一种MEMS麦克风芯片和MEMS麦克风制造技术

本实用新型专利技术公开一种MEMS麦克风芯片和MEMS麦克风。该MEMS麦克风芯片包括层叠设置的基板、振膜和背板，其中基板的中部设有声腔；振膜的下表面朝向基板，振膜的边缘与基板的边缘之间设有第一固定部；振膜的上表面朝向背板，振膜与背板之间通过第二固定部隔离而构成电容结构；振膜上设有排气孔和凹凸结构，排气孔的中心轴线与声腔的边缘齐平，凹凸结构在基板上的正投影位于第一固定部在基板上的正投影与声腔之间，凹凸结构包括由振膜的上表面朝向基板凹陷而形成的凹陷部，以及由振膜的下表面朝向基板凸起而形成的凸起部，凹陷部与凸起部的轴线重合。本实用新型专利技术提供的MEMS麦克风芯片扩大了振膜的振动面积，从而提高芯片的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种MEMS麦克风芯片和MEMS麦克风
本技术涉及电子器件
更具体地，涉及一种MEMS麦克风芯片和MEMS麦克风。
技术介绍
MEMS(MicroElectroMachiningSystems，微机电系统)麦克风是基于MEMS技术制作的麦克风。与传统驻极体电容式麦克风(ECM)相比，MEMS麦克风具有封装体积小、可靠性高、封装便利性等特点，因此在移动终端设备中得到了广泛应用。典型的MEMS麦克风一般包括印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)和外壳，二者结合成一个腔体；MEMS麦克风芯片和专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，ASIC)芯片通过表面贴装技术(SurfaceMountTechnology，SMT)安装于印刷电路板上且位于腔体内。MEMS麦克风芯片是MEMS麦克风的关键部件，其主要包括由振膜(membrane)和背板(back-plate)构成的微型电容器，能将声压变化转化为电容变化，然后由ASIC芯片将电容变化转化为电信号并进行放大。典型的MEMS麦克风芯片结构如图1所示，由下至上依次为基板100、振膜200'和背板300，其中基板100上设置有声腔101，背板300上设有若干声孔301。振膜200'上开设有排气孔203'，用以调整其两侧的气压，形成平衡。但相对于其动作幅度来说，如果振膜面积较小，将导致其灵敏度低或因非必要振动产生噪音，带来信噪比(Signal-NoiseRatio)降低等问题。此外由于排气孔203'一般对应于声腔101设置，在振膜振动时排气孔随之振动，使声学噪声加大、信噪比降低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种MEMS麦克风芯片和MEMS麦克风，该MEMS麦克风芯片的抗冲击力强，且具有良好的声学效果。根据本技术的一个方面，提供了一种MEMS麦克风芯片，包括：层叠设置的基板、振膜和背板，其中：基板的中部设有声腔；振膜的下表面朝向基板，且振膜的边缘与基板的边缘之间设有第一固定部；振膜的上表面朝向背板，且振膜与背板之间通过第二固定部隔离而构成电容结构；振膜上设有排气孔，排气孔的中心轴线与声腔的边缘齐平；振膜上设有凹凸结构，凹凸结构在基板上的正投影位于第一固定部在基板上的正投影与声腔之间，凹凸结构包括由振膜的上表面朝向基板凹陷而形成的凹陷部，以及由振膜的下表面朝向基板凸起而形成的凸起部，凹陷部与凸起部的轴线重合。优选地，凸起部为柱形体结构、圆台结构或棱台结构。优选地，凹陷部的凹陷深度与凸起部的凸起高度相等。优选地，凸起部的凸起高度不超过第一固定部的厚度。优选地，凸起部的凸起高度不小于第一固定部厚度的五分之四。优选地，凸起部的凸起高度大于第一固定部的厚度，基板上设有用于容纳凸起部的端部的凹槽。优选地，凸起部的凸起高度不低于第一固定部厚度的1.2倍。优选地，凸起部的凸起高度不超过第一固定部厚度的2倍。优选地，凹凸结构为多个，且多个凹凸结构环绕声腔间隔设置。根据本技术的另一个方面，提供了一种MEMS麦克风，包括上述的MEMS麦克风芯片。本技术的有益效果如下：本技术提供的MEMS麦克风芯片，通过在振膜边缘内侧设有特定的凹凸结构，扩大了振膜的振动面积，使振膜能够振动自如，从而提高了MEMS麦克风芯片的灵敏度。尤其是，通过在振膜上设置凹凸结构，且限定凹凸结构的尺寸，还能够提高振膜抗电学冲击和抗声压冲击能力，防止振膜破损，提高MEMS麦克风芯片的使用寿命。此外，通过将排气孔设置在声腔边缘的正上方，且靠近凹凸结构，能够使气流贴附于声腔的侧壁和凸起部，从而降低MEMS麦克风芯片的低频噪音、提高MEMS麦克风芯片的信噪比，从而提高其声学效果。本技术提供的MEMS麦克风，由于包括上述MEMS麦克风芯片，因此也具有相同或相似的优点。附图说明下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出了现有MEMS麦克风芯片的截面示意图。