MEMS声音传感器及MEMS麦克风制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种MEMS声音传感器，包括：衬底；第一声音传感单元，设置在衬底上；以及第二声音传感单元，设置在衬底上，并与第一声音传感单元电性隔离；其中，第一声音传感单元和第二声音传感单元的尺寸、振膜以及背极完全相同，且第一声音传感单元的振膜上设置有至少一个质量块。本实用新型专利技术实施例提供的第一声音传感单元在第一振膜的上表面和/或下表面设计有用于增加质量的质量块，形成了新的振膜结构，增加了对振动信号敏感的灵敏度，既可以进行声压信号的检测，也可以进行人机械/骨振动信号的检测；第二声音传感单元未在振膜上设置质量块，其他结构与第一声音传感单元相同，只能对声压信号进行检测，可以适用于不同的场景。

【技术实现步骤摘要】
MEMS声音传感器及MEMS麦克风
本技术涉及半导体
，特别涉及一种MEMS声音传感器及MEMS麦克风。
技术介绍
MEMS(Micro-Electro-MechanicalSystem，微机电系统)麦克风是基于MEMS技术制造的电能换声器，具有体积小、频响特性好以及噪声低等优点。随着电子设备的小型化发展，MEMS麦克风被越来越广泛地运用到这些设备上。MEMS声音传感器是MEMS麦克风中的关键器件，其性能直接影响整个MEMS麦克风的性能。MEMS声音传感器可以是既可以敏感空气中的声压信号，又可以敏感人类语音范围内的机械/骨振动信号的振动传感器。然而，该振动传感器在不需要敏感机械/骨振动信号时，需要在振动传感器和振动源之间插入松散的机械连接来隔绝机械/骨振动，例如，将振动源和振动传感器放置在海绵垫上来隔绝机械/骨振动。该振动传感器在不需要敏感空气中的声压信号时，需要通过在封装结构中将音孔堵塞来避免空气中的声音传入振动传感器的振膜。该振动传感器在使用场景固定时方便应用，在确定了使用场景后，该振动传感器已经在产品连接或者封装中固定。在使用场景变换时，需要敏感的机械/骨振动信号和敏感声压信号发生转变，可能需要两者其中之一，也可能同时需要两者融合信号。例如，在通话和语音识别时可能需要空气中声音振动的宽频信号，而降低外界噪声时可能只需要骨振动信号；在生物特征识别时，可能声压信号和骨振动信号都需要。现有技术中的MEMS声音传感器无法适用于所有的使用场景。
技术实现思路
鉴于上述问题，本技术的目的在于提供一种MEMS声音传感器及MEMS麦克风，既可以敏感骨振动信号和声压信号中的其中一个，也可以同时敏感骨振动信号和声压信号。根据本技术的一方面，提供一种MEMS声音传感器，包括：衬底；第一声音传感单元，设置在所述衬底上；以及第二声音传感单元，设置在所述衬底上，并与所述第一声音传感单元电性隔离；其中，所述第一声音传感单元和所述第二声音传感单元的尺寸、振膜以及背极完全相同，且所述第一声音传感单元的振膜上设置有至少一个质量块。优选地，所述第一声音传感单元包括：第一背极，位于所述衬底上方；以及第一振膜结构，可振动地设置于所述衬底和所述背极之间，并与所述第一背极形成第一电容，其中，所述第一振膜结构包括第一振膜以及位于所述第一振膜上表面和/或下表面的至少一个质量块。优选地，所述第一振膜的质量中心与所述第一振膜结构的质量中心的连线垂直于所述第一振膜，或所述第一振膜的质量中心与所述第一振膜结构的质量中心重合。优选地，所述第一背极包括至少一个第一通孔，每个所述通孔贯穿所述背极，至少一个所述第一通孔与相应的所述质量块位置对应且互不接触，所述第一通孔的开口尺寸大于相应的所述质量块的尺寸，以允许相应的所述质量块的至少部分设置在所述第一通孔内。优选地，所述第二声音传感器单元包括：第二背极，位于所述衬底上方；以及第二振膜结构，可振动地设置于所述衬底和所述第二背极之间，并与所述第二背极形成第二电容，其中，所述第二振膜结构包括第二振膜。优选地，所述第二背极包括至少一个第二通孔，每个所述通孔贯穿所述背极，至少一个所述第二通孔与相应的所述质量块位置对应且互不接触，所述第二通孔的开口尺寸大于相应的所述质量块的尺寸，以允许相应的所述质量块的至少部分设置在所述第二通孔内。优选地，所述衬底包括第一部分、第二部分和第三部分，其中，所述第一声音传感单元位于所述衬底的第一部分和第二部分之上；所述第二声音传感单元位于所述衬底的第二部分和第三部分上。优选地，至少一个所述质量块附着于所述第一振膜的下表面且可移动地设置于所述第一部分和所述第二部分之间。优选地，所述衬底的所述第一部分和所述第二部分相连或分离；所述衬底的所述第二部分和所述第三部分相连或分离。优选地，所述衬底包括彼此分离的第一衬底和第二衬底，所述第一声音传感单元位于所述第一衬底上，所述第二声音传感单元位于所述第二衬底上。优选地，所述第一声音传感单元和所述第二声音传感单元封装在同一基板上。优选地，附着于所述第一振膜的下表面的所述质量块的厚度小于所述衬底的厚度。根据本技术的另一方面，提供一种MEMS麦克风，包括印刷电路板、设置于所述印刷电路板上的MEMS声音传感器和设置于所述印刷电路板上的集成电路；所述MEMS麦克风采用上述所述的MEMS声音传感器。优选地，所述MEMS声音传感器中的第一声音传感单元和所述第二声音传感单元均与所述集成电路连接。优选地，所述MEMS声音传感器和所述集成电路采用倒装工艺集成在所述印刷电路板上。优选地，所述MEMS麦克风还包括封装壳体；所述封装壳体与所述印刷电路板相互配合形成用于容纳所述MEMS声音传感器和所述集成电路的容纳空间；所述封装壳体和所述印刷电路板中至少有一个在靠近所述MEMS声音传感器的区域开设有供气流穿过的穿孔。本技术实施例提供的MEMS声音传感器及MEMS麦克风，包括第一声音传感单元和第二声音传感单元，第一声音传感单元在第一振膜的上表面和/或下表面设计有用于增加质量的质量块，形成了新的振膜结构，增加了对振动信号敏感的灵敏度，既可以进行声压信号的检测，也可以进行人机械/骨振动信号的检测；第二声音传感单元未在振膜上设置质量块，其他结构与第一声音传感单元相同，只能对声压信号进行检测。该MEMS声音传感器可以适用于不同的场景，例如通话和语音时，只检测声压信号。进一步地，MEMS麦克风采用不同的信号处理方法使其适用不同的场景。进一步地，第一振膜结构的质量中心与第一振膜的质量中心的连线垂直于第一振膜或是重合，避免质量中心偏移造成的影响。附图说明通过以下参照附图对本技术实施例的描述，本技术的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：图1示出了根据本技术第一实施例的MEMS声音传感器的结构示意图；图2示出了根据本技术第二实施例的MEMS声音传感器的结构示意图；图3示出了根据本技术第三实施例的MEMS声音传感器的结构示意图；图4示出了根据本技术第四实施例的MEMS声音传感器的结构示意图；图5示出了根据本技术第五实施例的MEMS声音传感器的结构示意图；图6示出了根据本技术第六实施例的MEMS声音传感器的结构示意图；图7示出了根据本技术第七实施例的MEMS麦克风的结构示意图；图8示出了根据本技术第八实施例的MEMS麦克风的结构示意图。具体实施方式以下将参照附图更详细地描述本技术的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。下面结合附图和实施例，对本技术的具体实施方式作进一步详细描述。在下文中描述了本技术的许多特定的细节，例如部件的结构、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MEMS声音传感器，其特征在于，包括：/n衬底；/n第一声音传感单元，设置在所述衬底上；以及/n第二声音传感单元，设置在所述衬底上，并与所述第一声音传感单元电性隔离；/n其中，所述第一声音传感单元和所述第二声音传感单元的尺寸、振膜以及背极完全相同，且所述第一声音传感单元的振膜上设置有至少一个质量块。/n

