本發(fā)明涉及麥克風(fēng)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種壓電式麥克風(fēng)。

背景技術(shù)：

mems麥克風(fēng)現(xiàn)已應(yīng)用普及在消費性電子產(chǎn)品中。傳統(tǒng)的mems麥克風(fēng)主要為電容式麥克風(fēng)，其包括襯底以及形成在襯底上的背極、振膜。所述振膜與背極構(gòu)成了電容器結(jié)構(gòu)。采用這種雙層膜的設(shè)計，無法避免背極與振膜之間的空氣阻尼問題，因此其snr參數(shù)停留在65db層次。后續(xù)mems電容式麥克風(fēng)的效能要升級，必需靠材料技術(shù)及設(shè)計架構(gòu)上的突破。

隨著科技的發(fā)展，壓電式硅麥克風(fēng)逐漸開始發(fā)展起來，壓電麥克風(fēng)的制作工藝簡單。因采用單層膜的設(shè)計架構(gòu)使其不受空氣阻尼的限制，snr自然提升。此外因壓電式硅麥克風(fēng)的結(jié)構(gòu)簡單，其對防污、防塵、防水等環(huán)境適應(yīng)能力也大大提升。近年來，隨著ain、pzt材料的突破，壓電式mems麥克風(fēng)將為新一代mems麥克風(fēng)的開發(fā)主流。

但是壓電麥克風(fēng)與電容器麥克風(fēng)相比，影響其普及應(yīng)用的最大缺點在于壓電麥克風(fēng)的靈敏度太低。也就是說壓電膜感應(yīng)音頻信號的能力遠低于電容式麥克風(fēng)中振膜的能力。為了提升壓電式麥克風(fēng)的靈敏度，大多數(shù)廠商皆采用在壓電膜上進行鏤空的設(shè)計，但這種鏤空的設(shè)計使得低頻信號甚至中頻信號的泄漏非常嚴重；而且還降低了壓電膜的有效面積，使其無法有效地接收聲音訊號，產(chǎn)品性能與理論數(shù)據(jù)有很大的差距，無法達成預(yù)期性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的一個目的是提供一種壓電式麥克風(fēng)的新技術(shù)方案。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種壓電式麥克風(fēng)，包括具有背腔的襯底，以及通過絕緣層連接在襯底上方的壓電膜；在所述壓電膜上位于壓電膜與襯底連接點內(nèi)側(cè)的位置設(shè)置有多個鏤空孔，所述壓電膜上的鏤空孔至少部分地與襯底重疊在一起，所述壓電膜上鏤空孔的位置與襯底之間具有間隙，所述間隙與鏤空孔一起被構(gòu)造為通道。

可選地，所述多個鏤空孔環(huán)繞所述襯底的背腔分布。

可選地，所述襯底與壓電膜之間的絕緣層呈連續(xù)不間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

可選地，所述襯底與壓電膜之間的絕緣層呈間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

可選地，所述鏤空孔貫通至壓電膜的邊緣，所述鏤空孔相對分布在間斷的兩個絕緣層之間。

可選地，所述壓電膜上鏤空孔至壓電膜中心之間的部分與襯底重疊在一起。

可選地，所述壓電膜與襯底之間的間隙為0.5um～3um。

可選地，所述鏤空孔呈圓形、矩形、橢圓形、扇形或梯形。

可選地，所述壓電膜依次包括復(fù)合在一起的第一電極層、壓電材料中間層、第二電極層。

可選地，所述第一電極層、壓電材料中間層、第二電極層通過沉積的方式復(fù)合在一起。

本發(fā)明提供的一種適用于兩側(cè)聲源的壓電式麥克風(fēng)，鏤空孔只有通過間隙才能構(gòu)成連通壓電膜兩側(cè)的通道，這就使得正常的發(fā)音只有通過間隙才能流通出去。相對傳統(tǒng)的鏤空結(jié)構(gòu)而言，本發(fā)明的間隙可以阻礙聲音直接通過鏤空孔傳出，從而可以大大降低該壓電式麥克風(fēng)低頻信號、中頻信號的泄漏量，提高了壓電式麥克風(fēng)的性能。而且該間隙還可有效防止粉塵、微粒、水入侵對芯片產(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，在壓電膜上設(shè)置的鏤空結(jié)構(gòu)會使得低頻信號甚至中頻信號的泄漏非常嚴重；而且還降低了壓電膜的有效面積，使其無法有效地接收聲音訊號，產(chǎn)品性能與理論數(shù)據(jù)有很大的差距，無法達成預(yù)期性能。因此，本發(fā)明所要實現(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本發(fā)明的示例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的其它特征及其優(yōu)點將會變得清楚。

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)明壓電膜的俯視圖。

圖2是本發(fā)明麥克風(fēng)下聲源的示意圖。

圖3是本發(fā)明麥克風(fēng)上聲源的示意圖。

圖4是本發(fā)明壓電膜另一實施方式的俯視圖。

具體實施方式

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

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

對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細討論，但在適當情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當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，示例性實施例的其它例子可以具有不同的值。

應(yīng)注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步討論。

參考圖1至圖2，本發(fā)明提供了一種壓電式麥克風(fēng)，包括襯底1，以及通過絕緣層2連接在襯底1上方的壓電膜3。襯底1的中部區(qū)域形成有背腔10，所述壓電膜3的邊緣通過絕緣層2支撐在襯底1的上方，從而保證壓電膜3與襯底1之間的絕緣，并使壓電膜3除邊緣連接位置的其它區(qū)域懸置在襯底1背腔10的上方。

