[发明专利]悬臂式剪切谐振麦克风

说明书

MEMS麦克风（100）包括基结构（116）以及具有第一端和第二端的压电谐振器本体（120）。第一端由基结构（116）固定支撑并且第二端是自由的，使得压电谐振器是从基结构悬臂式的。MEMS麦克风（100）还包括可操作地连接到压电谐振器本体的第一电极（152）和可操作地连接到压电谐振器本体（120）的第二电极（156）。控制器（220）包括至少一个电路，所述至少一个电路可操作地连接到第一和第二电极（152，156）并且被配置为以压电谐振器本体的剪切谐振频率驱动压电谐振器本体（120），并检测由声压导致的剪切谐振频率与基线谐振频率的差异。

技术领域

本公开总地涉及麦克风，并且具体涉及MEMS麦克风。

背景技术

微机电系统（“MEMS”）麦克风用在各种领域中以检测声波。常规MEMS麦克风利用基于静电感测的换能方法。具体地，一种类型的MEMS麦克风使用形成电容器的一个板的柔性移动膜片。膜片相对于形成电容器的相反板的固定反电极移动。当声波与柔性膜片相互作用时，膜片和反电极之间的距离改变，从而修改跨电容器的电压/电荷。典型地，控制电路检测跨电容器的改变的电压/电荷，并将检测到的电压/电荷转换成表示检测到的声波的电信号。

膜片类型的MEMS麦克风不适用于一些应用，这是因为麦克风展现出粘性损失以及薄膜挤压阻尼，这两者负面影响声波的检测并且降低麦克风的信噪比（“SNR”）和敏感度。而且，膜片类型的MEMS麦克风易受落在膜片上的颗粒的影响，这可能导致膜片和反电极之间的短路和泄漏路径，所述短路和泄漏路径可能干扰控制电路对声波的正确检测。

另一种类型的MEMS麦克风是基于压电的MEMS麦克风。典型的基于压电的MEMS麦克风利用基于压电效应的换能方法。例如，典型的基于压电的MEMS麦克风包括连接到两个电极的压电本体。压电本体通过声波振动，这引起压电本体变形。根据压电效应，压电本体的变形在电极之间产生净电荷，所述净电荷由控制电路检测并且对应于检测到的声波。

典型的基于压电的MEMS麦克风经受压电本体的压电材料中的固有材料损失。材料损失典型地负面影响压电本体的电阻抗和品质因数，并且还可以改变或者以其他方式负面影响MEMS麦克风的谐振频率，从而导致随时间在性能方面劣化的麦克风。

因此，所需要的是克服已知MEMS麦克风的至少一些缺点的MEMS麦克风。

发明内容

一种MEMS麦克风包括基结构以及具有第一端和第二端的压电谐振器本体。第一端由基结构固定支撑，并且第二端是自由的，使得压电谐振器是从基结构悬臂式的。MEMS麦克风还包括可操作地连接到压电谐振器本体的第一电极和可操作地连接到压电谐振器本体的第二电极。控制器包括至少一个电路，所述至少一个电路可操作地连接到第一和第二电极并且被配置为以压电谐振器本体的剪切谐振频率驱动压电谐振器本体，并检测由声压导致的剪切谐振频率与基线谐振频率的差异。

在MEMS麦克风的一个实施例中，压电谐振器本体形成在平面中，并且控制器被配置为驱动压电谐振器本体在压电谐振器本体的平面中谐振。

在另一个实施例中，配置压电谐振器本体，使得声压使压电谐振器本体至少部分地偏转出平面，从而引起剪切谐振频率与基线谐振频率的差异。

在MEMS麦克风的另外的实施例中，压电谐振器本体和基结构由共同基板整体形成。

在一个实施例中，限定将压电谐振器本体的第二端从基结构分离的声学泄漏路径。

在另一个实施例中，限定具有弓形形状的声学泄漏路径，并且声学泄漏路径围绕在压电谐振器本体周围的近似300度和近似350度之间的弧。

在MEMS麦克风的又一个实施例中，压电谐振器本体由AT切割石英晶体形成。

在另外的实施例中，第一电极覆镀在压电谐振器本体的第一侧上，并且第二电极覆镀在压电谐振器本体的第二相反侧上。