一种压电式MEMS传感器以及相关设备制造技术

本申请公开了一种压电式MEMS传感器以及相关设备，该传感器可应用于终端、智能音响、无线蓝牙耳机、主动降噪耳麦及笔记本、汽车工业等场景中，该压电式MEMS传感器包括具有进声通道的基座，基座的端面固定有支撑层，支撑层覆盖进声通道的通道口，压电式MEMS传感器还包括压电单元，压电单元位于支撑层背离基座的表面，压电单元用于在来自于进声通道的声音信号的作用下获取对应的电压，压电单元包括多个感应件，多个感应件中任意相邻的两个感应件之间形成有间隙。

【技术实现步骤摘要】
一种压电式MEMS传感器以及相关设备
本申请涉及声电
，尤其涉及一种压电式MEMS传感器以及相关设备。
技术介绍
压电式微机电系统(microelectromechanicalsystems，MEMS)传感器因其具有比较好的防尘和防水等优势，从而使得压电式MEMS传感器的应用越来越广泛。为提高压电式MEMS传感器的灵敏度，如图1和图2所示，现有技术所示的压电式MEMS传感器由多个如图1所示悬臂梁结构101组合而成，各悬臂梁结构101的一端与基底102相连，另一端悬空于进声通道103。如图2所示，该悬臂梁结构101受到经由进声通道103传输的声音信号压迫后，会向上弯曲以在悬臂梁结构101的上表面和下表面之间所形成的应力差,进而产生电压。但是，因悬臂梁结构101悬空于进声通道103的端部201能够自由的移动，则在压电式MEMS传感器整体受到外力作用，例如，该压电式MEMS传感器由高处跌落，该悬臂梁结构101在冲击力的作用下会产生较大的位移量，从而使得悬臂梁结构101出现破损，甚至断裂的情况，进而极容易导致该压电式MEMS传感器失效。
技术实现思路
本申请提供了一种压电式MEMS传感器以及相关设备，可以解决现有压电式MEMS传感器存在的因悬臂梁结构破损或断裂，而导致的压电式MEMS传感器失效的问题。本申请第一方面提供了一种压电式MEMS传感器，包括具有进声通道的基座，该基座的端面固定有支撑层，该支撑层覆盖该进声通道的通道口；该压电式MEMS传感器还包括压电单元，该压电单元位于该支撑层背离该基座的表面，与该通道口位置相对应，其中，该压电单元用于在来自于该进声通道的声音信号的作用下获取对应的电压；该压电单元包括多个感应件，该多个感应件中任意相邻的两个该感应件之间存在间隙。本方面所示的压电式MEMS传感器中，任意相邻的两个该感应件之间形成有间隙，各感应件的应力可通过该间隙进行释放，从而增加了应力的释放空间，有效地保证了谐振频率的一致性。在该基座和该压电单元之间设置有该支撑层，支撑层覆盖该进声通道的通道口，结构稳固的支撑层会在压电式MEMS传感器整体受到外力作用的情况下，该支撑层能够起到沿进声通道的轴向方向，对该压电单元的支撑作用，从而对作用在压电单元上的冲击力进行抵消，进而有效地避免压电单元的破损、断裂等情况，有效地避免了该压电式MEMS传感器失效。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该支撑层包括连接的中间区域和边缘区域，该边缘区域环绕该中间区域，且该中间区域为沿该进声通道的轴向方向与该进声通道位置相对的区域，该边缘区域为沿该进声通道的轴向方向与该基座位置相对的区域，该中间区域用于支撑该压电单元，该边缘区域用于固定连接该基座，该支撑层用于在该声音信号的作用下带动该压电单元发生形变。本方面所示的压电式MEMS传感器通过固定连接的边缘区域和该基座，有效地提升了支撑层和基座之间结构的稳固，进而提升了压电式MEMS传感器在跌落等场景下的结构的稳固。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该感应件包括感应件本体，该感应件本体包括沿该进声通道径向位置相对的第一端部和第二端部，该第一端部为该感应件本体靠近该基座的端部，该第二端部为该感应件本体靠近该通道口中心区域的端部，该感应件本体的面积沿靠近该第二端部的方向逐渐递减，该感应件本体包括至少一层由压电材料制成的薄膜。本方面所示的压电式MEMS传感器能够有效地提高压电单元所包括的感应件的数量，在感应件的数量越多的情况下，可有效地提高压电单元的灵敏度。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，沿该进声通道的轴向方向，各该感应件本体靠近该进声通道轴心线的端部与该通道口的中心区域位置相对。本方面所示的压电式MEMS传感器，有效地保证了该压电式MEMS传感器谐振频率的一致性。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该支撑层包括至少一个第一穿孔，该感应件包括与该第一穿孔同轴设置的第二穿孔，且该第一穿孔与该第二穿孔均与该通道口位置相对应。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该第一穿孔与该第二穿孔的孔径相等。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该第二穿孔的孔径大于或等于2微米且小于或等于20微米。依次经由通道口、第一穿孔和第二穿孔传输的声音信号不会在压电单元的表面和支撑层朝向进声通道的表面之间，形成过大的压力差，进而有效地避免了支撑层和压电单元的破损或断裂。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该感应件还包括第一电极和第二电极，沿该进声通道的轴向方向，该感应件本体包括位置相对的第一表面和第二表面，该第一电极位于该第一表面上，该第二电极位于该第二表面上；该第一电极和该第二电极用于获取该电压。本方面所示的压电式MEMS传感器，通过位于第一表面的第一电极和位于第二表面的第二电极获取压电单元在声音信号的作用下所产生的电压。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该第一电极的面积和该第二电极的面积不相等。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该第一电极的面积的最小值为该第二电极的面积的40％，而该第一电极的面积的最大值可为该第二电极的面积的80％。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该第二电极的面积的最小值可为该第一电极的面积的40％，而该第二电极的面积的最大值可为该第二电极的面积的80％。本方面所示的压电式MEMS传感器，能够有效地保证电荷的收集效率，进而有效地保证对电压的收集，提高了各感应件的灵敏度，不会产生电荷收集不足的问题。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该多个感应件所包括的两个该感应件之间为串联的电连接关系。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该多个感应件包括第一感应件和第二感应件，该第一感应件的该第一电极与该第二感应件的该第二电极电连接。本方面所示的压电式MEMS传感器，能够有效地提高压电单元所输出的电压的大小，从而有效地提高了压电式MEMS传感器的灵敏度。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该多个感应件所包括的两个该感应件之间为并联的电连接关系。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该多个感应件包括第三感应件和第四感应件，该第三感应件的该第一电极与该第四感应件的该第一电极电连接，且该第三感应件的该第二电极与该第四感应件的该第二电极电连接。本方面所示的压电式MEMS传感器，能够有效地保持压电单元的电容值维持不变。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该压电单元包括第一感应件单元和第二感应件单元，所述感应件单元所包括的所述感应件之间为并联的电连接关系，两个所述感应件单元之间为串联的电连接关系。基于本申请第一方面，一种可选地实现方式中，该第一感应件单元包括第五感应件和第六感应件，该第二感应件单元包括第七感应件和第八感应件；该第五感应件的该第一电极与该第六感应件的该第一电极电连接，且该第五感应件的该第二电极与该第六感应件的该第二电极电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种压电式MEMS传感器，其特征在于，包括具有进声通道的基座，所述基座的端面固定有支撑层，所述支撑层覆盖所述进声通道的通道口；/n所述压电式MEMS传感器还包括压电单元，所述压电单元位于所述支撑层背离所述基座的表面，与所述通道口位置相对应，其中，所述压电单元用于在来自于所述进声通道的声音信号的作用下获取对应的电压；/n所述压电单元包括多个感应件，所述多个感应件中任意相邻的两个所述感应件之间存在间隙。/n