本發(fā)明的麥克風(fēng)可以采用mems工藝制造，襯底1可選用單晶硅材質(zhì)，絕緣層2可以采用二氧化硅材質(zhì)，壓電膜3可以采用ain、pzt材料。在本發(fā)明一個具體的實施方式中，所述壓電膜3依次包括復(fù)合在一起的第一電極層30、壓電材料中間層31、第二電極層32。這種復(fù)合可以通過mems工藝中的依次沉積來實現(xiàn)，也可以通過壓電材料領(lǐng)域所熟知的其它方式進行，在此不再具體說明。

本發(fā)明的壓電膜3與襯底1的形狀相配，其可以選擇圓形、矩形或者本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其它形狀。其中，在所述壓電膜3上設(shè)置有多個鏤空孔4，該多個鏤空孔4設(shè)置在壓電膜3與襯底1連接位置的內(nèi)側(cè)位置上。也就是說，壓電膜3的邊緣位置通過絕緣層2支撐并連接在襯底1的上方，所述鏤空孔4設(shè)置在壓電膜3的振動區(qū)域，從而使得該鏤空孔4可以起到提高壓電膜3靈敏度的目的。

其中，所述壓電膜3上的鏤空孔4至少部分地與襯底1重疊在一起。參考圖2，所述壓電膜3上的鏤空孔4至少部分地位于襯底1的正上方，使得壓電膜3上的鏤空孔4位置與襯底1之間具有間隙5。也就是說，壓電膜3鏤空孔4位置與襯底1之間沒有絕緣層2，使得壓電膜3上的鏤空孔4位置懸空在襯底1的正上方。所述間隙5與鏤空孔4一起被構(gòu)造為連通所述背腔10與壓電膜3上方的通道。

本發(fā)明的壓電式麥克風(fēng)，鏤空孔只有通過間隙才能構(gòu)成連通壓電膜兩側(cè)的通道，這就使得正常的發(fā)音只有通過間隙才能流通出去。相對傳統(tǒng)的鏤空結(jié)構(gòu)而言，本發(fā)明的間隙可以阻礙聲音直接通過鏤空孔傳出，從而可以大大降低該壓電式麥克風(fēng)低頻信號、中頻信號的泄漏量，提高了壓電式麥克風(fēng)的性能。而且該間隙還可有效防止粉塵、微粒、水入侵對芯片產(chǎn)生傷害。

本發(fā)明的壓電式麥克風(fēng)既可適用于上聲源，也可適用于下聲源，參考圖2、圖3。圖2示意出了下聲源的示意圖，聲音從背腔10的下方進入，此時間隙5可以降低低頻、中頻信號從鏤空孔4的泄漏量。圖3示出了上聲源的示意圖，聲音從壓電膜3的上方進入，通過鏤空孔4進入到間隙5中時，該間隙5同樣可以阻礙低頻、中頻信號的泄漏量。

本發(fā)明的壓電式麥克風(fēng)，由于鏤空孔4相對分布在背腔10的外側(cè)，這就使得可以控制、調(diào)節(jié)聲壓的泄漏量。例如可以控制間隙5的長度以及高度，從而到達調(diào)節(jié)間隙5阻礙能力的目的。

例如在本發(fā)明一個具體的實施方式中，所述間隙5的高度例如可以為0.5um～3um。

在本發(fā)明另一個具體的實施方式中，所述壓電膜3上的鏤空孔4可以部分地與襯底1重疊在一起，也可以全部重疊在一起，從而實現(xiàn)間隙5橫向尺寸的調(diào)節(jié)。進一步優(yōu)選的是，所述壓電膜3上鏤空孔4位置至壓電膜3中心位置之間的部分與襯底1重疊在一起。也就是說，不但鏤空孔4的位置全部與襯底1重疊在一起，壓電膜3上鏤空孔4至壓電膜3中心之間的區(qū)域也部分地延伸到襯底1的正上方，并參與間隙5的形成。這大大延長了間隙5的橫向尺寸，提高了間隙5阻礙的能力；并且較長的間隙5還可有效避免粉塵微粒入侵至芯片的內(nèi)部。

本發(fā)明的多個鏤空孔4均勻環(huán)繞在襯底1背腔10的四周，所述多個鏤空孔4例如可排布呈如圖1示出的圓形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，或者排布呈如圖4示出的矩形環(huán)狀結(jié)構(gòu)。其中，鏤空孔4可以呈圓形、矩形、橢圓形、扇形或梯形等。所述襯底1與壓電膜3之間的絕緣層2可以呈連續(xù)不間斷的環(huán)狀，也可以呈間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

當襯底1與壓電膜3之間的絕緣層2呈連續(xù)不間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)時，也就是說，該絕緣層2為封閉的環(huán)狀，其把襯底1、壓電膜3的周向全部封閉住，此時，只存在間隙5與鏤空孔4構(gòu)成的通道。

當襯底1與壓電膜3之間的絕緣層2呈間斷的環(huán)狀結(jié)構(gòu)時，所述間隙5、間斷的兩個絕緣層2之間以及鏤空孔4之間會構(gòu)成多個通道，該結(jié)構(gòu)相對于上述只有一個通道情況而言，會加大麥克風(fēng)的泄露量。

本發(fā)明的鏤空孔4可以設(shè)置在壓電膜3的內(nèi)部。與此相對的是，鏤空孔4也可以貫通至壓電膜3的邊緣，此時，所述鏤空孔4可以相對分布在間斷的兩個絕緣層2之間的位置上，防止絕緣層2接觸所述鏤空孔4，以保證不會影響到鏤空孔4提高壓電膜3靈敏度的作用。

雖然已經(jīng)通過例子對本發(fā)明的一些特定實施例進行了詳細說明，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，對以上實施例進行修改。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求來限定。