MEMS麦克风的制作方法

mems麦克风
技术领域
1.本发明涉及电声转换技术领域，更为具体地，涉及一种mems麦克风。


背景技术：

2.mems(micro electro mechanical systems，微机电系统)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。
3.现有的mems麦克风包括mems芯片，其中，mems芯片包括基底、设置在基底上的振膜、设置在基底与振膜之间的支撑区、以及背极，并且振膜与背极形成电容器，振膜随着声压震动感测声音，其中，在基底上设置有一个比较大的背洞与入声孔相连通，mems芯片在工作状态时，振膜以支撑区为支点震动，达到声音感测目的。
4.为解决方便调整mems芯片的性能问题，本发明提供了一种新的mems麦克风。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种mems麦克风，通过在基底形成的扇型背洞增加振膜感测区域，以达到调整mems麦克风性能的目的。
6.本发明提供的mems麦克风，包括由外壳和基板形成的封装结构，在所述封装结构内部设置有mems芯片，所述mems芯片包括基底、设置在所述基底上的振膜，其中，
7.所述基底包括与所述振膜的中心区域相对应的中柱、与所述振膜的边缘区域相连接的边柱以及用于连接所述中柱与所述边柱的扇型轴；其中，
8.所述中柱、所述扇型轴在所述基底上形成背洞；且，
9.所述背洞与外部相连通，所述振膜在外部声压的震动下感测声音。
10.此外，优选的方案是，在所述扇型轴与所述振膜之间设置有间隙。
11.此外，优选的方案是，所述中柱的横截面形状为圆形或多边形。
12.此外，优选的方案是，在所述中柱与所述振膜之间设置有支撑层，所述中柱通过所述支撑层与所述振膜相连接。
13.此外，优选的方案是，在所述中柱与所述振膜之间设置有分隔间距。
14.此外，优选的方案是，所述背洞通过刻蚀方式形成。
15.此外，优选的方案是，所述扇型轴的数量为两个、三个或者四个。
16.此外，优选的方案是，所述背洞为扇型轴边缘为倒角的背洞、扇型轴边缘外扩的背洞或者扇型轴为弧形轴的背洞。
17.此外，优选的方案是，所述mems芯片采用单振膜、双背极的mems芯片，或者采用双振膜、单背极的mems芯片，或者采用单振膜、单背极的mems芯片。
18.此外，优选的方案是，所述mems芯片设置在所述封装结构内部的基板上，在所述封装结构内部的基板上还设置有asic芯片，其中，所述asic芯片、所述mems芯片均通过胶水固定在所述基板上。
19.从上面的技术方案可知，本发明提供的mems麦克风，通过在基底上设置与振膜的中心区域相对应的中柱、与振膜的边缘区域相连接的边柱以及用于连接中柱与边柱的扇型轴，中柱、扇型轴在基底上形成背洞；背洞与外部相连通，振膜在外部声压的震动下感测声音。本发明通过在基底形成的背洞增加感测区域，以达到调整mems麦克风性能的目的。
20.为了实现上述以及相关目的，本发明的一个或多个方面包括后面将详细说明的特征。下面的说明以及附图详细说明了本发明的某些示例性方面。然而，这些方面指示的仅仅是可使用本发明的原理的各种方式中的一些方式。此外，本发明旨在包括所有这些方面以及它们的等同物。
附图说明
21.通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本发明的更全面理解，本发明的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中：
22.图1
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1、图1
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2和图1
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3分别为根据本发明实施例的mems芯片结构示意图；
23.图2为图1
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1、图1
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2和图1
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3的mems芯片的背洞平面结构示意图；
24.图3为根据本发明实施例的mems芯片的扇型轴与中柱位置结构示意图；
25.图4为根据本发明实施例的mems芯片的背洞优化结构示意图；
