本實用新型涉及麥克風(fēng)技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種MEMS麥克風(fēng)振膜及MEMS麥克風(fēng)。

背景技術(shù)：

MEMS麥克風(fēng)是采用微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)，與傳統(tǒng)駐極體電容式麥克風(fēng)(ECM)相比，具有更好的聲學(xué)性能、更高的信噪比、更好的一致性及更低的功耗。MEMS麥克風(fēng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在智能手機、筆記本電腦及平板電腦等領(lǐng)域，以提供更高的語音質(zhì)量。

振膜作為MEMS麥克風(fēng)的重要部件，其性能直接影響MEMS麥克風(fēng)的拾音效果?，F(xiàn)有技術(shù)常用的振膜在其邊緣處形成包薄膜板結(jié)構(gòu)，通過薄膜板結(jié)構(gòu)來支撐振膜，但是，在這種結(jié)構(gòu)中，當(dāng)局部的薄膜板結(jié)構(gòu)失效或者或形狀發(fā)生變化時由于薄膜板結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)性，容易引起其他振膜的運動，從而影響整個振膜的拾音效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種MEMS麥克風(fēng)振膜及MEMS麥克風(fēng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題。

根據(jù)本實用新型的第一方面，提供一種MEMS麥克風(fēng)振膜，包括：

膜片和子結(jié)構(gòu)，所述子結(jié)構(gòu)設(shè)置有多個；

所述子結(jié)構(gòu)包括支撐部和梁結(jié)構(gòu)，所述支撐部與所述梁結(jié)構(gòu)連接，所述梁結(jié)構(gòu)與所述膜片連接。

優(yōu)選地，多個所述子結(jié)構(gòu)沿所述膜片的邊緣設(shè)置并連接到所述膜片上。

優(yōu)選地，所述子結(jié)構(gòu)與所述膜片一體形成。

優(yōu)選地，所述子結(jié)構(gòu)與膜片之間設(shè)置有開槽。

優(yōu)選地，所述子結(jié)構(gòu)在所述膜片邊緣向其外側(cè)延伸形成。

優(yōu)選地，在所述子結(jié)構(gòu)還包括板結(jié)構(gòu)，所述梁結(jié)構(gòu)與所述板結(jié)構(gòu)連接，所述板結(jié)構(gòu)連接到所述膜片上。

優(yōu)選地，所述子結(jié)構(gòu)形成在所述膜片上形成。

優(yōu)選地，所述梁結(jié)構(gòu)剛度小于所述膜片剛度的40％。

優(yōu)選地，所述子結(jié)構(gòu)的面積小于所述膜片面積的10％。

優(yōu)選地，所述子結(jié)構(gòu)的自振頻率高于所述膜片的自振頻率。

根據(jù)本實用新型的第二方面，提供一種MEMS麥克風(fēng)，包括：

襯底；

第一支撐層，設(shè)置在所述襯底上；

上述的MEMS麥克風(fēng)振膜，所述子結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述第一支撐層上；

第二支撐層，設(shè)置在所述子結(jié)構(gòu)上；

背極板，所述背極板的一部分設(shè)置在所述第二支撐層上，另一部與所述MEMS麥克風(fēng)振膜的膜片通過電介質(zhì)流體分開；

第一導(dǎo)電層，設(shè)置在所述第二支撐層上；

第一焊盤，設(shè)置在所述背極板上；及

第二焊盤，設(shè)置在所述第一導(dǎo)電層上，其中所述第一導(dǎo)電層與所述背極板彼此電隔離，且，所述第一導(dǎo)電層與所述MEMS麥克風(fēng)振膜連接。

本實用新型提供的MEMS麥克風(fēng)振膜，在膜片邊緣設(shè)置子結(jié)構(gòu)，且子結(jié)構(gòu)通過梁結(jié)構(gòu)連接到膜片上，通過設(shè)置剛度較小的梁結(jié)構(gòu)使MEMS麥克風(fēng)振膜在工作時，當(dāng)其中一個或多個子結(jié)構(gòu)失效時，對所述膜片的靈敏度影響較小，所述膜片可以正常工作，并保證工作質(zhì)量。進一步地，設(shè)置有上述MEMS麥克風(fēng)振膜的MEMS麥克風(fēng)靈敏度更高，信號質(zhì)量更好，且使用壽命更長，可靠性更高。

