一种麦克风制造技术

本发明专利技术公开了一种麦克风，膜板的中部位置通过弹性扭梁连接在衬底上，形成了跷跷板结构；在膜板第二侧的位置设置有多个供声音穿过的镂空；在所述膜板的第一侧、第二侧还分别形成了用于表征膜板相应侧偏转电信号的第一检测结构、第二检测结构。本发明专利技术的麦克风，灵敏度高，且受后腔容积的影响较低，可以实现麦克风的轻薄化发展并保证麦克风的性能。

A Microphone

【技术实现步骤摘要】
一种麦克风
本专利技术涉及测量领域，更准备地说，本专利技术涉及一种可以实现声电转换的麦克风。
技术介绍
现有主流的麦克风，均是通过平板电容器的原理进行检测的电容式麦克风。在麦可风的结构中，平板电容器包括衬底以及形成在衬底上的背极板、振膜，背极板与振膜之间具有间隙，使得背极板、振膜构成了平板式的电容器感测结构。为了充分利用振膜的机械灵敏度，麦克风需要设计一个具有环境压力的巨大后腔，以确保流动空气的刚性远远振膜。背腔的容积通常远大于1mm3，例如通常设计为1-15mm3。而且麦克风芯片在封装的时候，需要开放其腔体。这就限制了MEMS麦克风最小尺寸封装的设计(>3mm3)。这是由于如果后腔容积过小，则不利于空气的流通，这种空气的刚性则会大大降低振膜的机械灵敏度。另外，为了均压，背极板上通常会设计密集的通孔，由于空气粘度造成的间隙或穿孔中的空气流动阻力成为MEMS麦克风噪声的主导因素，从而限制了麦克风的高信噪比性能。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种麦克风的新技术方案。根据本专利技术的第一方面，提供了一种麦克风，包括衬底、膜板，所述膜板的中部位置通过弹性扭梁连接在衬底上，所述膜板在衬底上形成了跷跷板结构；以弹性扭梁为界，所述膜板发生偏转运动的相对两侧分别记为第一侧、第二侧，其中在膜板第二侧的位置设置有多个供声音穿过的镂空；所述膜板被配置为受到声音信号时以弹性扭梁为轴发生偏转；在所述膜板的第一侧、第二侧还分别形成了用于表征膜板相应侧偏转电信号的第一检测结构、第二检测结构；所述第一检测结构和第二检测结构构成了差分结构；所述第一检测结构、第二检测结构分别包含磁体以及用于与磁体配合在一起的磁阻传感器。可选地，第一检测结构、第二检测结构中的磁阻传感器分别至少设置有一个，第一检测结构、第二检测结构中的磁阻传感器构成了惠斯通电桥。可选地，每个磁阻传感器对应一个磁体，所述磁体和磁阻传感器中的一个设置在膜板上，另一个设置在衬底上。可选地，所述第一检测结构、第二检测结构的结构相同，每个磁阻传感器对应两个磁体，分别记为第一磁体、第二磁体，磁阻传感器设置在第一磁体、第二磁体形成的共同磁场中；初始位置时，所述磁阻传感器位于第一磁体的磁场方向与第二磁体的磁场方向相反的位置；所述磁阻传感器被配置为在膜板的偏转过程中感应第一磁体、第二磁体共同磁场的变化而输出变化的电信号。可选地，初始位置时，所述磁阻传感器受到第一磁体的磁场，与受到第二磁体的磁场大小相等，方向相反。可选地，所述第一磁体、第二磁体以磁极方向相同的方式依次水平布置在膜板上，所述磁阻传感器设置在衬底上与第一磁体、第二磁体相对应的位置；或者，所述第一磁体、第二磁体以磁极方向相同的方式依次水平布置在衬底上，所述磁阻传感器设置在膜板上与第一磁体、第二磁体相对应的位置。可选地，还设置有位于膜板上方的承载部，所述磁阻传感器设置在膜板上，所述第一磁体、第二磁体分别设置在位于振膜两侧的衬底、承载部上，且第一磁体、第二磁体的以磁极方向相反的方式进行布置。可选地，所述第一磁体、第二磁体相对于磁阻传感器对称。可选地，所述衬底上具有与膜板第一侧对应的第一中空腔，以及与膜板第二侧对应的第二中空腔。可选地，在所述衬底远离膜板的一端还设置有将第一中空腔、第二中空腔封闭的基板。可选地，所述第一中空腔、第二中空腔连通在一起。可选地，还包括调节膜板初始位置的驱动装置。可选地，所述驱动装置为设置在弹性扭梁位置的压电片，所述压电片被配置为驱动弹性扭梁变形。可选地，所述驱动装置为用于给膜板提供偏转静电力的电极片。根据本专利技术的麦克风，当声音信号作用到膜板上时，膜板第一侧会响应该声音信号，而膜板的第二侧由于具有镂空，因此对声音信号不敏感。此时进入的声波会使膜板倾斜，从而发生跷跷板式的运动。通过设置的第一检测结构和第二检测结构可以检测该偏转的程度，以表征声音信号。这种结构的麦克风，灵敏度高，且受后腔容积的影响较低，可以实现麦克风的轻薄化发展并保证麦克风的性能。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本专利技术的实施例，并且连同其说明一起用于解释本专利技术的原理。图1是本专利技术麦克风第一实施方式的结构示意图。图2是本专利技术麦克风第二实施方式中原理图。图3是本专利技术麦克风第三实施方式的结构示意图。图4a是图2所示实施例中磁阻传感器与两个磁体的坐标图。图4b是图2所示实施例中磁场分布的仿真图。图4c是图4b中示意磁阻传感器线性检测区域的放大图。图5是本专利技术麦克风第四实施方式的结构示意图。图6a是图5所示实施例中磁阻传感器与两个磁体的坐标图。图6b是图5所示实施例中磁场分布的仿真图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。参考图1、图2，本专利技术提供了一种麦克风，其包括衬底1以及通过弹性扭梁4连接在衬底1上的膜板，膜板通过弹性扭梁4在衬底1上形成了跷跷板结构。本专利技术的衬底1可以采用单晶硅材质，衬底1可以具有一个中空腔；在本专利技术另一个实施方式中，也可以具有两个中空腔，分别记为第一中空腔11、第二中空腔12。在衬底1的中部区域还可形成有支撑衬底5，该支撑衬底5与衬底1可以是一体的，例如可通过体硅刻蚀的方式在衬底1上形成用于分隔第一中空腔11、第二中空腔12的支撑衬底5，在此不再具体说明。膜板可通过位于其相对两侧的弹性扭梁4连接在支撑衬底5上，或者连接在支撑衬底5的锚点上。该弹性扭梁4例如可设置在膜板的中部区域，通过该弹性扭梁4连接后，使得在弹性扭梁4的作用下，膜板可以在衬底1上发生类似跷跷板式的偏转。其中，弹性扭梁4可以设置在膜板中，例如可在膜板的中部区域形成中心孔，弹性扭梁的一端可以连接在膜板中心孔位置的内壁上，另一端连接在衬底1或者支撑衬底5上，同样可以实现膜板做跷跷板式的运动。本专利技术的膜板可以采用多晶硅、单晶硅或者本领域技术人员所熟知的其它材质。该膜板需要有足够的硬度，以避免膜板自身发生形变。本领域的技术人员可通过对膜板厚度的控制是获得满足需求的膜板，在此不再具体说明。以弹性扭梁4为界，膜板相对的两侧分别记为膜板的第一侧2以及膜板的第二侧3。其中在膜板第二侧3的位置设置有镂空10，镂空10可以设置多个，呈矩阵排列。该多个镂空10可以减轻膜板第二侧3的质量，以使得第一侧2的质量大于第二侧3的质量。另外，该镂空10还可以供声音穿过。由于膜板第一侧2、第二侧3的质量不相等，这就使得膜板两侧的力矩不平衡，当膜板的第一侧2受到外界的声音本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种麦克风，其特征在于：包括衬底、膜板，所述膜板的中部位置通过弹性扭梁连接在衬底上，所述膜板在衬底上形成了跷跷板结构；以弹性扭梁为界，所述膜板发生偏转运动的相对两侧分别记为第一侧、第二侧，其中在膜板第二侧的位置设置有多个供声音穿过的镂空；所述膜板被配置为受到声音信号时以弹性扭梁为轴发生偏转；在所述膜板的第一侧、第二侧还分别形成了用于表征膜板相应侧偏转电信号的第一检测结构、第二检测结构；所述第一检测结构和第二检测结构构成了差分结构；所述第一检测结构、第二检测结构分别包含磁体以及用于与磁体配合在一起的磁阻传感器。