【技术特征摘要】
1.一种MEMS声音传感器，其特征在于，包括：
衬底；
第一声音传感单元，设置在所述衬底上；以及
第二声音传感单元，设置在所述衬底上，并与所述第一声音传感单元电性隔离；
其中，所述第一声音传感单元和所述第二声音传感单元的尺寸、振膜以及背极完全相同，且所述第一声音传感单元的振膜上设置有至少一个质量块。


2.根据权利要求1所述的MEMS声音传感器，其特征在于，所述第一声音传感单元包括：
第一背极，位于所述衬底上方；以及
第一振膜结构，可振动地设置于所述衬底和所述背极之间，并与所述第一背极形成第一电容，
其中，所述第一振膜结构包括第一振膜以及位于所述第一振膜上表面和/或下表面的至少一个质量块。


3.根据权利要求2所述的MEMS声音传感器，其特征在于，所述第一振膜的质量中心与所述第一振膜结构的质量中心的连线垂直于所述第一振膜，或所述第一振膜的质量中心与所述第一振膜结构的质量中心重合。


4.根据权利要求2所述的MEMS声音传感器，其特征在于，所述第一背极包括至少一个第一通孔，每个所述通孔贯穿所述背极，
至少一个所述第一通孔与相应的所述质量块位置对应且互不接触，所述第一通孔的开口尺寸大于相应的所述质量块的尺寸，以允许相应的所述质量块的至少部分设置在所述第一通孔内。


5.根据权利要求1或2所述的MEMS声音传感器，其特征在于，所述第二声音传感器单元包括：
第二背极，位于所述衬底上方；以及
第二振膜结构，可振动地设置于所述衬底和所述第二背极之间，并与所述第二背极形成第二电容，
其中，所述第二振膜结构包括第二振膜。


6.根据权利要求5所述的MEMS声音传感器，其特征在于，所述第二背极包括至少一个第二通孔，每个所述通孔贯穿所述背极，
至少一个所述第二通孔与相应的所述质量块位置对应且互不接触，所述第二通孔的开口尺寸大于相应的所述质量块的尺寸，以允许相应的所述质量块的至少部分设置在所述第二通孔内。


7.根据权利要求2所述的MEMS声音传感器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘宏志，谭海峰，何政达，万蔡辛，
申请(专利权)人：无锡韦尔半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32