附圖說明

通過以下參照附圖對本實用新型實施例的描述，本實用新型的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點將更為清楚，在附圖中：

圖1為本實用新型提供的MEMS麥克風(fēng)振膜第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型提供的MEMS麥克風(fēng)振膜第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型提供的MEMS麥克風(fēng)振膜第三實施例結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為設(shè)置有本實用新型MEMS麥克風(fēng)振膜的MEMS麥克風(fēng)。

具體實施方式

以下將參照附圖更詳細地描述本實用新型的各種實施例。在各個附圖中，相同的元件采用相同或類似的附圖標(biāo)記來表示。為了清楚起見，附圖中的各個部分沒有按比例繪制。

圖1為本實用新型MEMS麥克風(fēng)振膜10第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，本實用新型提供的MEMS麥克風(fēng)振膜10包括膜片11和子結(jié)構(gòu)12，所述子結(jié)構(gòu)12沿所述膜片11的邊緣設(shè)置。所述子結(jié)構(gòu)12包括支撐部和梁結(jié)構(gòu)所述支撐部通過梁結(jié)構(gòu)連接到所述膜片11上。

所述子結(jié)構(gòu)12包括第一子結(jié)構(gòu)121和第二子結(jié)構(gòu)122。

所述第一子結(jié)構(gòu)121在所述膜片11邊緣向其外側(cè)延伸形成，包括第一板支撐部1211、第一梁結(jié)構(gòu)1212和板結(jié)構(gòu)1213，所述板結(jié)構(gòu)1213連接到所述膜片11的邊緣，所述第一梁結(jié)構(gòu)1212的第一端連接到所述板結(jié)構(gòu)1213上，所述第一梁結(jié)構(gòu)1212的第二端與所述第一支撐部1211連接，在本實施例中，所述第一梁結(jié)構(gòu)1212設(shè)置有兩個，分別連接到所述第一支撐部1211的兩側(cè)。優(yōu)選地，所述第一子結(jié)構(gòu)121與所述膜片11一體形成，然后通過蝕刻或其他工藝在所述膜片11的邊緣形成所述第一子結(jié)構(gòu)121。如圖1所示，所述第一子結(jié)構(gòu)121與所述膜片11之間形成有第一開槽1214，即所述第一開槽1214形成在所述板結(jié)構(gòu)1213與所述膜片11之間，以降低所述第一子結(jié)構(gòu)121整體的剛度。進一步的，在所述第一梁結(jié)構(gòu)1212與第一支撐部1211之間形成有分隔槽1215，所述分隔槽1215形成在所述第一支撐部1211與所述第一梁結(jié)構(gòu)1212及板結(jié)構(gòu)1213之間，進一步降低所述第一梁結(jié)構(gòu)1212的剛度。所述第一開槽1214沿所述第一支撐部1211邊緣并通過所述第一支撐部1211與板結(jié)構(gòu)1213之間的部分設(shè)置。進一步地，在本實施例中所述第一梁結(jié)構(gòu)1212的長度與寬度之比大于5，所述板結(jié)構(gòu)1213的長度與寬度之比小于5，以使所述第一子結(jié)構(gòu)121特別是所述第一梁結(jié)構(gòu)1212的剛度小于所述膜片11整體剛度的40％，使單個所述第一子結(jié)構(gòu)121失效時對所述膜片11的靈敏度影響較小，優(yōu)選地，單個所述第一子結(jié)構(gòu)121失效時所述膜片11的靈敏度下降小于3dB。每個所述第一子結(jié)構(gòu)121的面積小于所述膜片11總面積的10％，保證所述第一子結(jié)構(gòu)121的局部性，使所述第一支撐部1211的自振頻率高于所述膜片11的自振頻率，優(yōu)選地，所述第一支撐部1211的自振頻率高于聲學(xué)頻率20KHz，使其在聲學(xué)20Hz～20KHz帶內(nèi)能夠與所述膜片11一起運動。

