本發(fā)明涉及聲學(xué)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種mems麥克風(fēng)。

背景技術(shù)：

mems感測(cè)組件現(xiàn)已應(yīng)用普及在消費(fèi)性電子產(chǎn)品中，如何加快產(chǎn)品生產(chǎn)工藝是目前零組件供貨商關(guān)注的焦點(diǎn)，例如手機(jī)生產(chǎn)組裝過程中所產(chǎn)生的灰塵碎削通過氣槍直接清理，是目前成本最低的方案。因此對(duì)mems傳感器必須提出大聲壓或大氣壓的抗吹氣改善方案，避免在組裝過程，因氣槍清理導(dǎo)致麥克風(fēng)發(fā)生破裂失效。

目前的改善方案為在mems麥克風(fēng)的振膜上設(shè)置泄壓孔或者泄壓閥結(jié)構(gòu)。但是泄壓孔的結(jié)構(gòu)會(huì)減少振膜的有效面積。在振膜中部區(qū)域設(shè)置的泄壓閥結(jié)構(gòu)會(huì)受到尺寸的限制，其泄壓能力有限；而且還會(huì)直接影響振膜的振動(dòng)特性，尤其影響振膜的低頻特性；振膜的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性比較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種mems麥克風(fēng)的新技術(shù)方案。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種mems麥克風(fēng)，包括襯底以及位于襯底上方的振膜、背極；在所述振膜的邊緣位置形成有多個(gè)梳齒部，所述多個(gè)梳齒部間隔分布在振膜的周向方向上；其中，所述振膜上相鄰兩個(gè)梳齒部之間的位置通過絕緣層連接在襯底上；所述振膜上的梳齒部至少部分地與襯底重疊在一起，二者之間具有間隙并被構(gòu)造為供氣流通過的氣流流通通道。

可選地，所述振膜包括振膜主體以及多個(gè)間隔分布在振膜主體邊緣、且相對(duì)于振膜主體邊緣凸起的連接部，所述梳齒部設(shè)置在振膜主體上位于相鄰兩個(gè)連接部之間的位置；所述振膜的連接部通過絕緣層連接在襯底上。

可選地，所述振膜主體與連接部通過mems工藝一體成型。

可選地，所述每個(gè)梳齒部包括至少一個(gè)通過刻蝕振膜形成的泄氣閥瓣。

可選地，所述泄氣閥瓣呈矩形、扇形、橢圓形、梯形或者s型。

可選地，在所述泄氣閥瓣上設(shè)置有犧牲孔。

可選地，所述振膜上梳齒部至振膜中心之間的部分與襯底重疊在一起。

可選地，所述振膜上梳齒部位置與襯底之間的間隙為1-2μm。

可選地，所述梳齒部的自由端延伸至振膜的外側(cè)邊緣，并與所述振膜的外側(cè)邊緣齊平，或者相對(duì)于振膜的外側(cè)邊緣呈內(nèi)縮狀態(tài)。

可選地，所述梳齒部的自由端相對(duì)于振膜的外側(cè)邊緣呈徑向凸起狀態(tài)。

本發(fā)明的麥克風(fēng)，由于振膜的梳齒部區(qū)域與襯底之間形成了連通外界的氣流流通通道，振膜受到的聲壓可以通過該氣流流通通道快速進(jìn)行泄壓，以迅速均衡麥克風(fēng)內(nèi)外腔體的氣壓。而且氣流流通通道可以根據(jù)自身的受壓情況發(fā)生形變，從而可實(shí)時(shí)依據(jù)受到的過載聲壓來調(diào)整氣流流通通道通的尺寸，提供泄壓路徑以此保護(hù)振膜。

本發(fā)明的氣流流通通道通還實(shí)現(xiàn)了mems麥克風(fēng)低頻性能的調(diào)控。同時(shí)由于振膜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得該氣流流通通道可以大大提高麥克風(fēng)的抗沖擊能力，并可有效遮蔽粉塵、微粒，避免粉塵微粒入侵對(duì)本身芯片產(chǎn)生傷害。

本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，泄壓孔或者泄壓閥結(jié)構(gòu)的泄壓能力有限，而且會(huì)影響麥克風(fēng)的聲學(xué)性能。因此，本發(fā)明所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)任務(wù)或者所要解決的技術(shù)問題是本領(lǐng)域技術(shù)人員從未想到的或者沒有預(yù)期到的，故本發(fā)明是一種新的技術(shù)方案。

通過以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得清楚。

附圖說明

被結(jié)合在說明書中并構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同其說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。

圖1是本發(fā)明麥克風(fēng)從振膜與襯底連接位置的剖面圖。

圖2是本發(fā)明振膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2中梳齒部的局部放大圖。

圖4至圖6是本發(fā)明麥克風(fēng)三種不同的操作狀態(tài)。

圖7是本發(fā)明振膜另一實(shí)施結(jié)構(gòu)的示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對(duì)布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。