26.图5为根据本发明实施例的mems麦克风结构示意图。
27.其中的附图标记包括：1、中柱，2、边柱，3、扇型轴，4、振膜，5、背极，6、支撑层，7、第一绝缘层，8、第二绝缘层，9、第三绝缘层，10、基板，20、外壳，30、mems芯片，40、asic芯片。
28.在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
具体实施方式
29.在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
30.针对前述提出的由于现有的mems麦克风结构中在mems芯片的基底上只有一个比较大的背洞，不方便调整mems麦克风性能的问题。本发明提供一种新的mems麦克风结构，从而解决上述问题。
31.以下将结合附图对本发明的具体实施例进行详细描述。
32.为了说明本发明提供的mems麦克风的结构，在附图中分别从不同mems麦克风的结构进行了示例性标示。具体地，图1
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1、图1
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2和图1
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3分别示出了根据本发明实施例的mems芯片结构；图2示出了图1
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1、图1
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2和图1
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3的mems芯片的背洞结构；图3示出了根据本发明实施例的mems芯片的扇型轴与中柱位置结构；图4示出了根据本发明实施例的mems芯片的背洞优化结构；图5示出了根据本发明实施例的mems麦克风结构。
33.如图1
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1至图5共同所示，本发明提供的mems麦克风，包括由外壳20和基板10形成的封装结构，在所述封装结构内部设置有mems芯片40，所述mems芯片40包括基底、设置在所述基底上的振膜4，其中，所述基底包括与所述振膜4的中心区域相对应的中柱1、与所述振膜4的边缘区域相连接的边柱2以及用于连接所述中柱1与所述边柱2的扇型轴3，所述中柱1、所述扇型轴3在所述基底上形成背洞；其中，所述扇型背洞与外部相连通，所述振膜4在所述外部声压的震动下感测声音。
34.在本发明的实施例中，背洞与外部相连通，外部声压经过背洞作用于振膜，其中需要说明的是，外部声压不仅仅可以统统背洞作用与振膜，可以通过其他的方向作用于振膜，即：在本发明中的外部声压不仅仅通过背洞进入到mems麦克风内部，对外部声压进入mems麦克风内部的路径没有做具体的限定。
35.其中，mems芯片40和asic芯片30可以均设置在基板10上，如图5所示的实施例；此外，mems芯片40和asic芯片30其中一个芯片设置在基板10上，并且两个芯片叠加设置。在图1
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1、图1
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2、图1
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3以及图2所示的实施例中，图2是平面图，示出了从图1
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1至图1
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3中的mems芯片的基底的底部看时基底中形成的扇型背洞结构。其中，图1
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1是沿着图2的ab轴线的结构，图1
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2是沿图2的bc轴线的结构，图1
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3是沿图2的de轴线的结构。在图1
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1至图1
