CN217428355U - 一种麦克风组件及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种麦克风组件及电子设备，其中，所述麦克风组件包括基底、第一振膜、第二振膜、以及背极板，所述基底的厚度方向上，所述背极板位于所述第一振膜与所述第二振膜之间，其中，所述第一振膜和所述第二振膜通过所述支撑结构相联接，使得所述第一振膜与所述第二振膜之间产生联动作用，在入射在所述第一振膜或者所述第二振膜一侧上的声能的作用下，使得所述第一振膜和所述第二振膜整体朝着或者背离所述背腔的方向移动，从而导致所述第一振膜和所述背极板之间的距离发生变化，以及所述第二振膜和所述背极板之间的距离同时发生变化。本实用新型所提供的技术方案能够提高麦克风组件的信噪比。

Description

一种麦克风组件及电子设备

技术领域

本实用新型涉及麦克风技术领域，更为具体的说涉及一种麦克风组件及电子设备。

背景技术

麦克风是一种将声压信号最终转换为电信号的压力传感器，使用微机电工艺技术制造的小型麦克风称为MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)麦克风或微麦克风。MEMS麦克风芯片一般包括衬底、振膜以及背极板。其中的振膜、背极板是MEMS麦克风芯片中的重要部件，振膜、背极板平行且间隔设置，两者构成平板电容的两个电极板，振膜用于在声波的作用下振动，导致背极板和振膜之间的相对距离发生变化，从而使得平板电容的电容值发生变化，电容值的变化经外围电路转化成电信号，实现声电的转换。

现有的MEMS麦克风大多数是由一个感应振膜以及一个刚性背极板组成，这种麦克风的线性度较低，谐波失真较大。随着MEMS麦克风应用场景的扩展(例如利用手机唱歌的应用场景等)，用户对MEMS麦克风的语音质量的要求越来越高。因此，需要对现有技术进行改进。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种麦克风组件及电子设备。

本实用新型的目的采用以下技术方案实现：

根据本实用新型的一方面，提供一种麦克风组件，包括：基底、第一振膜、第二振膜、以及背极板，在所述基底的厚度方向上，所述背极板位于所述第一振膜与所述第二振膜之间；所述基底具有在其厚度方向上贯通的背腔，并且在所述基底靠近所述第二振膜的一侧上设置有用于支撑所述第二振膜的第一支撑体，所述第二振膜的远离所述背腔的一侧上设置有用于支撑所述背极板的第二支撑体，所述背极板的远离所述第二振膜的一侧上设有用于支撑所述第一振膜的第三支撑体；其中，所述背极板上设置有在厚度方向上贯穿所述背极板的至少一个背极板通孔，所述第一振膜和所述第二振膜之间设置有至少一个支撑结构，所述支撑结构穿设于所述至少一个背极板通孔之中，所述第一振膜和所述第二振膜通过所述支撑结构相联接。

可选地，所述第一振膜上设置有至少一个第一振膜通孔，所述至少一个第一振膜通孔在厚度方向上贯通所述第一振膜。

可选地，所述第一支撑体位于所述基底的边缘，使得所述第二振膜的中部区域悬空于所述背腔的上方；所述第二支撑体位于所述第二振膜的边缘，使得所述背极板的中部区域悬空于所述第二振膜的上方，所述第二振膜与所述背极板形成第一可变电容；所述第三支撑体位于所述背极板的边缘，使得所述第一振膜的中部区域悬空于所述背极板的上方，所述背极板与所述第一振膜形成第二可变电容。

可选地，所述第一振膜的部分区域构成第一电极，所述第一振膜具有至少一个第一镂空区域，并且所述第一镂空区域环绕所述第一电极；所述背极板的部分区域构成第二电极；所述第二振膜的部分区域构成第三电极；其中，在所述基底的厚度方向上，所述第一电极、所述第二电极、以及所述第三电极三者的投影交叠。