以下對(duì)至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對(duì)本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制。

對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。

在這里示出和討論的所有例子中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它例子可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步討論。

參考圖1，本發(fā)明提供了一種mems麥克風(fēng)，其包括襯底1以及位于襯底1上方的振膜2、背極5。襯底1的中部區(qū)域形成有背腔，所述振膜2通過第一絕緣層3支撐在襯底1的上方，從而保證振膜2與襯底1之間的絕緣，并使振膜2的中部區(qū)域懸置在襯底1背腔的上方。背極5上設(shè)置有多個(gè)貫通孔50，其通過第二絕緣層4支撐在振膜2的上方，該第二絕緣層4不但可以保證背極5與振膜2之間的相互絕緣，還可以使背極5與振膜2之間具有一定的間隙。背極5與振膜2之間構(gòu)成了可以將聲音信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的電容器結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的麥克風(fēng)采用mems工藝制造，襯底1可選用單晶硅材質(zhì)，振膜2與背極5均可以采用多晶硅材質(zhì)，第一絕緣層3、第二絕緣層4均可以采用二氧化硅材質(zhì)，這種麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)及其制造工藝均屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不再具體說明。

參考圖2、圖3，本發(fā)明提供的振膜2，在其邊緣位置形成有多個(gè)梳齒部22，該梳齒部22可以是在振膜2邊緣位置通過刻蝕形成的至少一個(gè)泄氣閥瓣220。泄氣閥瓣220的數(shù)量可以是一個(gè)、兩個(gè)、三個(gè)或者更多個(gè)，具體根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)要求而定。所述泄氣閥瓣220可以呈矩形、扇形、橢圓形、梯形或者s型等本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的泄氣閥門結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的梳齒部22可以設(shè)置在振膜2的內(nèi)部，例如，所述泄氣閥瓣220形成在振膜2的邊緣區(qū)域，其自由端依然位于振膜2內(nèi)。

在本發(fā)明另一個(gè)具體的實(shí)施方式中，所述梳齒部22的自由端延伸至振膜2的外側(cè)邊緣，在制作的時(shí)候，蝕刻的縫隙貫穿振膜2的邊緣，從而形成所述泄氣閥瓣220，并將泄氣閥瓣220的自由端釋放出來，參考圖2、圖3。本發(fā)明泄氣閥瓣220的自由端可以與振膜2的外側(cè)邊緣齊平，也就是說，振膜2中心至泄氣閥瓣220自由端的徑向尺寸與振膜2中心至振膜2邊緣的徑向尺寸一致。也可以是，本發(fā)明泄氣閥瓣220的自由端相對(duì)于振膜2的外側(cè)邊緣呈徑向內(nèi)縮狀態(tài)，也就是說，振膜2中心至泄氣閥瓣220自由端的徑向尺寸小于振膜2中心至振膜2邊緣的徑向尺寸。

當(dāng)然，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，所述梳齒部22的自由端相對(duì)于振膜2的外側(cè)邊緣也可以呈徑向凸起的狀態(tài)。也就是說，梳齒部22的自由端延伸至振膜2邊緣的外側(cè)，參考圖7。

本發(fā)明的多個(gè)梳齒部22間隔分布在振膜2的周向方向上，從而實(shí)現(xiàn)振膜周邊方向上泄壓的均勻性。例如當(dāng)振膜2為圓形時(shí)，多個(gè)梳齒部22可以均勻分布在振膜2的圓周方向上。梳齒部22的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需求而定，例如可以選擇如圖2所示的六個(gè)。

本發(fā)明的mems麥克風(fēng)，所述振膜2上相鄰兩個(gè)梳齒部22之間的位置通過第一絕緣層3連接在襯底1上，并且所述振膜2上的梳齒部22至少部分地與襯底1重疊在一起。由于振膜2與襯底1之間的連接點(diǎn)位于相鄰兩個(gè)梳齒部22之間，而梳齒部22的區(qū)域與襯底1之間并沒有第一絕緣層3，這就使得梳齒部22的區(qū)域與襯底1之間具有一定的間隙，該間隙被構(gòu)造為供氣流通過的氣流流通通道6。該間隙的尺寸例如可以為1-2μm，具體需要根據(jù)asic芯片所提供的偏壓來決定。

圖1為本發(fā)明麥克風(fēng)沿振膜2與襯底1連接位置的剖面圖，圖4為本發(fā)明麥克風(fēng)沿振膜2梳齒部22位置的剖面圖。振膜2邊緣的梳齒部22區(qū)域是懸空在襯底1的上方，這就使得圍成的氣流流通通道6可以連通到麥克風(fēng)的外側(cè)，從而便于泄壓。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，mems麥克風(fēng)是通過逐層沉積、逐層刻蝕以及后續(xù)的腐蝕得到的。也就是說，振膜層的下方原本是一整層的第一絕緣層。梳齒部22與襯底1之間的第一絕緣層可以通過泄氣閥瓣220之間的間隙進(jìn)行腐蝕。本發(fā)明優(yōu)選的是，在所述泄氣閥瓣220上設(shè)置有犧牲孔221，參考圖3。該犧牲孔221的設(shè)置不但有利于第一絕緣層的快速腐蝕，而且還可以提高泄氣閥瓣220自身的泄壓能力。