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3的实施例中，基底的中柱通过扇型轴与边柱相连接，这种结构的mems芯片适用于任何尺寸mems麦克风，由于大尺寸mems麦克风效应更大，能够增加振膜的感测区域，从而可以达到调整mems麦克风性能的目的。
36.在本发明的实施例中，中柱1的横截面的形状可以为圆形，也可以为多边形，如：三角形、菱形、六角形等，在具体应用中，中柱1的形状和结构根据实际情况进行确定，并不限于上述限定的圆形或者多边形。中柱1采用的材料可以为单一，也可以为复合材料，在具体应用中，根据实际情况进行确定，不并设定哪种固定的材料。
37.在本发明的实施例中，在边柱2与振膜4之间设置有支撑层6，即：边柱2与振膜4通过支撑层6相连接。在中柱1与所述振膜4之间设置有支撑层6，所述中柱2通过所述支撑层6与所述振膜4相连接。
38.在一个具体的实施例中，在中柱1与所述振膜4之间也可以不相连，即：在所述中柱1与所述振膜4之间设置有分隔间距，所述分隔间距使得所述中柱1与所述振膜4不相接。在具体应用中，根据实际情况，设置中柱1与振膜4之间的连接关系，并不限定于连接或者不连接，只要满足mems芯片的性能要求即可。
39.在本发明的实施例中，扇型轴3、背洞通过刻蚀基底形成。其中，扇型轴的数量可以采用两个，也可以采用三个或者四个，其数量根据具体应用的要求进行设定。也就是说，扇型轴的数量并不是设限，根据需求设定合适的数量，并且扇型轴的形状、结构并不固定于某种具体形状，此外，扇型轴的材料可以采用单一材料，也可以采用复合材料，在具有应用中，根据实际情况确定扇型轴的数量、结构、材质等。
40.在图3所示的实施例中，在扇型轴3与所述振膜4之间设置有间隙d，所述间隙用于防止所述扇型轴3与所述振膜4相连接。在图3的a图中，扇型轴3与振膜4之间设置的间隙为d1，在图3的b图中，扇型轴3与振膜4之间设置的间隙为d2，在图3的c图中，扇型轴3与振膜4之间设置的间隙为d3，其中，d1＜d2＜d3，在扇型轴3与振膜4之间设置有间隙，才能在基底上形成扇型背洞，但是间隙的大小可以根据实际情况设定，没有限定具体数值范围，只要满足在基底上形成扇型背洞即可。
41.由于扇型轴3靠近振膜周围的位置因为负载效应的关系，在基底上不易刻蚀，在图4所示的实施例中，背洞为扇型轴边缘为倒角的背洞、扇型轴边缘外扩的背洞以及扇型轴为弧形轴的背洞。在图4的(1)图中，将虚线内的基底刻蚀干净，形成正规的扇型结构，在图4的(2)图中，将虚线内的基底刻蚀干净，扇型背洞为扇型轴边缘为倒角的背洞和扇型轴为弧形轴的背洞，弧形轴为中间宽，边缘细的弧形轴；在图4的(3)图中，将虚线内的基底刻蚀干净，
扇型背洞为扇型轴边缘外扩的背洞。在本发明中通过调整刻蚀的图形降低刻蚀的负载效应，达到期望的背洞。
42.在本发明的实施例中，背洞为扇型背洞，在具体应用中，背洞的形状可以根据实际需要进行设定，在本发明中的背洞的形状并不仅仅局限于上述所示的扇型轴边缘为倒角的背洞、扇型轴边缘外扩的背洞或者扇型轴为弧形轴的背洞，还可以做其他任何所需要的形状。
43.在图5所示的实施例中，本发明提供的mems麦克风，在封装结构内部的基板10上还设置有asic芯片40，其中，所述asic芯片40、所述mems芯片30均通过胶水固定在所述基板10上。此外，mems芯片30可以采用单振膜、双背极的mems芯片，也可以采用双振膜、单背极的mems芯片，或者采用单振膜、单背极的mems芯片。
44.也就是说，在本发明的实施例中，mems麦克风的结构mems芯片可以感测声音，也可以感测压力；mems芯片可以为单振膜、双背极的芯片，也可以为双振膜、单背极的芯片，可以为单振膜、下背极的芯片，也可以为单振膜、上背极的芯片；其中，振膜包括半导体、导体以及绝缘体的复合材料；其中，只要中柱、扇型轴在基底上形成背洞，增加振膜感测区域，以达到调整mems麦克风性能的目的即可。
45.从上面的技术方案可知，本发明提供的mems麦克风，通过在基底上设置与振膜的中心区域相对应的中柱、与振膜的边缘区域相连接的边柱以及用于连接中柱与边柱的扇型轴，中柱、扇型轴在基底上形成背洞；背洞与外部相连通，振膜在外部声压的震动下感测声音。本发明通过在基底形成的背洞增加感测区域，以达到调整mems麦克风性能的目的。
46.如上参照附图以示例的方式描述了根据本发明提出的mems麦克风。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的mems麦克风，还可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。