振膜及麦克风的制作方法

本发明实施例涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种振膜及麦克风。

背景技术：

随着无线通讯的发展，全球移动电话用户越来越多。人们对通话质量的要求越来越高。目前应用较多的是微电机系统麦克风(microelectromechanicalsystemmicrophone，mems)。

mems硅麦克风采用电容式的原理，由一个振膜和麦克风中的背板之间形成电容结构。当振膜感受到外部的音频声压信号后，振膜与背板之间的距离改变，改变电容容量以及电压，再通过后续cmos放大器将电容变化转化为电压信号的变化并进行输出。

现有技术麦克风中的振膜的结构设计，并不能很好提高其可靠性、灵敏度和良率。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供了一种振膜及麦克风，提高了振膜及麦克风的灵敏度，降低了生产过程中，热应力对振膜的影响，提高了mems麦克风的良率以及可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种振膜，包括：

主振动部、多个弧形附振动部、多个弧形悬空开口以及连接部；

所述弧形附振动部设置在所述主振动部和所述连接部之间，所述弧形悬空开口设置在所述弧形附振动部与所述主振动部之间，所述弧形悬空开口与所述弧形附振动部一一对应设置，所述弧形悬空开口包裹所述弧形附振动部的弧形边缘；

所述连接部包括外边缘和内边缘，所述外边缘为所述振膜的边缘，所述弧形悬空开口的两个端点延伸到所述内边缘上；

所述振膜为中心对称图形，任意相邻两个所述弧形悬空开口的两个端点连线的中点与所述振膜的对称中心之间的连线的夹角相同。

可选地，所述振膜为圆形，所述连接部为与所述振膜同心的圆环。

可选地，所述弧形附振动部的数目为n个，所述夹角为n为大于或等于2，小于或等于8的整数。

可选地，所述振膜为正多边形，且每条边上分布相等数量的所述弧形附振动部。

可选地，所述悬空开口包括两条弧度相同的平滑弧线，以及所述两条弧度相同的平滑弧线之间的间隙；

弧长较小的所述平滑弧线与对应的所述弧形附振动部的弧形边缘重合。

可选地，所述间隙的宽度范围为大于或等于0.5微米，小于或等于2微米。

可选地，所述平滑弧线为正圆的一部分或者椭圆的一部分。

可选地，所述平滑弧线为半圆、优弧或者劣弧中的任意一种。

第二方面，本发明实施例提供了一种麦克风，包括：

包括麦克风芯片、asic电路芯片、基座和金属保护壳；

所述麦克风芯片和所述asic电路芯片固定在所述基座上，所述麦克风芯片和所述asic电路芯片之间电连接；

所述麦克风芯片包括如上述技术方案中任意一项所述的振膜。

可选地，所述麦克风芯片包括半导体基片；

形成在所述半导体基片上的第一绝缘层；

形成在所述第一绝缘层上的振膜；

形成在所述振膜上的带有过孔的第二绝缘层，形成在所述过孔内的第一金属电极，所述第一金属电极的第一表面与所述振膜直接接触，所述第一金属电极的第二表面低于所述第二绝缘层的表面；

形成在所述第二绝缘层上的背极板；

形成在所述背极板上的第二金属电极。

本发明实施例提供了一种振膜及麦克风，采用的振膜被分割成多个部分，主振动部在声压的作用下作独立往复运动，弧形悬空开口的存在可以使得主振动部的硬度降低，振动的振幅更大，灵敏度会更高，同时提高了麦克风的灵敏度。弧形悬空开口没有任何拐角，减小了应力集中，避免了振膜在受到高气压冲击，或者跌落触底的瞬间，因振膜形变所产生的机械应力可以均匀分布在弧形悬空开口边缘，避免了应力集中，降低了振膜破裂的可能性，提高了mems麦克风抗震抗压的可靠性。振膜为中心对称图形，任意相邻两个弧形悬空开口的两个端点连线的中点与振膜的对称中心之间的连线的夹角相同，使得弧形悬空开口在振膜上的对称设计，使得振膜承受的应力分布均匀，降低了生产过程中，热应力对振膜的影响，提高了产品的良率。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种振膜的结构示意图；

