所產生的電容值變化(第二方向)，而能夠增加電容式麥克風的感度(尤其是感度的線性度)，並可降低音訊處理上的失真。另外，於製作電容式麥克風的過程中，係先製作振膜，再製作背板，使得較容易控制振膜的特性，且背板係可保護振膜，使得電容式麥克風不易受水氧影響，且可阻擋塵埃(粉塵或灰塵)掉落於振膜上，進而提高電容式麥克風的製作良率及產品可靠度。
以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發明之精神與範疇，而對其進行之等效修改或變更，均應包含於後附之申請專利範圍中。
2‧‧‧電容式麥克風
21‧‧‧基板
211‧‧‧開口
22‧‧‧振膜
221‧‧‧凸部
23‧‧‧背板
231‧‧‧穿孔
24‧‧‧絕緣層
25‧‧‧介電層
d‧‧‧間距

Claims (4)

  1. 一種電容式麥克風的製作方法，包括以下步驟：提供一基板；形成具有複數凸部的一振膜於該基板；形成一犧牲層於該振膜，並覆蓋該些凸部；設置一背板覆蓋該犧牲層，並部分耦接該振膜；將該背板形成複數穿孔，該些穿孔分別對應或局部對應該些凸部；以及移除該犧牲層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中該振膜係以射出成型、熱壓成型、黏合附著或一體製作的方式設置於該基板上。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中於提供該基板之步驟後，更包括步驟：設置至少一絕緣層於該基板上。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之製作方法，其中於形成該犧牲層於該振膜並覆蓋該些凸部之步驟後，更包括步驟：形成一介電層於該犧牲層上；以及以蝕刻之方式移除該犧牲層。
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