CN103702269A - Mems麦克风 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种MEMS麦克风，包括基底以及设于基底上的电容系统，电容系统包括振膜以及分别设置在振膜两侧的第一背板和第二背板。振膜分别与第一背板以及第二背板形成第一绝缘间隙和第二绝缘间隙，该MEMS麦克风还包括分别位于第一绝缘间隙和第二绝缘间隙内的第一绝缘支撑件和第二绝缘支撑件。第一绝缘支撑件在沿第一背板指向第二背板方向上的长度为第一绝缘间隙在同方向上的宽度的1/3至2/3；第二绝缘支撑件在沿第一背板指向第二背板方向上的长度为第二绝缘间隙在同方向上的宽度的1/3至2/3。第一绝缘支撑件和第二绝缘支撑件能够起到限制振膜振幅的作用，因此能够防止MEMS麦克风在高声压工作状态下，振膜出现的损坏。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种麦克风，尤其涉及一种MEMS麦克风。
【背景技术】
MEMS麦克风是一种用微机械加工技术制作出来的电能换声器，其具有体积小、频响特性好、噪声低等特点。随着电子设备的小巧化、薄型化发展，MEMS麦克风被越来越广泛地运用到这些设备上。
相关技术中的MEMS麦克风包括硅基底以及由振膜和背板组成的平板电容，振膜与背板相对并相隔一定距离。振膜在声波的作用下产生振动，导致振膜和背板之间的距离发生变化，导致平板电容的电容发生改变，从而将声波信号转化为了电信号。MEMS麦克风在通电工作的过程中，振膜容易出现由于高声压导致的破裂问题。
因此，有必要提供一种新型的MEMS麦克风。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种具有高声压保护的MEMS麦克风。
本发明的技术方案如下：一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底以及设于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括振膜以及与所述振膜相对且分别设置在所述振膜两侧的第一背板和第二背板，所述第一背板与所述振膜以及第二背板与所述振膜分隔一定距离并分别形成第一绝缘间隙和第二绝缘间隙，
该MEMS麦克风还包括分别位于所述第一绝缘间隙和第二绝缘间隙内的第一绝缘支撑件和第二绝缘支撑件，所述第一绝缘支撑件与所述第一背板或振膜相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二背板或振膜相连；
所述第一绝缘支撑件在沿所述第一背板指向所述第二背板方向上的长度为所述第一绝缘间隙在同方向上的宽度的1/3至2/3；所述第二绝缘支撑件在沿所述第一背板指向所述第二背板方向上的长度为所述第二绝缘间隙在同方向上的宽度的1/3至2/3。
优选的，所述第一绝缘支撑件与所述第一背板相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二背板相连。
优选的，所述第一绝缘支撑件与所述第一背板朝相连，所述第二绝缘支撑件与所述振膜相连。
优选的，所述第一绝缘支撑件与所述振膜相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二背板相连。
优选的，所述第一绝缘支撑件与所述振膜相连，所述第二绝缘支撑件与所述振膜相连。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案为：构造一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底以及设于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括背板以及与所述背板相对且分别设置在所述背板两侧的第一振膜和第二振膜，所述第一振膜与所述背板以及第二振膜与所述背板分隔一定距离并分别形成第一绝缘间隙和第二绝缘间隙，
该MEMS麦克风还包括分别位于所述第一绝缘间隙和第二绝缘间隙内的第一绝缘支撑件和第二绝缘支撑件，所述第一绝缘支撑件与所述第一振膜或背板相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二振膜或背板相连；
所述第一绝缘支撑件在沿所述第一振膜指向所述第二振膜方向上的长度为所述第一绝缘间隙在同方向上的宽度的1/3至2/3；所述第二绝缘支撑件在沿所述第一振膜指向所述第二振膜方向上的长度为所述第二绝缘间隙在同方向上的宽度的1/3至2/3。
优选的，所述第一绝缘支撑件与所述第一振膜相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二振膜相连。
优选的，所述第一绝缘支撑件与所述第一振膜相连，所述第二绝缘支撑件与所述背板相连。
优选的，所述第一绝缘支撑件与所述背板相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二振膜相连。