图2为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；

图3为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；

图4为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；

图5为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；

图6为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；

图7为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图

图8为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；

图9为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；

图10为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；

图11为本发明实施例二提供的一种麦克风的结构示意图；

图12为本发明实施例二提供的又一种麦克风的结构示意图；

图13为本发明实施例二提供的一种麦克风芯片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种振膜的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；图3为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；图4为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；图5为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；图6为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；图7为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；图8为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；图9为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图；图10为本发明实施例一提供的又一种振膜的结构示意图。

本发明实施例提供了一种振膜1，本发明实施例以图1示出的振膜1为例进行说明，振膜1包括：主振动部2、多个弧形附振动部3、多个弧形悬空开口4以及连接部5；图1示出的振膜1的形状为圆形，连接部5为与振膜1同心的圆环。弧形附振动部3设置在主振动部2和连接部5之间，弧形悬空开口4设置在弧形附振动部3与主振动部2之间，弧形悬空开口4与弧形附振动部3一一对应设置，弧形悬空开口4包裹弧形附振动部3的弧形边缘；连接部5包括外边缘50和内边缘51，连接部5外边的实线为外边缘50，虚线部分为内边缘51，外边缘50为振膜1的边缘，弧形悬空开口4的两个端点延伸到内边缘51上(即a1、a2以及b1和b2在内边缘51上)；振膜1为中心对称图形，对称中心为o，任意相邻两个弧形悬空开口4的两个端点连线的中点与振膜1的对称中心之间的连线的夹角相同。即点c、d、e和f分别为弧形悬空开口4的两个端点连线的中点，且∠cod＝∠doe＝∠eof＝∠cof。

本发明实施例提供了一种振膜1，整个振膜1被分割成多个部分，主振动部2在声压的作用下作独立往复运动，弧形悬空开口4的存在可以使得主振动部2的硬度降低，振动的振幅更大，灵敏度会更高。弧形悬空开口4没有任何拐角，减小了应力集中，避免了振膜在受到高气压冲击，或者跌落触底的瞬间，振膜1形变所产生的机械应力可以均匀分布在弧形悬空开口4边缘，避免了应力集中，降低了振膜1破裂的可能性。振膜1为中心对称图形，任意相邻两个弧形悬空开口4的两个端点连线的中点与振膜1的对称中心之间的连线的夹角相同，使得弧形悬空开口4在振膜1上的对称设计，使得振膜1承受的应力分布均匀，降低了弧形悬空开口4在生产过程中，热应力对振膜1的影响，提高了产品的良率。

可选地，本发明实施例限定了振膜为中心对称图形，但是对于具体的形状并不做限定。图1示例性地示出振膜的形状可以为圆形，连接部为与振膜同心的圆环。振膜的形状也可以为振膜为正多边形，且每条边上分布相等数量的弧形附振动部，示例性地，图2示出的振膜1为正六边形，每条边上分布了1个弧形附振动部3。

可选地，图1示例性地示出了弧形附振动部的数量为4个，但是本发明实施例对于弧形附振动部的个数并不做具体限定，相关从业人员可以根据需要的振幅大小以及振膜的实际尺寸自行设定数量。当弧形附振动部的数目为n个，夹角为n为大于或等于2，小于或等于8的整数。参见图3-图8，示例性地，图中分别示出了n为2、3、5、6、7以及8的情况。弧形附振动部3的数目越多，每个弧形附振动部3的面积，相关技术人员可以根据对振膜1灵敏度的要求，适当的减小弧形附振动部3的面积或者弧形悬空开口4的两条弧度相同的平滑弧线之间的间隙l。

可选地，参见图1，弧形悬空开口4包括两条弧度相同的平滑弧线41和42，以及两条弧度相同的平滑弧线之间的间隙l；弧长较小的平滑弧线41与对应的弧形附振动部3的弧形边缘重合。