可选地，所述至少一个第一振膜通孔位于所述第一电极所在区域内。

可选地，所述第一振膜的所述第一镂空区域之外的部分构成支持部，并且所述第一镂空区域内设置有至少一个横梁，所述至少一个横梁将所述第一电极与所述支持部固定连接。

可选地，所述至少一个横梁中的至少一个包含导电介质，以传输所述第一电极与外部电路之间的电信号。

可选地，所述支撑结构由氮化硅、氧化硅以及氮化硅和氧化硅的复合材料中的其中一种构成。

进一步地，所述第二振膜上设置有至少一个第二振膜通孔。

可选地，所述第二振膜通孔的数量小于或者等于10个。

进一步地，所述第一振膜通孔的数量级与所述背极板通孔的数量级相同。

可选地，所述第一振膜通孔的数量以及所述背极板通孔的数量均大于或等于100。

可选地，在所述基底的厚度方向上，所述第一振膜远离所述背极板的一侧设置有用于保护所述第一振膜的防尘结构。

可选地，所述第一振膜远离所述背极板的一侧上设置有用于支撑所述防尘结构的第四支撑体；所述第四支撑体位于所述第一振膜的边缘，以使所述防尘结构悬空于所述第一振膜的上方。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种电子设备，所述电子设备包括上述的任意实施例所述的麦克风组件。

本实用新型所提供的麦克风组件及电子设备旨在将所述第一振膜和所述第二振膜通过所述支撑结构相联接，使得所述第一振膜与所述第二振膜之间产生联动作用，在入射在所述第一振膜或者所述第二振膜一侧上的声能的作用下，使得所述第一振膜和所述第二振膜整体朝着或者背离所述背腔的方向移动，从而导致所述第一振膜和所述背极板之间的距离发生变化，以及所述第二振膜和所述背极板之间的距离同时发生变化，从而提高了麦克风组件的信噪比。

进一步地，本实用新型所提供的麦克风组件及电子设备实现了单背极板的差分电容方案，并且提升了麦克风组件的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施方式。

图1是根据本实用新型的一实施例提供的一种麦克风组件的立体示意图；

图2是图1中的麦克风组件的剖面结构示意图；

图3是图1中的第一振膜的部分俯视结构示意图；

图4是图3中的A处的放大结构示意图；

图5是图1中的背极板的部分俯视结构示意图；

图6是图1中的第二振膜的部分俯视结构示意图；

图7是根据本实用新型的另一实施例提供的一种麦克风组件的立体示意图。

具体实施方式

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型实施例提供了一种麦克风组件，是MEMS麦克风的核心部件，能够应用于具有声音采集功能的电子设备中，比如智能手机、平板电脑、录音笔、助听器、车载设备等。本实用新型实施例不限于上述应用场景。

实施例一

图1是根据本实用新型的一实施例提供的一种麦克风组件的立体示意图，图2是图1中的麦克风组件的剖面结构示意图。

请参阅图1-图2所示，本实用新型实施例提供了一种麦克风组件1000包括基底100、第一振膜400、第二振膜200、以及背极板300，在所述基底100的厚度方向上，所述背极板300位于所述第一振膜400与所述第二振膜200之间；所述基底100具有在其厚度方向上贯通的背腔101，并且在所述基底100靠近所述第二振膜200的一侧上设置有用于支撑所述第二振膜200的第一支撑体110，所述第二振膜200的远离所述背腔101的一侧上设置有用于支撑所述背极板300的第二支撑体120，所述背极板300的远离所述第二振膜200的一侧上设有用于支撑所述第一振膜400的第三支撑体130；其中，所述背极板300上设置有在厚度方向上贯穿所述背极板300的至少一个背极板通孔312，所述第一振膜400和所述第二振膜200之间设置有至少一个支撑结构600，所述支撑结构600穿设于所述至少一个背极板通孔312之中，所述第一振膜400和所述第二振膜200通过所述支撑结构600相联接。

具体地，所述第一支撑体110支撑于基底100和第二振膜200之间，用于电性隔绝所述第二振膜200与所述基底100，并为所述第二振膜200提供支撑。所述第二支撑体120支撑于第二振膜200与背极板300之间，用于电性隔绝所述背极板300与所述第二振膜200，并为所述背极板300提供支撑，使得所述第二振膜200和所述背极板300之间相对且间隔设置，以使得所述第二振膜200与所述背极板300之间形成供所述第二振膜200振动的第二振荡声腔。所述第三支撑体130支撑于第一振膜400与背极板300之间，用于电性隔绝所述背极板300与所述第一振膜400，并为所述第一振膜400提供支撑，使得所述第一振膜400和所述背极板300之间相对且间隔设置，以使得所述第一振膜400与所述背极板300之间形成供所述第一振膜400振动的第一振荡声腔。

示例性地，所述第一支撑体110位于所述基底的边缘，使得所述第二振膜200的中部区域悬空于所述背腔101的上方；所述第二支撑体120位于所述第二振膜200的边缘，使得所述背极板300的中部区域悬空于所述第二振膜200的上方，所述第二振膜200与所述背极板300形成第一可变电容；所述第三支撑体130位于所述背极板300的边缘，使得所述第一振膜400的中部区域悬空于所述背极板300的上方，所述背极板300与所述第一振膜400形成第二可变电容。