优选的所述第一绝缘支撑件与所述背板相连，所述第二绝缘间隙与所述背板相连。
本发明的有益效果在于：第一绝缘支撑件和第二绝缘支撑件能够起到限制振膜振幅的作用，因此能够防止MEMS麦克风在高声压工作状态下，振膜出现的损坏。
【附图说明】
图1为本发明一种MEMS麦克风第一实施例的结构示意图；
图2为本发明一种MEMS麦克风第二实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种MEMS麦克风100包括基板101以及设置在基板101上的电容单元103。基底101由半导体材料制成，例如硅，其具有贯穿的背腔102，基底101的上表面上设有绝缘层112。电容单元103与该绝缘层112相连。
电容单元103包括振膜104以及与振膜104相对且设置在振膜104两侧的第一背板105和第二背板106。第一背板105与振膜104之间、以及第二背板106与振膜104之间均设有绝缘件107。绝缘件107将第一背板105与振膜104、以及第二背板106与振膜104分隔一定距离并分别形成第一绝缘间隙108和第二绝缘间隙109。第一背板105上和第二背板106上均设有若干个通孔114。在MEMS麦克风通电工作时，第一背板105与振膜104、第二背板106与振膜104会带上极性相反的电荷，从而形成电容，当振膜104在声波的作用下产生振动，振膜104与第一背板105和第二背板106之间的距离会发生变化，从而导致电容系统的电容发生改变，进而将声波信号转化为了电信号，实现麦克风的相应功能。
该MEMS麦克风100还包括分别位于第一绝缘间隙108内的第一绝缘支撑件110以及位于第二绝缘间隙109内的第二绝缘支撑件113。在本实施例中，第一绝缘支撑件110与第一背板105朝向第一绝缘间隙108的表面相连，第二绝缘支撑件113与第二背板106朝向第二绝缘间隙109的表面相连。而且，第一绝缘支撑件110在沿第一背板105指向第二背板106方向上的长度d1为第一绝缘间隙在同方向上的宽度D1的2/3，第二绝缘支撑件113在沿第一背板105指向第二背板106方向上的长度l为第二绝缘间隙109在同方向上宽度L的2/3，在这个构造下，第一绝缘支撑件110与第二绝缘支撑件113能够起到最佳的高声压保护效果。如果定义第一绝缘支撑件110与第一背板105相连的一端为固定端，另一端为自由端；定义第二绝缘支撑件113与第二背板106相连的一端为固定端，另一端为自由端，那么在这种情况下，振膜104只能在第一绝缘支撑件110与第二绝缘支撑件113的自由端之间的空隙内振动，因此就避免了高声压下，由于振膜振幅过大导致的损坏。
可以理解的是，第一绝缘支撑件110与第二绝缘支撑件113还可以有其他三种设置方式，分别是：
1）第一绝缘支撑件110设置在第一背板105朝向第一绝缘间隙108的表面，第二绝缘支撑件113设置在振膜104朝向第二绝缘间隙109的表面；
2）第一绝缘支撑件110设置在振膜104朝向第一绝缘间隙108的表面，第二绝缘支撑件113设置在第二背板106朝向第二绝缘间隙109的表面；
3）第一绝缘支撑件110设置在振膜104朝向第一绝缘间隙108的表面，第二绝缘支撑件113设置在振膜104朝向第二绝缘间隙109的表面。
此外，作为一种优选实施例，为了防止振膜104在振动过程中与第一背板105或第二背板106吸附，还在第一背板105朝向第一绝缘间隙108的表面、以及第二背板106朝向第二绝缘间隙109的表面上设置了若干个绝缘凸起111。
第二实施例：
如图2所示，一种MEMS麦克风200包括基板201以及设置在基板201上的电容单元203。基底201由半导体材料制成，例如硅，其具有贯穿的背腔202，基底201的上表面上设有绝缘层214。电容单元203与该绝缘层214相连。
电容单元203包括背板204以及与背板204相对且设置在背板204两侧的第一振膜205和第二振膜206。第一振膜205与背板204之间、以及第二振膜206与背板204之间均设有绝缘件207。绝缘件207将第一振膜05与背板204、以及第二振膜206与背板204分隔一定距离并分别形成第一绝缘间隙208和第二绝缘间隙209。背板204上均设有若干个通孔114。在MEMS麦克风通电工作时，第一振膜205与背板204、第二振膜206与背板204会带上极性相反的电荷，从而形成电容，当第一振膜205和第二振膜206在声波的作用下产生振动，第一振膜205与背板204、以及第二振膜206与背板204之间的距离会发生变化，从而导致电容系统的电容发生改变，进而将声波信号转化为了电信号，实现麦克风的相应功能。