進一步地，為了進一步降低所述第一子結(jié)構(gòu)121的失效對所述膜片11靈敏度的影響，可以將所述第一梁結(jié)構(gòu)1212的剛度設(shè)計的更小，優(yōu)選可將靈敏度影響降低至小于1db，或者，多個所述第一子結(jié)構(gòu)121失效時影響所述膜片11靈敏度變化達到3dB。同時控制所述第一支撐部1211的面積，以保證其自振頻率高于所述膜片11的自振頻率。

如圖1所示，所述第二子結(jié)構(gòu)122在所述膜片11上形成，包括第二支撐部1221和第二梁結(jié)構(gòu)1222，所述第二梁結(jié)構(gòu)1222的第一端與所述膜片11連接，所述第二梁結(jié)構(gòu)1222的第二段與所述第二支撐部1221連接。在本實施例中，所述第二梁結(jié)構(gòu)1222設(shè)置有一個。如圖1中所示，在所述第二子結(jié)構(gòu)122的兩側(cè)分別通過蝕刻或其他工藝形成有第二開槽1223，兩個所述第二開槽1223由所述膜片11的邊緣向其內(nèi)部形成，且兩個所述第二開槽1223不連通，在兩個所述第二開槽1223之間形成所述第二子結(jié)構(gòu)122，并保證所述第二子結(jié)構(gòu)122與所述膜片11連接。優(yōu)選地，在本實施例中，所述第二子結(jié)構(gòu)122特別是第二梁結(jié)構(gòu)1222的剛度小于所述膜片11整體剛度的40％，使單個所述第二子結(jié)構(gòu)122失效時對所述膜片11的靈敏度影響較小，優(yōu)選地，單個所述第二子結(jié)構(gòu)122失效時所述膜片11的靈敏度下降小于3dB。且每個所述第二子結(jié)構(gòu)122的面積小于所述膜片11總面積的10％，保證所述第二子結(jié)構(gòu)122的局部性，使所述第二支撐部1221的自振頻率高于所述膜片11的自振頻率，優(yōu)選地，所述第二支撐部1221的自振頻率高于聲學(xué)頻率20KHz，使其在聲學(xué)20Hz～20KHz帶內(nèi)能夠與所述膜片11一起運動。

進一步地，為了進一步降低所述第二子結(jié)構(gòu)122失效對所述膜片11靈敏度的影響，可以將所述第二梁結(jié)構(gòu)1222的剛度設(shè)計的更小，優(yōu)選可將靈敏度影響降低至小于1db，或者，多個所述第一子結(jié)構(gòu)121失效時影響所述膜片11靈敏度變化達到3dB。同時控制所述第二支撐部1221的面積，以保證其自振頻率高于所述膜片11的自振頻率。

在本實施例中，所述MEMS麥克風(fēng)振膜10中同時設(shè)置有多個第一子結(jié)構(gòu)121和第二子結(jié)構(gòu)122，優(yōu)選地，所述第一子結(jié)構(gòu)121和第二子結(jié)構(gòu)122相互間隔的設(shè)置在所述膜片11的邊緣，多個所述第一子結(jié)構(gòu)121和第二子結(jié)構(gòu)122的子振動頻率相近。且距離所述膜片11邊緣所述膜片11最大結(jié)構(gòu)尺寸的1/4范圍內(nèi)的所述第一子結(jié)構(gòu)121和第二子結(jié)構(gòu)122的寬度總和大于所述膜片11周長的20％，即在所述第一梁結(jié)構(gòu)1212和第二梁結(jié)構(gòu)1222剛度較小的情況下，通過保證所述第一子結(jié)構(gòu)121和第二子結(jié)構(gòu)122的數(shù)量來使所述第一梁結(jié)構(gòu)1212和第二梁結(jié)構(gòu)1222對所述膜片11起到有效的支撐作用。

圖2、圖3分別為本實用新型MEMS麥克風(fēng)振膜10第二、三實施例結(jié)構(gòu)示意圖。

在其他實施例中所述MEMS麥克風(fēng)振膜10還可以只在所述膜片11上設(shè)置第一子結(jié)構(gòu)121或第二子結(jié)構(gòu)122。

如圖2所示，在第二實施例中，所述膜片11邊緣只設(shè)置所述第一子結(jié)構(gòu)121，優(yōu)選地，多個所述第一子結(jié)構(gòu)121在所述膜片11邊緣均勻設(shè)置，且多個所述第一子結(jié)構(gòu)121的形狀及自振頻率相同或相近，以保證多個所述第一子結(jié)構(gòu)121在高階振動模態(tài)和失效模態(tài)的一致性。