【技术特征摘要】
1.一种压电式MEMS传感器，其特征在于，包括具有进声通道的基座，所述基座的端面固定有支撑层，所述支撑层覆盖所述进声通道的通道口；
所述压电式MEMS传感器还包括压电单元，所述压电单元位于所述支撑层背离所述基座的表面，与所述通道口位置相对应，其中，所述压电单元用于在来自于所述进声通道的声音信号的作用下获取对应的电压；
所述压电单元包括多个感应件，所述多个感应件中任意相邻的两个所述感应件之间存在间隙。


2.根据权利要求1所述的压电式MEMS传感器，其特征在于，所述感应件包括感应件本体，所述感应件本体包括沿所述进声通道径向位置相对的第一端部和第二端部，所述第一端部靠近所述基座，所述第二端部靠近所述通道口中心区域，所述感应件本体的面积沿靠近所述第二端部的方向逐渐递减，所述感应件本体包括至少一层由压电材料制成的薄膜。


3.根据权利要求2所述的压电式MEMS传感器，其特征在于，沿所述进声通道的轴向方向，各所述感应件本体靠近所述进声通道轴心线的端部与所述通道口的中心区域位置相对。


4.根据权利要求1至3任一项所述的压电式MEMS传感器，其特征在于，所述支撑层包括至少一个第一穿孔，所述感应件包括与所述第一穿孔同轴设置的第二穿孔，且所述第一穿孔与所述第二穿孔均与所述通道口位置相对应。


5.根据权利要求2或3所述的压电式MEMS传感器，其特征在于，所述感应件还包括第一电极和第二电极，沿所述进声通道的轴向方向，所述感应件本体包括位置相对的第一表面和第二表面，所述第一电极位于所述第一表面上，所述第二电极位于所述第二表面上；所述第一电极和所述第二电极用于获取所述电压。


6.根据权利要求5所述的压电式MEMS传感器，其特征在于，所述第一电极的面积和所述第二电极的面积不相等。


7.根据权利要求5或6所述的压电式MEMS传感器，其特征在于，所述多个感应件所包括的两个所述感应件之间为串联的电连接关系。


8.根据权利要求7所述的压电式MEMS传感器，其特征在于，所述多个感应件包括第一感应件和第二感应件，所述第一感应件的所述第一电极与所述第二感应件的所述第二电极电连接。


9.根据权利要求5或6所述的压电式MEMS传感器，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚丹阳，冯志宏，徐景辉，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44