MEMS麥克風的製作方法

2023-10-06 07:25:04 4

本實用新型涉及麥克風，尤其涉及一種運用於可攜式電子產品的MEMS麥克風。

背景技術：

微型機電系統(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)麥克風是基於MEMS技術製造的麥克風，由於其具有封裝體積小、可靠性高、成本低等優點，已廣泛應用於各種語音設備中，例如手機、平板電腦、PDA、監聽設備等電子產品。

靈敏度的大小是衡量一個MEMS麥克風晶片性能的重要因素之一，所述靈敏度的計算公式為其中，S為靈敏度，Vb為偏壓(bias voltage)，Δp為量測聲壓，d為空氣間隙(Air Gap),Δd為振膜形變量，C0為量到的電容值，Cp為寄生電容。

因此可見，所述寄生電容Cp會直接影響所述MEMS麥克風晶片的靈敏度，當所述寄生電容增大時，所述靈敏度S減小，因此在設計所述MEMS麥克風晶片時會儘量降低其寄生電容。

相關技術的MEMS麥克風包括具有背腔的基底、分別固定於所述基底上的振膜和與所述振膜相對且間隔設置的背極板，所述振膜和所述背極之間形成絕緣間隙。然而，相關技術的MEMS麥克風其振膜和所述背極板為完全重疊的同心圓結構，則所述振膜的無效振動區和所述背極板正對的區域面積較大，進而使得所述振膜的周沿部分形成大量的寄生電容，從而降低所述MEMS麥克風的靈敏度。

因此，有必要提供一種新的MEMS麥克風解決上述技術問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是克服上述技術問題，提供一種靈敏度高且聲學性能優的MEMS麥克風。

本實用新型提供一種MEMS麥克風，包括具有背腔的基底和固定於所述基底的電容系統，所述電容系統包括位於所述基底上方的背極板和疊設於所背極板上方的振膜，所述背極板和所述振膜相對設置且形成絕緣間隙，所述背極板包括主體部和由所述主體部的周緣延伸的多個間隔設置的固定部，所述振膜包括振動部和由所述振動部的周緣延伸的連接部，所述背極板的主體部向所述振膜方向的正投影完全位於所述振膜範圍內，所述固定部向所述振膜方向的正投影的至少一部分位於所述振膜範圍內。

優選的，所述背極板的主體部向所述振膜方向的正投影完全位於所述振動部範圍內。

優選的，所述固定部等間距設置。

優選的，所述固定部為呈梳齒狀。

優選的，所述固定部共同形成環狀梳齒結構。

優選的，所述MEMS麥克風還包括固定於所述基底與所述電容系統之間的第一絕緣層和固定於所述振膜和所述背極板之間的第二絕緣層，所述第一絕緣層和所述第二絕緣層均設有貫穿其上下表面的通孔。

與現有技術相比，本實用新型提供的MEMS麥克風將所述背極板的固定部設為多個且間隔設置，並使得所述固定部向所述振膜方向的正投影部分位於所述振膜範圍內，即通過減小所述背極板的與所述連接部對應設置部分的面積，從而得所述電容系統的寄生電容減小，進而提高了所述MEMS麥克風的靈敏度及改善了其聲學性能。

附圖說明

圖1為本實用新型MEMS麥克風的結構示意圖；

圖2為本實用新型實施例一所示的MEMS麥克風的振膜與背極板組裝後的結構示意圖。

圖3為本實用新型實施例二所示的MEMS麥克風的振膜與背極板組裝後的另一種結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步說明。

請參閱圖1-2，本實用新型提供一種MEMS麥克風100，包括基底1、固定於所述基底1的電容系統2、第一絕緣層3及第二絕緣層4，所述第一絕緣層3設置於所述基底1與電容系統2之間。

所述基底1具背腔11，也稱為聲腔。本實施方式中，所述基底1為矽基結構，所述背腔11通過蝕刻形成。當然所述基底1的材料和所述背腔11的形成並非限於此，只要形成所述MEMS麥克風100的發聲腔結構即可。

