压电式与电容式相结合的MEMS麦克风制造技术

本发明专利技术提供了压电式与电容式相结合的MEMS麦克风，包括具有背腔的基座以及设于基座上的电容系统，电容系统包括背板和振膜，背板和振膜相对间隔设置以形成第一声腔，在电容系统与基座之间还设有压电膜片结构，电容系统与压电膜片结构之间形成有第二声腔，第二声腔至少与第一声腔或背腔连通，该压电式与电容式相结合的MEMS麦克风能够输出两组电信号，包括一组由电容系统输出的电信号和一组由压电膜片结构输出的电信号，因此能够提高麦克风的灵敏度。

Piezoelectric and Capacitive Microphone

【技术实现步骤摘要】
压电式与电容式相结合的MEMS麦克风
本专利技术涉及声电转换装置
,具体涉及一种压电式与电容式相结合的MEMS麦克风。
技术介绍
MEMS麦克风是一种用微机械加工技术制作出来的电声换能器，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。目前，电容式MEMS麦克风似乎达到了性能瓶颈，而且在最近几年也没有可观的改进；此外，这种MEMS麦克风的性能受灰尘、水及污染物的影响较大，而且当振膜在高声压环境下工作时，可靠性会变差。此外，制作工艺也比较复杂，生产成本也比较高。因此，有必要提供一种新的MEMS麦克风以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种灵敏度高的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风。本专利技术的技术方案如下：一种新的MEMS麦克风，包括具有背腔的基座以及设于所述基座上的电容系统，所述电容系统包括背板和振膜，所述背板和所述振膜相对间隔设置以形成第一声腔，在所述电容系统与所述基座之间还设有压电膜片结构，所述电容系统与所述压电膜片结构之间形成有第二声腔，所述第二声腔至少与所述第一声腔或所述背腔连通。作为一种改进方式，所述第一声腔、所述第二声腔和所述背腔连通，所述电容系统上开设有连通所述第一声腔与所述第二声腔的第一声学孔，所述压电膜片结构上贯穿开设有连通所述第二声腔与所述背腔的第二声学孔。作为一种改进方式，所述压电膜片结构包括依次叠压的第一电极片、压电膜片、第二电极片，所述第一电极片设于所述压电膜片之朝向所述电容系统的一侧，所述第二电极片设于所述压电膜片之朝向所述基座的一侧。作为一种改进方式，所述第一电极片的中心、所述压电膜片的中心和所述第二电极片的中心均在同一竖直线上，所述第一电极片的面积小于所述压电膜片的面积，所述压电膜片和所述第二电极片对应贯穿开设有所述第二声学孔，所述第二声学孔围设于所述第一电极片的外周侧。作为一种改进方式，所述第一电极片呈圆形或者方形。作为一种改进方式，所述第一电极片的中心、所述压电膜片的中心和所述第二电极片的中心均在同一竖直线上，所述压电膜片和所述第二电极片对应贯穿开设有所述第二声学孔，所述第二声学孔设于所述第一电极片的内周侧。作为一种改进方式，所述第一电极片呈圆环形或者“回”字形。作为一种改进方式，所述第一电极片的中心、所述压电膜片的中心和所述第二电极片的中心均在同一竖直线上，所述压电膜片和所述第二电极片对应贯穿开设有所述第二声学孔，所述第一电极片包括至少两个电极体，相邻两个所述电极体之间形成有狭缝，所述狭缝与所述第二声学孔连通，两个或多个以上所述电极体围合成圆形或方形。作为一种改进方式，所述压电膜片结构还包括第一电极线和第一电极端子，所述第一电极片通过所述第一电极线与所述第一电极端子连接。作为一种改进方式，所述压电膜片结构还包括绝缘基底层，所述第二电极片设于所述绝缘基底层上，所述绝缘基底层的形状与所述第二电极片的形状相同。作为一种改进方式，所述压电膜片结构与所述基座之间设有第一绝缘层，所述第一绝缘层与所述压电膜片结构或所述基座相连，所述电容系统与所述压电膜片结构之间设有第二绝缘层，所述第二绝缘层与所述电容系统或所述压电膜片结构相连，所述振膜与所述背板之间设有第三绝缘层，所述第三绝缘层与所述振膜或所述背板相连。本专利技术的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风，在电容式的MEMS麦克风的基础上耦合进压电膜片结构，使得麦克风除了振膜与背板的配合作用将声波信号转变为电信号之外，声压作用于压电膜片结构上，使压电膜片结构发生形变，从而产生电荷输出，即本专利技术的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风能够输出两组电信号，包括一组由电容系统输出的电信号和一组由压电膜片结构输出的电信号，因此能够提高麦克风的灵敏度，而且，压电膜片结构的设置在一定程度上也起到了防尘的作用。【附图说明】图1为本专利技术实施例1提供的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风的剖面图；图2为本专利技术实施例1提供的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风的压电膜结构的俯视图；图3为本专利技术实施例2提供的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风的剖面图；图4为本专利技术实施例2提供的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风的压电膜结构的俯视图；图5为本专利技术实施例3提供的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风的剖面图；图6为本专利技术实施例3提供的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风的压电膜结构的俯视图。【具体实施方式】下为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。需要说明的是，在本专利技术中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。实施例1请参阅图1及图2，本实施例提供一种压电式与电容式相结合的MEMS麦克风1，包括基座10以及设于基座10上并与基座10绝缘相连的电容系统，电容系统与基座10之间还设有压电膜片结构12，压电膜片结构12与基座之间设有第一绝缘层131，电容系统与压电膜片结构12之间设有第二绝缘层132。基座10由半导体材料制成，具有背腔101、上表面和与上表面相对的下表面，背腔101贯穿上表面及下表面，其中背腔101可以通过体硅微加工工艺或蚀刻形成。电容系统通过第二绝缘层132设于压电膜片结构12上，电容系统包括背板111、与背板111相对间隔设置的振膜112和位于背板111与振膜112之间的第三绝缘层133，背板111与振膜112间隔设置并形成第一声腔113，电容系统与压电膜片结构12间隔设置并形成第二声腔114，第一声腔113贯穿第三绝缘层133，第二声腔114贯穿第二绝缘层132，背板111朝向第一声腔113的表面还设有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电式与电容式相结合的MEMS麦克风，包括具有背腔的基座以及设于所述基座上的电容系统，所述电容系统包括背板和振膜，所述背板和所述振膜相对间隔设置以形成第一声腔，其特征在于：在所述电容系统与所述基座之间还设有压电膜片结构，所述电容系统与所述压电膜片结构之间形成有第二声腔，所述第二声腔至少与所述第一声腔或所述背腔连通。