本發(fā)明的振膜2可以是一圓形振膜，在本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，參考圖2，所述振膜2包括振膜主體20以及多個(gè)間隔分布在振膜主體20邊緣的連接部21，該連接部21相對(duì)于振膜主體20邊緣呈徑向凸起的狀態(tài)，使得整個(gè)振膜2呈齒輪狀。所述振膜2的連接部21通過第一絕緣層3連接在襯底1上，從而實(shí)現(xiàn)振膜2整體在襯底1上的支撐、連接。

所述梳齒部22形成在振膜主體20上位于相鄰兩個(gè)連接部21之間的位置。本發(fā)明的振膜主體20、連接部21、梳齒部22均可以通過刻蝕的方式在同一振膜層上形成，這種mems工藝屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，在此不再具體說明。

本發(fā)明氣流流通通道6的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其具有三種操作狀態(tài)，參考圖4至圖6。

圖4示出了本發(fā)明氣流流通通道6的第一種操作狀態(tài)，當(dāng)振膜2在正常的工作狀態(tài)時(shí)，氣流會(huì)通過氣流流通通道6流出，從而可以滿足調(diào)控麥克風(fēng)低頻性能的需求。

圖5示出了本發(fā)明氣流流通通道6的第二種操作狀態(tài)，當(dāng)振膜2受到微量的過載聲壓，例如受到0.2-0.4mpa的過載聲壓時(shí)，振膜2上的梳齒部22會(huì)被鼓起，從而使得氣流流通通道6形成一個(gè)擴(kuò)口的結(jié)構(gòu)，以便于快速泄壓，保證振膜2不受過載聲壓的損壞。

圖6示出了本發(fā)明氣流流通通道6的第三種操作狀態(tài)，當(dāng)振膜2受到較大的過載聲壓，例如受到0.4-0.8mpa的過載聲壓時(shí)，由于振膜2邊緣僅部分與襯底1連接在一起，這就使得較大的過載聲壓會(huì)使振膜2受壓并發(fā)生位移，從而提供最大的泄壓路徑；同時(shí)振膜2上的梳齒部22會(huì)被鼓起，從而使得氣流流通通道6形成一個(gè)擴(kuò)口的結(jié)構(gòu)，以便于快速泄壓，保證振膜2不受過載聲壓的損壞。

本發(fā)明的麥克風(fēng)，由于振膜2的梳齒部22區(qū)域與襯底1之間形成了連通外界的氣流流通通道6，振膜2受到的聲壓可以通過該氣流流通通道6快速進(jìn)行泄壓，以迅速均衡麥克風(fēng)內(nèi)外腔體的氣壓。而且氣流流通通道6可以根據(jù)自身的受壓情況發(fā)生形變，從而可實(shí)時(shí)依據(jù)受到的過載聲壓來調(diào)整氣流流通通道通的尺寸，提供泄壓路徑以此保護(hù)振膜2。

本發(fā)明的氣流流通通道通還實(shí)現(xiàn)了mems麥克風(fēng)低頻性能的調(diào)控。同時(shí)由于振膜2的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得該氣流流通通道6可以大大提高麥克風(fēng)的抗沖擊能力，并可有效遮蔽粉塵、微粒，避免粉塵微粒入侵對(duì)本身芯片產(chǎn)生傷害。

本發(fā)明的麥克風(fēng)，振膜2上梳齒部22與襯底1的重疊尺寸決定了氣流流通通道6的橫向長(zhǎng)度。所述梳齒部22可以部分地與襯底1重疊在一起。優(yōu)選的是，所述梳齒部22全部與襯底1重疊在一起。

更優(yōu)選的是，所述振膜2上梳齒部22至振膜2中心之間的部分與襯底1重疊在一起。也就是說，不但梳齒部22全部與襯底1重疊在一起，振膜2上梳齒部22至振膜2中心之間的區(qū)域也部分地延伸到襯底1的上方，并參與氣流流通通道6的形成。這大大延長(zhǎng)了氣流流通通道6的橫向尺寸，在受到較大的過載聲壓時(shí)，有利于驅(qū)動(dòng)振膜2整體發(fā)生位移，以提供最大的泄壓路徑。并且較長(zhǎng)的氣流流通通道6，可有效地避免粉塵微粒入侵至芯片的內(nèi)部。

雖然已經(jīng)通過例子對(duì)本發(fā)明的一些特定實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，以上例子僅是為了進(jìn)行說明，而不是為了限制本發(fā)明的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，對(duì)以上實(shí)施例進(jìn)行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。