具体地，所述第一支撑体110、所述第二支撑体120、以及所述第三支撑体130均为绝缘支撑体，例如可为氧化硅或者氮化硅等。所述第一支撑体110、所述第二支撑体120、以及所述第三支撑体130的厚度均在2～3um之间，例如，所述第一支撑体110、所述第二支撑体120、以及所述第三支撑体130的厚度均在2.5um附近。

本实用新型实施例将所述第一振膜400联接至所述第二振膜200上，以便使所述第一振膜400和所述第二振膜200产生联动的作用，即所述第一振膜400和所述第二振膜200的移动方向保持协调一致；可选地，所述支撑结构600为支撑柱，所述第一振膜400和所述第二振膜200可以使用在振膜之间延伸的至少一个支撑柱来进行联接。本实用新型中有关支撑结构600的数量可以为1个或者多个。所述支撑结构由氮化硅、氧化硅以及氮化硅和氧化硅的复合材料中的其中一种构成。

本实用新型中，由于所述第一振膜400和所述第二振膜200之间的联动作用，故入射在所述第一振膜400或者所述第二振膜200一侧上的声能(例如，声压、声波、声学扰动等)，使得所述第一振膜400和所述第二振膜200整体朝着或者背离所述背腔101的方向移动，从而导致所述第一振膜400和所述背极板300之间的距离发生变化，以及所述第二振膜200和所述背极板300之间的距离同时发生变化，从而提高了麦克风组件的信噪比。

示例性地，例如声能是从靠近所述第一振膜400的一侧入射(即从外部空间加载至所述第一振膜400)，所述第一振膜400在该声能的作用下，使得所述第一振膜400推动所述第二振膜200一齐朝着靠近所述背腔101一侧的方向移动，在此情形下，所述第一振膜400和所述背极板300之间的距离逐渐减小，所述第二振膜200和所述背极板300之间的距离逐渐增大。

示例性地，例如声能是从靠近所述第二振膜200的一侧入射(即通过所述背腔101加载至所述第二振膜200上)，所述第二振膜200在该声能的作用下，使得所述第二振膜200推动所述第一振膜400一齐朝着远离所述背腔101一侧的方向移动，在此情形下，所述第二振膜200和所述背极板300之间的距离逐渐减小，所述第一振膜400和所述背极板300之间的距离逐渐增大。

进一步地，所述第一振膜400上设置有至少一个第一振膜通孔412，所述至少一个第一振膜通孔412在厚度方向上贯通所述第一振膜400。

结合图1-图3所示，示例性地，假如声能是从靠近所述第一振膜400的一侧入射(即从外部空间加载至所述第一振膜400)，那么，该至少一个第一振膜通孔412用以向所述背极板300传递来自外部空间的声波。同时该至少一个第一振膜通孔412还能够允许空气通过所述第一振膜400，以减少所述第一振膜400和所述背极板300之间的压膜阻尼，从而降低噪音，提高MEMS麦克风的信噪比。

假如声能是从靠近所述第二振膜200的一侧入射(即通过所述背腔101加载至所述第二振膜200上)，那么，该至少一个第一振膜通孔412可以作为泄气结构，以可以快速且均匀地调节至少一个第一振膜通孔412处对应的气压以释放压力，使得所述第一振膜400所受到的力是均匀的，保证MEMS麦克风组件的振膜不会发生破裂。

进一步地，所述第一振膜400的部分区域构成第一电极410，所述第一振膜400具有至少一个第一镂空区域401，并且所述第一镂空区域401环绕所述第一电极410；所述背极板300的部分区域构成第二电极310；所述第二振膜200的部分区域构成第三电极210；其中，在所述基底100的厚度方向上，所述第一电极410、所述第二电极310以及所述第三电极210三者的投影交叠。故，所述第二电极310与所述第三电极210构成了麦克风组件1000的第一电容结构，所述第一电极410与所述第二电极310构成了麦克风组件1000的第二电容结构，该第一电容结构、第二电容结构共用同一背极板300，通过所述第一振膜400、所述第二振膜200的联动作用，使得该第一电容结构、第二电容结构中的电容值发生变化，由此使得该第一电容结构、第二电容结构可以构成差分电容结构，从而可使所述麦克风组件1000的信噪比的性能提高，以实现声电转换。