图2示出本技术一实施方式中MEMS麦克风芯片的截面示意图。图3示出本技术一实施方式中MEMS麦克风芯片的局部截面示意图一。图4示出本技术一实施方式中MEMS麦克风芯片的振膜发生变形时的截面示意图。图5示出本技术一实施方式中MEMS麦克风芯片的局部截面示意图二。图6示出本技术一实施方式中MEMS麦克风芯片的局部结构示意图。图7示出本技术的另一实施方式中MEMS麦克风芯片的局部截面示意图。图8示出本技术的另一实施方式中MEMS麦克风芯片的振膜发生变形时的截面示意图。图9示出本技术的另一实施方式中MEMS麦克风芯片的局部结构示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本技术，下面结合优选实施例和附图对本技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本技术的保护范围。实施例一如图2至图9所示，本实施例所提供的MEMS麦克风芯片，由下至上包括层叠设置的基板100、振膜200和背板300。其中，基板100具体可以采用半导体材料制成，其具有上表面、与上表面相对应的下表面、以及贯穿上下表面的声腔101。其中声腔101可以通过体硅微加工技术等方式，形成于基板100中部区域。声腔101中部为声学共鸣区。振膜200的下表面与基板100的上表面之间通过第一固定部201隔离。具体而言，振膜200的边缘与基板100的边缘之间设有第一固定部201。第一固定部201既可以起到支撑振膜200的作用，也可以保证基板100与振膜200之间的绝缘。振膜200的上表面与背板300的下表面之间通过第二固定部202隔离，使层叠设置的背板300与振膜200构成平行板电容器，其中背板300与振膜200分别构成了平行板电容器的平行极板，第二固定部202的厚度即为两平行极板之间的距离。背板300上开设有若干声孔301，外部的空气振动能够通过声孔301作用于振膜200，引起振膜200的振动和变形，从而使平行板电容器的电容值发生变化，这样就将声音的振动信号转换成电信号。靠近振膜200的边缘设有凹凸结构，凹凸结构在基板100上的正投影位于第一固定部201在基板100上的正投影与声腔101的上方开口之间，并非位于声腔101的正上方。以下为方便说明，将第一固定部201朝向声腔101的一侧(即自基板100的边缘指向声腔101的方向)称为“内侧”，将声腔101朝向第一固定部201的一侧称为“外侧”。按照此定义，则凹凸结构位于第一固定部201的内侧，且位于声腔101的外侧。进一步地，凹凸结构包括由振膜200上表面朝向基板100凹陷而形成的凹陷部410，以及由振膜200下表面朝向基板100凸起而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS麦克风芯片，其特征在于，包括层叠设置的基板、振膜和背板，其中：/n所述基板的中部设有声腔；/n所述振膜的下表面朝向所述基板，且所述振膜的边缘与所述基板的边缘之间设有第一固定部；所述振膜的上表面朝向所述背板，且所述振膜与所述背板之间通过第二固定部隔离而构成电容结构；/n所述振膜上设有排气孔，所述排气孔的中心轴线与所述声腔的边缘齐平；所述振膜上设有凹凸结构，所述凹凸结构在基板上的正投影位于所述第一固定部在基板上的正投影与所述声腔之间，所述凹凸结构包括由所述振膜的上表面朝向基板凹陷而形成的凹陷部，以及由所述振膜的下表面朝向基板凸起而形成的凸起部，所述凹陷部与所述凸起部的轴线重合。/n

【技术特征摘要】
1.一种MEMS麦克风芯片，其特征在于，包括层叠设置的基板、振膜和背板，其中：
所述基板的中部设有声腔；
所述振膜的下表面朝向所述基板，且所述振膜的边缘与所述基板的边缘之间设有第一固定部；所述振膜的上表面朝向所述背板，且所述振膜与所述背板之间通过第二固定部隔离而构成电容结构；
所述振膜上设有排气孔，所述排气孔的中心轴线与所述声腔的边缘齐平；所述振膜上设有凹凸结构，所述凹凸结构在基板上的正投影位于所述第一固定部在基板上的正投影与所述声腔之间，所述凹凸结构包括由所述振膜的上表面朝向基板凹陷而形成的凹陷部，以及由所述振膜的下表面朝向基板凸起而形成的凸起部，所述凹陷部与所述凸起部的轴线重合。


2.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述凸起部为柱形体结构、圆台结构或棱台结构。


3.根据权利要求1所述的MEMS麦克风芯片，其特征在于，所述凹陷部的凹陷深度与所述凸起部的凸起高度相等。


4.根据权利要求1-3任一项所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦秀，金文盛，陈兆震，陈鹏飞，龚丽，
申请(专利权)人：北京燕东微电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11