【技术特征摘要】
2019.06.29 CN PCT/CN2019/0939481.一种压电式与电容式相结合的MEMS麦克风，包括具有背腔的基座以及设于所述基座上的电容系统，所述电容系统包括背板和振膜，所述背板和所述振膜相对间隔设置以形成第一声腔，其特征在于：在所述电容系统与所述基座之间还设有压电膜片结构，所述电容系统与所述压电膜片结构之间形成有第二声腔，所述第二声腔至少与所述第一声腔或所述背腔连通。2.根据权利要求1所述的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风，其特征在于：所述第一声腔、所述第二声腔和所述背腔连通，所述电容系统上开设有连通所述第一声腔与所述第二声腔的第一声学孔，所述压电膜片结构上贯穿开设有连通所述第二声腔与所述背腔的第二声学孔。3.根据权利要求2所述的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风，其特征在于：所述压电膜片结构包括依次叠压的第一电极片、压电膜片、第二电极片，所述第一电极片设于所述压电膜片之朝向所述电容系统的一侧，所述第二电极片设于所述压电膜片之朝向所述基座的一侧。4.根据权利要求3所述的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风，其特征在于：所述第一电极片的中心、所述压电膜片的中心和所述第二电极片的中心均在同一竖直线上，所述第一电极片的面积小于所述压电膜片的面积，所述压电膜片和所述第二电极片对应贯穿开设有所述第二声学孔，所述第二声学孔围设于所述第一电极片的外周侧。5.根据权利要求4所述的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风，其特征在于：所述第一电极片呈圆形或者方形。6.根据权利要求3所述的压电式与电容式相结合的MEMS麦克风，...

【专利技术属性】
技术研发人员：童贝，占瞻，李杨，黎家健，钟晓辉，段炼，
申请(专利权)人：瑞声科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32