【技术特征摘要】
1.一种麦克风，其特征在于：包括衬底、膜板，所述膜板的中部位置通过弹性扭梁连接在衬底上，所述膜板在衬底上形成了跷跷板结构；以弹性扭梁为界，所述膜板发生偏转运动的相对两侧分别记为第一侧、第二侧，其中在膜板第二侧的位置设置有多个供声音穿过的镂空；所述膜板被配置为受到声音信号时以弹性扭梁为轴发生偏转；在所述膜板的第一侧、第二侧还分别形成了用于表征膜板相应侧偏转电信号的第一检测结构、第二检测结构；所述第一检测结构和第二检测结构构成了差分结构；所述第一检测结构、第二检测结构分别包含磁体以及用于与磁体配合在一起的磁阻传感器。2.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于：第一检测结构、第二检测结构中的磁阻传感器分别至少设置有一个，第一检测结构、第二检测结构中的磁阻传感器构成了惠斯通电桥。3.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于：每个磁阻传感器对应一个磁体，所述磁体和磁阻传感器中的一个设置在膜板上，另一个设置在衬底上。4.根据权利要求1所述的麦克风，其特征在于：所述第一检测结构、第二检测结构的结构相同，每个磁阻传感器对应两个磁体，分别记为第一磁体、第二磁体，磁阻传感器设置在第一磁体、第二磁体形成的共同磁场中；初始位置时，所述磁阻传感器位于第一磁体的磁场方向与第二磁体的磁场方向相反的位置；所述磁阻传感器被配置为在膜板的偏转过程中感应第一磁体、第二磁体共同磁场的变化而输出变化的电信号。5.根据权利要求4所述的麦克风，其特征在于，初始位置时，所述磁阻传感器受到第一磁体的磁场...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹泉波，冷群文，
申请(专利权)人：歌尔股份有限公司，北京航空航天大学青岛研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37