[实用新型]一种硅电容麦克风

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种硅电容麦克风。

背景技术

微机电(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)麦克风或称硅电容麦克风因其体积小、适于表面贴装等优点而被广泛用于平板电子装置的声音采集，例如：手机、MP3、录音笔和监听器材等。相关技术中，硅电容麦克风包括敏感结构(亦称换能器)、配套集成电路和封装部件，敏感结构又包括基底、背极板和振膜。其中，避免硅电容麦克风在使用过程中由于跌落或大气流通过而造成的敏感结构失效，是较为普遍的可靠性要求。

传统的硅电容麦克风一般结构敏感结构自身特点，使用加强结构或气流缓释结构这两种方法中的一种来实现对敏感结构的可靠性改善。如中国专利CN102264021A，针对悬梁式振膜提出了在悬梁上施加加强筋、金属层等加强结构来改善结构可靠性的技术方案：这种技术方案虽然对结构可靠性的改善很有效，但是由于改变了悬梁的力学参数，对麦克风性能影响也很大；又如中国专利CN103347808和CN203368757，针对一体式振膜分别提出了在基底上设置加强结构或在基底上设计气体缓释结构来改善结构可靠性的技术方案：这两种技术方案由于需要对基底进行声腔制作之外的特殊工艺，会显著增加敏感结构制作成本，或由于声腔内的声阻增加显著影响麦克风性能。

本实用新型的提出，使得以现有工艺水平可以实现支撑梁式振膜的敏感结构更高的可靠性，从而在维持硅电容麦克风的灵敏度、线性度、信噪比等性能指标和成本在当前水平的前提下提高其信赖性，拓宽产品的应用范围，提高产品的市场竞争力。

发明内容

本实用新型提供了一种高可靠性的硅电容麦克风敏感结构，能在现有工艺水平下在保证硅电容麦克风的灵敏度、线性度、信噪比等性能指标和生产成本维持在当前水平，并提高可靠性。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种硅电容麦克风，其包括：基底；振膜，设置在基底的上方，该振膜带有支撑梁结构；穿孔背极，该穿孔背极设置在振膜的上方并支撑在基底上；以及位于振膜与穿孔背极之间的空气间隙，其中，穿孔背极覆盖所述的振膜所带的支撑梁结构上方至少50％区域。这样，在使用过程中由于跌落或大气流通过而造成敏感结构支撑梁向上方有较大的运动趋势时，可以通过所设置的穿孔背极材料起保护的作用。另一方面，由于支撑梁结构上方的背极上存在穿孔，在通用加工工艺的释放结构步骤时，可以通过这些穿孔保证支撑梁结构被释放，不影响其可动性。

优选的硅电容麦克风，其中在所述的穿孔背极上还设置有开槽，并形成悬臂梁结构。

优选的硅电容麦克风，其中所述的开槽可以贯穿穿孔背极结构的开孔。所述的悬臂梁结构侧方的空隙可以用来释放背极材料和下方的支撑梁结构。

优选的硅电容麦克风，其中所述悬臂梁在基底平面上的投影方向，可以与下方支撑梁在基底平面上的投影平行重合或垂直交叉，以适应不同的保护支撑梁结构的需要。

优选的硅电容麦克风，其中在所述的穿孔背极下方还设置有突起结构，和/或在所述支撑梁结构可动部分下表面设置有突起结构。这是为了防止支撑梁结构运动到上方与穿孔背极下表面接触后粘连失效，同时为了防止支撑梁结构运动到下方与基底上表面接触后粘连失效。

优选的硅电容麦克风，其中所述的支撑梁结构，相对下方基底固定或相对上方穿孔背极边缘固定。一般支撑梁结构都在边缘处相对基底固定以对振膜主体部分提供支撑，由于支撑梁结构上方设置了背极材料，故可以通过设置背极上的穿孔来控制结构释放后的效果，使支撑梁结构在边缘处与背极相对固定，这样在固定支撑梁结构的方式上增加了设置的便利。

优选的硅电容麦克风，其中所述的支撑梁结构为折叠梁结构。折叠梁结构比一般的直梁和圆弧梁更易释放应力，此外，通过在有限的空间中设置折叠梁的方式也可以拥有更大的设置梁刚度等参数的设计空间。

优选的硅电容麦克风，其中所述的折叠梁结构转折部分上方的穿孔背极材料下表面高度低于支撑梁结构上表面高度。背极材料有一部分下凹至超过振膜层的上表面，可以使折叠梁在运动时在平面内的运动范围得到限制，从而避免运动范围过大带来的梁结构损坏。这样，在使用过程中由于跌落或大气流通过而造成敏感结构支撑梁在平面内有较大的运动趋势时，可以通过所设置的下凹背极材料起保护的作用。