该MEMS麦克风200还包括分别位于第一绝缘间隙208内的第一绝缘支撑件210以及位于第二绝缘间隙209内的第二绝缘支撑件211。在本实施例中，第一绝缘支撑件210与第一振膜205朝向第一绝缘间隙208的表面相连，第二绝缘支撑件211与第二振膜206朝向第二绝缘间隙209的表面相连。而且，第一绝缘支撑件210在沿第一振膜205指向第二振膜206方向上的长度d2为第一绝缘间隙在同方向上的宽度D2的2/3，第二绝缘支撑件211在沿第一振膜205指向第二振膜206方向上的长度r为第二绝缘间隙209在同方向上宽度R的2/3，在这个构造下，第一绝缘支撑件210与第二绝缘支撑件211能够起到最佳的高声压保护效果。MEMS麦克风200通电工作时，第一振膜205和第二振膜206都会产生振动，第一振膜205和第二振膜206振动时，第一绝缘支撑件210和第二绝缘支撑件211都会与背板204接触，由于第一绝缘支撑件210和第二绝缘支撑件211的存在，第一振膜205和第二振膜206的振幅被限制了，因此能够防止振膜在高声压工作状态下出现的损坏。
可以理解的是，第一绝缘支撑件210与第二绝缘支撑件211还可以有其他三种设置方式，分别是：
1）第一绝缘支撑件210设置在第一振膜205朝向第一绝缘间隙208的表面，第二绝缘支撑件211设置在背板204朝向第二绝缘间隙109的表面；
2）第一绝缘支撑件210设置在背板204朝向第一绝缘间隙208的表面，第二绝缘支撑件211设置在背板204朝向第二绝缘间隙209的表面；
3）第一绝缘支撑件110设置在背板204朝向第一绝缘间隙208的表面，第二绝缘支撑件211设置在第二振膜206朝向第二绝缘间隙209的表面。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底以及设于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括振膜以及与所述振膜相对且分别设置在所述振膜两侧的第一背板和第二背板，所述第一背板与所述振膜以及第二背板与所述振膜分隔一定距离并分别形成第一绝缘间隙和第二绝缘间隙，其特征在于：
该MEMS麦克风还包括分别位于所述第一绝缘间隙和第二绝缘间隙内的第一绝缘支撑件和第二绝缘支撑件，所述第一绝缘支撑件与所述第一背板或振膜相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二背板或振膜相连；
所述第一绝缘支撑件在沿所述第一背板指向所述第二背板方向上的长度为所述第一绝缘间隙在同方向上的宽度的1/3至2/3；所述第二绝缘支撑件在沿所述第一背板指向所述第二背板方向上的长度为所述第二绝缘间隙在同方向上的宽度的1/3至2/3。
2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一绝缘支撑件与所述第一背板相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二背板相连。
3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一绝缘支撑件与所述第一背板相连，所述第二绝缘支撑件与所述振膜相连。
4.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一绝缘支撑件与所述振膜相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二背板相连。
5.根据权利要求1所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一绝缘支撑件与所述振膜相连，所述第二绝缘支撑件与所述振膜相连。
6.一种MEMS麦克风，包括具有背腔的基底以及设于所述基底上的电容系统，所述电容系统包括背板以及与所述背板相对且分别设置在所述背板两侧的第一振膜和第二振膜，所述第一振膜与所述背板以及第二振膜与所述背板分隔一定距离并分别形成第一绝缘间隙和第二绝缘间隙，其特征在于：
该MEMS麦克风还包括分别位于所述第一绝缘间隙和第二绝缘间隙内的第一绝缘支撑件和第二绝缘支撑件，所述第一绝缘支撑件与所述第一振膜或背板相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二振膜或背板相连；
所述第一绝缘支撑件在沿所述第一振膜指向所述第二振膜方向上的长度为所述第一绝缘间隙在同方向上的宽度的1/3至2/3；所述第二绝缘支撑件在沿所述第一振膜指向所述第二振膜方向上的长度为所述第二绝缘间隙在同方向上的宽度的1/3至2/3。
7.根据权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一绝缘支撑件与所述第一振膜相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二振膜相连。
8.根据权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一绝缘支撑件与所述第一振膜相连，所述第二绝缘支撑件与所述背板相连。
9.根据权利要求6所述的MEM麦克风，其特征在于，所述第一绝缘支撑件与所述背板相连，所述第二绝缘支撑件与所述第二振膜相连。
10.根据权利要求6所述的MEMS麦克风，其特征在于，所述第一绝缘支撑件与所述背板相连，所述第二绝缘间隙与所述背板相连。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20140402 |