如图3-图4所示，其中，所述至少一个第一振膜通孔412位于所述第一电极410所在区域内。

所述第一振膜400的所述第一镂空区域401之外的部分构成支持部420，并且所述第一镂空区域401内设置有至少一个横梁402，所述至少一个横梁402将所述第一电极410与所述支持部420固定连接。

具体地，所述第一电极410通过由至少一个朝向所述第一振膜400的四周向外延伸的横梁402支撑固定，位于所述第一镂空区域401内设置的所述至少一个横梁402连接至所述支持部420上，以实现所述第一电极410的支撑与固定；其中，所述至少一个横梁402中的至少一个包含导电介质，以传输所述第一电极410与外部电路(图未示出)之间的电信号。

示例性地，在本实用新型实施例中，可通过在所述至少一个横梁402中的至少一个上方制作有导电膜层，例如电镀铜等，以实现外部电路向所述第一电极410上施加第一电压信号。

示例性地，在本实用新型的另一实施例中，可通过在所述至少一个横梁402中的至少一个的半导体材料层中掺杂以形成N型掺杂体或者P型杂体，以实现外部电路向所述第一电极410上施加第一电压信号。

结合图3、图5所示，所述第一振膜通孔412的数量级与所述背极板通孔312的数量级相同。例如，均为数百个量级或者数百个千量级，而不是常规技术中的数十个量级。设置较多数量的所述第一振膜通孔412，能够实现降低所述第一振膜400与所述背极板300之间的压膜阻尼，减小噪音，提升MEMS麦克风组件的信噪比。可选地，所述第一振膜通孔412的数量以及所述背极板通孔312的数量均大于或等于100。

如图6所示，所述第二振膜200上设置有至少一个第二振膜通孔212。可选地，所述至少一个第二振膜通孔212可作为泄气孔，其第二振膜通孔212的数量级可为数十个量级或者几个量级，用以平衡所述第二振膜200两侧的气压，并释放所述第二振膜200的应力，从而提高麦克风的灵敏度。示例性地，所述第二振膜通孔212的数量小于或者等于10个。此外，当声能从所述背腔101直接加载至所述第二振膜200上时，此时，由于第二振膜通孔212的数量较少，声压负载可使得所述第二振膜200发生较大的形变，所述第二振膜200可将自身受到的声压负载联动到所述第一振膜400上，从而推动所述第一振膜400一起向远离所述背腔101的一侧方向移动。

实施例二

图7是根据本实用新型的另一实施例提供的一种麦克风组件的立体示意图。

如图7所示，示例性地，图7与图1的区别在于：在图7中，在基底100的厚度方向上，所述第一振膜400远离所述背极板300的一侧设置有用于保护所述第一振膜400的防尘结构500。以防止环境中的灰尘经由所述第一振膜400上的至少一个第一振膜通孔412或者所述第一振膜400上的第一镂空区域401进入至所述背极板300声波传导区域内的背极板通孔312(声孔)之中。

可选地，为了不影响声压负载的传输，所述第一振膜400远离所述背极板300的一侧设置有用于支撑所述防尘结构500的第四支撑体140；所述第四支撑体140位于所述第一振膜400的边缘，以使所述防尘结构500悬空于所述第一振膜400的上方。优选地，上述防尘结构400可拆卸地或者可以移动式地安装于所述第一振膜400的上方，以避免对声压负载的传输的阻挡。

本实用新型还提供了一种电子设备，所述电子设备包括如上所述任一种麦克风组件。上述麦克风组件可应用于各种电子设备中，比如智能手机、平板电脑、录音笔、助听器、车载设备等。

因此，采用本实用新型实施例提供的麦克风组件及电子设备显著提升了麦克风的信噪比。其中，所述麦克风组件包括基底、第一振膜、第二振膜、以及背极板，所述基底的厚度方向上，所述背极板位于所述第一振膜与所述第二振膜之间，其中，所述第一振膜和所述第二振膜通过所述支撑结构相联接，使得所述第一振膜与所述第二振膜之间产生联动作用，在入射在所述第一振膜或者所述第二振膜一侧上的声能的作用下，使得所述第一振膜和所述第二振膜整体朝着或者背离所述背腔的方向移动，从而导致所述第一振膜和所述背极板之间的距离发生变化，以及所述第二振膜和所述背极板之间的距离同时发生变化。从而提高了麦克风组件的信噪比。

进一步地，本实用新型所提供的麦克风组件实现了背极板的差分电容方案，并且提升了麦克风组件的性能。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (15)

