本實用新型涉及一種MEMS麥克風(fēng)，更準(zhǔn)確地說，涉及一種具有泄壓功能的MEMS麥克風(fēng)。

背景技術(shù)：

MEMS(微型機(jī)電系統(tǒng))麥克風(fēng)是基于MEMS技術(shù)制造的麥克風(fēng)，其中的振膜、背極板是MEMS麥克風(fēng)中的重要部件，振膜、背極板構(gòu)成了電容器并集成在硅晶片上，實現(xiàn)聲電的轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)的振膜的制作工藝是在硅基底上做一層氧化層，然后在氧化層上利用沉積的方式制作一層振膜，經(jīng)過摻雜、回火后，蝕刻出所所需的圖形，振膜通過其邊緣的鉚釘點固定在基底上。當(dāng)然，還需要從振膜上引出電極，通過振膜的振動，改變振膜與背極板之間的距離，從而將聲音信號轉(zhuǎn)換為電信號。

當(dāng)MEMS麥克風(fēng)受到機(jī)械沖擊、吹氣、跌落時，其中的MEMS芯片會受到較大的聲壓沖擊，這往往會使振膜受到過大的壓力而導(dǎo)致破裂受損，從而導(dǎo)致整個麥克風(fēng)的失效。為了解決此問題，通常會在振膜上設(shè)置泄壓裝置，通過該泄壓裝置可以緩沖振膜所受到的沖擊。這種結(jié)構(gòu)存在的弊端是：泄壓通道的數(shù)量必須滿足吹氣壓力釋放的下限才能達(dá)到預(yù)期效果，但是在薄膜上開過多的孔洞，勢必會降低薄膜的整體剛性；而且在跌落過程中，過多的孔洞與開槽設(shè)計易使振膜產(chǎn)生破裂，可靠性極差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的一個目的是提供一種MEMS麥克風(fēng)的新技術(shù)方案。

根據(jù)本實用新型的第一方面，提供了一種MEMS麥克風(fēng)，包括具有背腔的襯底，在所述襯底上設(shè)置有由振膜和背極、支撐部構(gòu)成的平板電容器結(jié)構(gòu)；在所述振膜上設(shè)置有泄壓裝置，在所述振膜與背極之間形成了保壓通道，所述振膜上的泄壓裝置構(gòu)成了該保壓通道的入口。

可選地，在所述背極上設(shè)置有主泄壓孔，所述主泄壓孔設(shè)置在背極上相對遠(yuǎn)離泄壓裝置的位置上，所述保壓通道由振膜、背極上位于主泄壓孔、泄壓裝置之間的區(qū)域圍成。

可選地，所述主泄壓孔的孔徑在5-10μm之間。

可選地，所述泄壓裝置位于振膜的中部區(qū)域，所述主泄壓孔分布在背極邊緣的周向上。

可選地，所述泄壓裝置均勻分布在振膜的邊緣位置，所述主泄壓孔設(shè)置在背極的中部區(qū)域。

可選地，所述泄壓裝置、主泄壓孔分別設(shè)置在振膜、背極上相對的兩端。

可選地，在所述背極上除主泄壓孔的位置還設(shè)置有副泄壓孔，且所述副泄壓孔的孔徑小于主泄壓孔。

可選地，所述背極上位于保壓通道區(qū)域的副泄壓孔的孔徑在2.5-5μm之間。

可選地，所述副泄壓孔分布在距離泄壓裝置50μm的范圍內(nèi)。

可選地，所述泄壓裝置為閥瓣結(jié)構(gòu)或者孔結(jié)構(gòu)。

本實用新型的麥克風(fēng)，通過進(jìn)入至保壓通道內(nèi)的氣壓與振膜外界受到的瞬間沖擊力進(jìn)行對抗，來獲得二者之間的動態(tài)平衡，可以很好地緩沖振膜所受到的沖擊力；采用這種結(jié)構(gòu)的泄壓方式，使得不用在振膜上進(jìn)行過多的泄壓設(shè)計，保證了振膜的可靠性。

本實用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有技術(shù)中，通常會在振膜上設(shè)置泄壓裝置，通過該泄壓裝置可以緩沖振膜所受到的沖擊。這種結(jié)構(gòu)存在的弊端是：泄壓通道的數(shù)量必須滿足吹氣壓力釋放的下限才能達(dá)到預(yù)期效果，但是在薄膜上開過多的孔洞，勢必會降低薄膜的整體剛性；而且在跌落過程中，過多的孔洞與開槽設(shè)計易使振膜產(chǎn)生破裂，可靠性極差。因此，本實用新型所要實現(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，故本實用新型是一種新的技術(shù)方案。