可选地，间隙l的宽度范围为大于或等于0.5微米，小于或等于2微米。间隙的存在降低了振膜的硬度。使得主振动部振幅加大。但是间隙太大的话，尤其是在频率较低的情况下，不能提供足够的振幅。

可选地，平滑弧线41和42为正圆的一部分或者椭圆的一部分。参见图9和图10，在图9中，平滑弧线41和42为劣弧，弧形附振动部3的面积小于1/2的正圆的面积，在图10中，平滑弧线41和42为优弧，弧形附振动部3的面积大于1/2的正圆的面积，在图1示出的振膜中，平滑弧线41和42为半圆，弧形附振动部3的面积等于1/2的正圆的面积。同理，当平滑弧线为椭圆时，平滑弧线可以为椭圆的1/2，还可以是小于或大于1/2的椭圆。因为主振动部2在声压的作用下作独立往复运动，弧形悬空开口4的存在可以使得主振动部2的硬度降低，振动的振幅更大，灵敏度会更高。相关技术人员可以根据麦克风对于振膜灵敏度的需求，自行选择平滑弧线的形状以及长短，相应地弧形附振动部面积和形状也随之变化。

实施例二

图11为本发明实施例二提供的一种麦克风的结构示意图；图12为本发明实施例二提供的又一种麦克风的结构示意图；图13为本发明实施例二提供的一种麦克风芯片的结构示意图。

基于同一构思发明，在上述实施例的基础上，本发明实施例提供了一种麦克风，参见图11和图12，包括：包括麦克风芯片6、asic电路芯片7、基座8和金属保护壳9。麦克风芯片6和asic电路芯片7固定在基座8上，麦克风芯片6和asic电路芯片7之间电连接。麦克风芯片6包括上述实施例中的技术方案中任一所述的振膜1。需要说明的是，图11示出的麦克风为背进音麦克风，进音口a在麦克风基座上。图12示出的麦克风为前进音麦克风，进音口b在金属保护壳9上。这两种结构的麦克风都可以采用上述实施例提到的振膜1。

可选地，麦克风芯片6包括半导体基片10。形成在半导体基片10上的第一绝缘层11。形成在第一绝缘层11上的振膜1。形成在振膜1上的带有过孔12的第二绝缘层13，形成在过孔12内的第一金属电极14，第一金属电极14的第一表面141与振膜1直接接触，第一金属电极14的第二表面142低于第二绝缘层13的表面131。形成在第二绝缘层13上的背极板15，示例性地，背极板15上分布着多个声学孔17。形成在背极板15上的第二金属电极16。

在本发明实施例中，麦克风中的麦克风芯片6由一个振膜1和背极板15之间形成电容结构。当振膜1感受到外部的音频声压信号后(音频声压信号从图11中的a背进音口或者图12中b前进音口进入麦克风)，振膜1与背极板之间的距离改变，改变电容容量以及电压，再通过asic电路芯片7将电容变化转化为电压信号的变化并进行输出。

本发明实施例提供了一种麦克风，采用的振膜被分割成多个部分，主振动部在声压的作用下作独立往复运动，弧形悬空开口的存在可以使得主振动部的硬度降低，振动的振幅更大，灵敏度会更高，同时提高了麦克风的灵敏度。弧形悬空开口没有任何拐角，减小了应力集中，避免了振膜在受到高气压冲击，或者跌落触底的瞬间，因振膜形变所产生的机械应力可以均匀分布在弧形悬空开口边缘，避免了应力集中，降低了振膜破裂的可能性，提高了mems麦克风抗震抗压的可靠性。振膜为中心对称图形，任意相邻两个弧形悬空开口的两个端点连线的中点与振膜的对称中心之间的连线的夹角相同，使得弧形悬空开口在振膜上的对称设计，使得振膜承受的应力分布均匀，降低了生产过程中，热应力对振膜的影响，提高了产品的良率。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。