1.一种麦克风组件，其特征在于，包括：基底(100)、第一振膜(400)、第二振膜(200)、以及背极板(300)，在所述基底(100)的厚度方向上，所述背极板(300)位于所述第一振膜(400)与所述第二振膜(200)之间；

所述基底(100)具有在其厚度方向上贯通的背腔(101)，并且在所述基底(100)靠近所述第二振膜(200)的一侧上设置有用于支撑所述第二振膜(200)的第一支撑体(110)，所述第二振膜(200)的远离所述背腔(101)的一侧上设置有用于支撑所述背极板(300)的第二支撑体(120)，所述背极板(300)的远离所述第二振膜(200)的一侧上设有用于支撑所述第一振膜(400)的第三支撑体(130)；

其中，所述背极板(300)上设置有在厚度方向上贯穿所述背极板(300)的至少一个背极板通孔(312)，所述第一振膜(400)和所述第二振膜(200)之间设置有至少一个支撑结构(600)，所述支撑结构(600)穿设于所述至少一个背极板通孔(312)之中，所述第一振膜(400)和所述第二振膜(200)通过所述支撑结构(600)相联接。

2.如权利要求1所述的麦克风组件，其特征在于，所述第一振膜(400)上设置有至少一个第一振膜通孔(412)，所述至少一个第一振膜通孔(412)在厚度方向上贯通所述第一振膜(400)。

3.如权利要求2所述的麦克风组件，其特征在于，

所述第一支撑体(110)位于所述基底(100)的边缘，使得所述第二振膜(200)的中部区域悬空于所述背腔(101)的上方；

所述第二支撑体(120)位于所述第二振膜(200)的边缘，使得所述背极板(300)的中部区域悬空于所述第二振膜(200)的上方，所述第二振膜(200)与所述背极板(300)形成第一可变电容；

所述第三支撑体(130)位于所述背极板(300)的边缘，使得所述第一振膜(400)的中部区域悬空于所述背极板(300)的上方，所述背极板(300)与所述第一振膜(400)形成第二可变电容。

4.如权利要求3所述的麦克风组件，其特征在于，

所述第一振膜(400)的部分区域构成第一电极(410)，所述第一振膜(400) 具有至少一个第一镂空区域(401)，并且所述第一镂空区域(401)环绕所述第一电极(410)；

所述背极板(300)的部分区域构成第二电极(310)；

所述第二振膜(200)的部分区域构成第三电极(210)；

其中，在所述基底(100)的厚度方向上，所述第一电极(410)、所述第二电极(310)、以及所述第三电极(210)三者的投影交叠。

5.如权利要求4所述的麦克风组件，其特征在于，所述至少一个第一振膜通孔(412)位于所述第一电极(410)所在区域内。

6.如权利要求5所述的麦克风组件，其特征在于，所述第一振膜(400)的所述第一镂空区域(401)之外的部分构成支持部(420)，并且所述第一镂空区域(401)内设置有至少一个横梁(402)，所述至少一个横梁(402)将所述第一电极(410)与所述支持部(420)固定连接。

7.如权利要求6所述的麦克风组件，其特征在于，

所述至少一个横梁(402)中的至少一个包含导电介质，以传输所述第一电极(410)与外部电路之间的电信号。

8.如权利要求1所述的麦克风组件，其特征在于，

所述支撑结构(600)由氮化硅、氧化硅中的一种构成。

9.如权利要求1所述的麦克风组件，其特征在于，所述第二振膜(200)上设置有至少一个第二振膜通孔(212)。

10.如权利要求9所述的麦克风组件，其特征在于，所述第二振膜通孔(212)的数量小于或者等于10个。

11.如权利要求4所述的麦克风组件，其特征在于，所述第一振膜通孔(412)的数量级与所述背极板通孔(312)的数量级相同。

12.如权利要求11所述的麦克风组件，其特征在于，

所述第一振膜通孔(412)的数量以及所述背极板通孔(312)的数量均大于或等于100。

13.如权利要求1至12中任一项所述的麦克风组件，其特征在于，

在所述基底(100)的厚度方向上，所述第一振膜(400)远离所述背极板(300)的一侧设置有用于保护所述第一振膜(400)的防尘结构(500)。

14.如权利要求13所述的麦克风组件，其特征在于，

所述第一振膜(400)远离所述背极板(300)的一侧上设置有用于支撑所述防尘结构(500)的第四支撑体(140)；

所述第四支撑体(140)位于所述第一振膜(400)的边缘，以使所述防尘结构(500)悬空于所述第一振膜(400)的上方。

15.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至14中任一项所述的麦克风组件(1000)。

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