通過以下參照附圖對本實用新型的示例性實施例的詳細(xì)描述，本實用新型的其它特征及其優(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實用新型的實施例，并且連同其說明一起用于解釋本實用新型的原理。

圖1是本實用新型麥克風(fēng)第一實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型麥克風(fēng)第二實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本實用新型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(dá)式和數(shù)值不限制本實用新型的范圍。

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，決不作為對本實用新型及其應(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(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(jìn)行進(jìn)一步討論。

參考圖1，本實用新型公開了一種MEMS麥克風(fēng)，包括具有背腔的襯底1，在所述襯底1上設(shè)置有振膜3以及背極5。本實用新型的振膜3、背極5可通過依次沉積的方式形成在襯底1上，所述襯底1可以采用單晶硅材料，所述振膜3、背極5可以采用單晶硅或者多晶硅材料，這種材料的選擇以及沉積的工藝屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，在此不再具體說明。

所述背極5與振膜3構(gòu)成了平板電容器結(jié)構(gòu)，該平板電容器結(jié)構(gòu)例如可以是背極5在上、振膜3在下的方式，也可以是背極5在下、振膜3在上的方式。為了便于描述，現(xiàn)以背極5在上、振膜3在下的平板電容器結(jié)構(gòu)為例來描述本實用新型的技術(shù)方案。

為了實現(xiàn)振膜3與襯底1之間的絕緣，在所述振膜3與襯底1之間連接的位置設(shè)置有絕緣層2，該絕緣層2可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的二氧化硅材料。為了保證背極5與振膜3之間可以構(gòu)成具有一定間隙的平板電容器結(jié)構(gòu)，在所述背極5與振膜3之間還設(shè)置有用于支撐的支撐部4，所述支撐部4在起到支撐背極5的同時，還可以保證背極5與振膜3之間的絕緣。這種電容器的MEMS麥克風(fēng)結(jié)構(gòu)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識，在此不再具體說明。

本實用新型的麥克風(fēng)，在所述振膜3上還設(shè)置有泄壓裝置，當(dāng)受到例如機(jī)械沖擊、吹氣、跌落所帶來的較大聲壓時，該泄壓裝置形成了泄壓路徑，以達(dá)到泄壓的目的。本實用新型的泄壓裝置可以是閥瓣結(jié)構(gòu)30，參考圖1；也可以是孔結(jié)構(gòu)32，參考圖2。通過圖1示出的閥瓣結(jié)構(gòu)30或者圖2示出的孔結(jié)構(gòu)32，可以有效地在振膜3上形成泄壓通道。這種閥瓣結(jié)構(gòu)或者孔結(jié)構(gòu)的泄壓裝置屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識。

本實用新型的麥克風(fēng)，在所述振膜3與背極5之間形成了保壓通道31，所述振膜3上的泄壓裝置則構(gòu)成了該保壓通道31的入口，參考圖1、圖2。所述背極5的邊緣通過支撐部4支撐在振膜3上，當(dāng)麥克風(fēng)受到例如機(jī)械沖擊、吹氣、跌落所帶來的較大聲壓時，該較大的氣流會從泄壓裝置進(jìn)入保壓通道31內(nèi)，由此可在保壓通道31內(nèi)形成一定的壓力，該壓力作用在振膜3的內(nèi)側(cè)，由此可以與振膜3外側(cè)受到的沖擊力達(dá)到動態(tài)平衡，以減小振膜3外側(cè)所承受的瞬間沖擊力。本實用新型的麥克風(fēng)，通過進(jìn)入至保壓通道31內(nèi)的氣壓與振膜外界受到的瞬間沖擊力進(jìn)行對抗，來獲得二者之間的動態(tài)平衡，可以很好地緩沖振膜所受到的沖擊力；采用這種結(jié)構(gòu)的泄壓方式，使得不用在振膜上進(jìn)行過多的泄壓設(shè)計，保證了振膜的可靠性。