所述電容系統2包括位於所述基底1上方的背極板22和疊設於所背極板22上方的振膜21，即從下到上依次為所述基底1、所述背極板22和所述振膜21，所述振膜21和所述背極板22相對設置且形成絕緣間隙23。當所述振膜21和所述背極板22分別接通兩個外部電極(未圖示)後即形成電容效應。其工作原理如下：當外界聲波驅動所述振膜21振動，使得所述振膜21與所述背極板22之間的所述絕緣間隙23的距離發聲變化，從而使得所述電容系統2產生的寄存的電容發生變成，電容變化進一步使得電流變化，即使得所述電信號變化，完成聲電轉化。

具體的，所述背極板22用於形成背極區，其包括主體部221和由所述主體部221的周緣延伸的多個間隔設置的固定部222，所述固定部222固定於所述第一絕緣層3的上方。

所述振膜21包括振動部211和由所述振動部211的周緣延伸的連接部212，所述第二絕緣層4設置於所述背極板22與所述振膜21之間，所述連接部212固定於所述第二絕緣層4上形成無效振動區，所述振動部形成有效振動區。所述背極板22的所述主體部221向所述振膜21方向的正投影完全位於所述振膜21範圍內，所述背極板22的所述固定部222向所述振膜21方向的正投影的一部分位於所述振膜21範圍內。

所述第一絕緣層3固定於所述基底1與所述電容系統2之間，所述第二絕緣層4固定於所述振膜21和所述背極板22之間，所述第一絕緣層3和所述第二絕緣層4均設有貫穿其上下表面的通孔(未標號)。

本實施方式中，所述固定部222等間距設置，其為呈梳齒狀結構。當然，多個所述固定部222共同形成環狀梳齒結構也是可行的。

當然，所述固定部222的形狀並非限於此，也可以為梯形等形狀，這都是可行的，但其原理都一樣。

請結合參閱圖3，本實施方式中，更優的，所述背極板22』的所述主體部221』向所述振膜21』方向的正投影完全位於所述振膜21』的所述振動部211』範圍內，所述背極板22』的所述固定部222』向所述振膜21』方向的正投影的一部分位於所述振膜21』範圍內。

所述背極板22』的上述結構設置，通過將所述固定部222』由原來的環形結構設置為多個間隔設置的分體結構，相對減少了所述固定部222』的部面積，即減少了所述背極板22』的與所述振膜21』相對設置的部分的面積。

因寄生電容的大小與所述背極板22上方對應的所述振膜21的無效振動區的面積有關，工作時，只要所述振膜21的無效振動區與所述背極板存在上下對應的部分，則整個所述振膜21的無效振動區(即所述連接部212)所在的區域都會形成寄生電容，在所述振膜21的無效振動區即所述連接部212的尺寸固定的情況下，所述背極板22形成的背極區面積越大則寄生電容越大。

而本實用新型的所述MEMS麥克風100的所述背極板22面積較原有的基礎上通過減小所述固定部222的面積，即減小所述背極板22的背極區與所述振膜21的相對面積，從而使得所述MEMS麥克風100的寄生電容減小，進而提高其靈敏度，改善其聲學性能。同時，所述固定部222另一部分向所述振膜21方向的正投影方向位於所述振膜21的範圍外，當所述固定部222固定於所述基底1時，相當於所述固定部222有更多尺寸用於固定，加強了其固定強度，提高了所述MEMS麥克風100的穩定性。

與現有技術相比，本實用新型提供的MEMS麥克風將所述背極板的固定部設為多個且間隔設置，並使得所述固定部向所述振膜方向的正投影部分位於所述振膜範圍內，即通過減小所述背極板的與所述振膜的連接部相對設置部分的面積，從而得所述電容系統的寄生電容減小，進而提高了所述MEMS麥克風的靈敏度及改善了其聲學性能。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。