如圖3所示，在第三實施例中，所述膜片11上只設(shè)置所述第二子結(jié)構(gòu)122，優(yōu)選地，多個所述第二子結(jié)構(gòu)122在所述膜片11邊緣均勻設(shè)置，且多個所述第二子結(jié)構(gòu)122的形狀及自振頻率相同或相近，以保證多個所述第二子結(jié)構(gòu)122在高階振動模態(tài)和失效模態(tài)的一致性。

在本實用新型的上述或者其他可行的實施例中，所述梁結(jié)構(gòu)在被破壞前允許發(fā)生一定量的形變，所述梁結(jié)構(gòu)的形變與所述膜片11的形變量的差值最大處可超過1μm，以達到釋放氣流的作用，從而平衡所述膜片11兩側(cè)氣壓差，可延長所述膜片11的使用壽命及應(yīng)用范圍。

且，所述子結(jié)構(gòu)12可以在電學(xué)上設(shè)置成與所述膜片11相同或不同的電極，從而獲得電學(xué)設(shè)置上的便利。

由于本實用新型中所述梁結(jié)構(gòu)的剛度較小，所述MEMS麥克風(fēng)振膜10在工作時，當(dāng)其中一個或多個所述第一子結(jié)構(gòu)121和/或第二子結(jié)構(gòu)122失效時，對所述膜片11的靈敏度影響較小，所述膜片11可以正常工作，并保證工作質(zhì)量。

圖4為設(shè)置有實用新型MEMS麥克風(fēng)振膜10的MEMS麥克風(fēng)。

如圖4所示，在本實施例中，所述MEMS麥克風(fēng)包括襯底20、第一支撐層30、MEMS麥克風(fēng)振膜10、第二支撐層40、背極板50、第一導(dǎo)電層60、第一焊盤70和第二焊盤80。

所述第一支撐層30設(shè)置在所述襯底20和MEMS麥克風(fēng)振膜10之間，且所述MEMS麥克風(fēng)振膜10的子結(jié)構(gòu)12與所述第一支撐層30接觸。在所述襯底20上形成有聲腔201，所述聲腔201與所述MEMS麥克風(fēng)振膜10的膜片11對應(yīng)，且所述聲腔201的截面大于所述膜片11的面積。所述膜片11隨著聲音信號振動，從而將聲音信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?/p>

所述第二支撐層40設(shè)置在所述MEMS麥克風(fēng)振膜10的子結(jié)構(gòu)12未與所述第一支撐層30接觸的一面上，所述第二支撐層40上設(shè)置有通孔401，所述通孔401可暴露所述子結(jié)構(gòu)12的表面。

所述背極板50部分與所述第二支撐層40接觸，且所述第二支撐層40上的通孔401位于所述背極板50的范圍之外，即所述背極板50不會遮擋所述通孔401；所述背極板50未與所述第二支撐層40接觸的部分與所述MEMS麥克風(fēng)振膜10的膜片11通過電解質(zhì)流體(如空氣)分開。

所述第一導(dǎo)電層60設(shè)置在所述第二支撐層40未與所述背極板50接觸的部分上，且所述第一導(dǎo)電層60與所述背極板50彼此不接觸，并通過所述第二支撐層40上的通孔401與所述MEMS麥克風(fēng)振膜10的子結(jié)構(gòu)12連接。所述第一焊盤70設(shè)置在所述背極板50上，所述第二焊盤80設(shè)置所述第一導(dǎo)電層60上。

通過設(shè)置所述MEMS麥克風(fēng)振膜10使MEMS麥克風(fēng)的靈敏度更高，且其信號質(zhì)量更好。由于所述MEMS麥克風(fēng)振膜10的單個甚至多個所述子結(jié)構(gòu)12失效對所述振膜11的靈敏度影響可控制在3dB以內(nèi)甚至小于1dB，使所述MEMS麥克風(fēng)的使用壽命更長，可靠性更高。

應(yīng)當(dāng)說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

最后應(yīng)說明的是：顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本實用新型所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本實用新型的保護范圍之中。