以圖1為例，在麥克風(fēng)正常工作的時候，由于振膜3會發(fā)生朝向或者遠(yuǎn)離背極5的彎曲變形，因此，為了提高振膜3的性能，在所述背極5上設(shè)置有主泄壓孔51，該主泄壓孔的孔徑可以設(shè)置在5-10μm之間。通過該主泄壓孔51可以均衡振膜3與背極5之間的氣壓，從而降低振膜3振動時受到的空氣阻尼。

但是該主泄壓孔51構(gòu)成了保壓通道31的出口，這不利于保壓通道31發(fā)揮其本身的作用。為了解決此問題，將主泄壓孔51設(shè)置在背極5上相對遠(yuǎn)離閥瓣結(jié)構(gòu)30的位置上，此時，所述保壓通道31由振膜3、背極5上位于主泄壓孔51、閥瓣結(jié)構(gòu)30之間的區(qū)域圍成。

當(dāng)外界的氣流經(jīng)過閥瓣結(jié)構(gòu)30進(jìn)入到振膜3與背極5之間的位置后，需要經(jīng)過一段較長的路徑才能從主泄壓孔51出去。因此，在氣流沿主泄壓孔51泄露之前，位于主泄壓孔51與閥瓣結(jié)構(gòu)30之間的保壓通道31依然可以發(fā)揮其保壓的作用，使得進(jìn)入至保壓通道31的氣流依然可以與振膜3外側(cè)受到的較大沖擊力進(jìn)行抗衡。

在本實用新型一個具體的實施方式中，參考圖1，所述閥瓣結(jié)構(gòu)30可以位于振膜3的中部區(qū)域，所述主泄壓孔51可以設(shè)置有多個，均勻分布在背極5邊緣的周向上。在本實用新型另一具體的實施方式中，所述閥瓣結(jié)構(gòu)30設(shè)置有多個，均勻分布在振膜3的邊緣位置，所述主泄壓孔51則設(shè)置在背極5的中部區(qū)域。還可以是，所述閥瓣結(jié)構(gòu)30、主泄壓孔51分別設(shè)置在振膜3、背極5上相對的兩端；例如所述閥瓣結(jié)構(gòu)30分布在振膜3的左側(cè)，而主泄壓孔51則設(shè)置在背極5的右側(cè)位置，使得所述保壓通道31的路徑長。

為了可以進(jìn)一步降低振膜工作時所受到的空氣阻尼，通常會在整個背極5上設(shè)置泄壓孔，但是這些泄壓孔的存在則不利于保壓通道的保壓功能，也就是說經(jīng)過閥瓣結(jié)構(gòu)的氣流會快速通過這些泄壓孔泄露出去。為了解決此問題，本實用新型的麥克風(fēng)，在所述背極5上除主泄壓孔51的位置還設(shè)置有副泄壓孔50，且所述副泄壓孔50的孔徑小于主泄壓孔51。該副泄壓孔50需要被配置為即不影響跌落時保壓通道31的保壓功能，也不影響麥克風(fēng)振動工作時背極與振膜之間的均壓效果。

例如，所述背極上位于保壓通道區(qū)域的副泄壓孔的孔徑在2.5-5μm之間。所述副泄壓孔50可以設(shè)置在背極5上位于主泄壓孔51、閥瓣結(jié)構(gòu)30之間的位置上，由于副泄壓孔50的孔徑小，使得進(jìn)入到保壓通道31內(nèi)的氣壓不會很快地經(jīng)過副泄壓孔50泄露出去，因此依然可以使保壓通道31發(fā)揮其保壓的功能。

副泄壓孔50過大的孔徑不利于保壓通道31的保壓，過小的孔徑則不利于振膜與背極之間的均壓效果，影響振膜的性能。而且，副泄壓孔50分布在背極5上的面積過大、主泄壓孔分布的過小，也影響振膜正常工作時的性能。在本實用新型一個具體的實施方式中，所述副泄壓孔50分布在距離所述閥瓣結(jié)構(gòu)50μm的范圍內(nèi)。當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以選擇合適孔徑、合適數(shù)量的主泄壓孔、副泄壓孔，以及選擇主泄壓孔、副泄壓孔與泄壓裝置之間的分布位置，以滿足設(shè)計的需求。

雖然已經(jīng)通過例子對本實用新型的一些特定實施例進(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，而不是為了限制本實用新型的范圍。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可在不脫離本實用新型的范圍和精神的情況下，對以上實施例進(jìn)行修改。本實用新型的范圍由所附權(quán)利要求來限定。