微机电系统电极形成方法技术方案

本发明专利技术的微电机系统(MEMS)电容传声器包括：基底基板；隔膜，所述隔膜位于所述基底基板上；背板部，所述背板部位于所述隔膜上；防止变形部，所述防止变形部位于所述背板部上；空气层，所述空气层位于所述隔膜与所述背板部之间；及多个凸起，所述多个凸起从所述背板部向所述隔膜侧在空气层中凸出。所述隔膜侧在空气层中凸出。所述隔膜侧在空气层中凸出。

【技术实现步骤摘要】
微机电系统电极形成方法


[0001]本专利技术涉及微机电系统(MEMS)电容传声器(condenser microphone)及微机电系统电容传声器的微机电系统电极形成方法，更详细而言，涉及一种通过声压振动的隔膜的振动效率良好、输出电压的灵敏度优秀的微机电系统电容传声器及微机电系统电容传声器的微机电系统电极形成方法。

技术介绍

[0002]一般而言，声音传感器(acoustic sensor)作为将声音信号变换成电信号的装置，包括传声器。
[0003]传声器根据材质或工作原理而有非常多样的种类。
[0004]例如，根据材质分为碳粒传声器(carbon microphone)、晶体传声器(crystal microphone)及磁传声器(magnetic microphone)等。
[0005]另外，根据工作原理，可以分为利用由磁场引起的感应电动势的电动式传声器(dynamic microphone)和利用诸如隔膜(membrane)或膜片(diaphragm)的振动板的振动导致的电容(capacitance)变化的电容传声器.
[0006]在诸如计算机、移动通信终端、MP3录音机、盒式磁带录音机、摄像机、耳麦等的便携用电子设备或小型电子设备中，主要使用诸如驻极体电容麦克风(ECM：Electret Condensor Microphone)传声器或微机电系统(Micro Electro Mechanical System)传声器等的超小型电容传声器。
[0007]ECM传声器利用称为驻极体(electret)的极化介电物质。ECM传声器具有在不施加偏置电压期间积蓄电荷的功能。驻极体物质的电荷对温度敏感，特性因长期漂移(Long
‑
Term Drift)而恶化，降低了传声器的灵敏度。因此，将聚四氟乙烯(Teflon)作为驻极体物质应用于传声器，但将聚四氟乙烯应用于标准量产工序，带来了许多难题。
[0008]相反，电容传声器不需要驻极体物质，只需施加偏置电压使其积蓄电荷即可。
[0009]电容传声器根据温度而具有适宜的传感(Sensing)灵敏度和较低的传感灵敏度。这种电容传声器为了实现较小的尺寸(size)和低费用批量生产，大致通过微机电系统(MEMS)工序制造，因而电容传声器也称为微机电系统传声器(MEMS microphone)。
[0010]电容传声器包括两个平板电容，即振动板和背板(back plate)，两个平板电容通过用作绝缘物质的空气层(air gap)而分离。
[0011]在支持振动板与背板的基底基板上形成有背音室(Back Chamber)。在背板上形成有多个音孔，发挥缓解空气阻尼(Air Damping)的作用。
[0012]通过背板的音孔而引入的声波为使振动板弯曲的原因，振动板与背板间的电容随着空气层的厚度变化而变化。
[0013]这种随着空气层的厚度变化而变化的电容，借助于在电容传声器中构成的判读电路(Readout Circuit)而变换成适宜的电信号。
[0014]传声器商用化制造厂商为了改善传声器的灵敏度及降低噪声级(Noise Level)而
不断改进振动板与背板的结构和物质。
[0015]电容传声器为了使寄生电容最小化、提高振动板的振动效率，需保持振动板的高效振动。
[0016]图1图示了以往电容传声器的一部分结构。
[0017]如图1所示，以往的电容传声器具备基底基板10、振动板11、背板12、位于基底基板10与背板12之间并支撑振动板11的绝缘连接部13a、13b，及位于振动板11与背板14之间的空气层14。
[0018]此时，绝缘连接部13a、13b如图1所示，以振动板11为中心，分为位于下部的部分13a和位于上部的部分13b。
[0019]在基底基板10上形成的振动板11为了可以在空气层14轻松地振动而具有弹性，其沿竖直方向振动，在与背板12之间形成相应大小的电容Ce、Cc。
[0020]此时，可移动的振动板11的振动范围为碰到背板12之前(即，贴上前)，一旦振动板11贴到背板12，则达到电荷不再移动的吸合电压(Pull
‑
In Voltage)状态，具备电容传声器的声音传感器无法发挥正常的传感器功能而受损。
[0021]为了提高电容传声器的运转效率，电容传声器需使背板12与振动板11间的对语音信号的静电容量最大化，使泄漏静电容量最小化。
[0022]在运转中，典型发生的泄漏静电容量有在背板12与振动板11间的绝缘连接部13b发生的寄生电容(Parasitic capacitance)Cp1和在振动板11与基底基板10间的绝缘连接部13a发生的寄生电容Cp2等。除这种寄生电容之外，还存在在连接传声器本体(图中未示出)与为了信号进出而形成的焊垫(pad)的金属丝(wire)中发生的电容。
[0023]特别是无法使泄漏电容最小化，振动板(例如：隔膜)11与背板12之间的平板电容无法优化，因此发生电容传声器性能低下的问题。这种问题因隔膜11与背板12之间的对电极没有最优化的结构性因素而发生。
[0024]因此，为了最大限度提高隔膜11与背板12之间的对电极的静电效率，将对电极制成接近平板形态的结构很重要。
[0025]现有技术文献
[0026]【专利文献】
[0027]韩国公布专利第10
‑
2016
‑
0127212号(公开日2016年11月03日)

技术实现思路

[0028]要解决的技术问题
[0029]本专利技术要解决的课题是在工作电压下提高振动板的振动效率，从而提高微机电系统电容传声器的性能。
[0030]本专利技术要解决的另一课题是提高微机电系统电容传声器的输出电压的灵敏度。
[0031]技术手段
[0032]旨在解决所述课题的本专利技术的微机电系统电容传声器包括：基底基板；隔膜，所述隔膜位于所述基底基板上；背板部，所述背板部位于所述隔膜上；防止变形部，所述防止变形部位于所述背板部上；空气层，所述空气层位于所述隔膜与所述背板部之间；及多个凸起，所述多个凸起从所述背板部向所述隔膜侧在空气层中凸出。
[0033]所述背板部可以包括第一背板及第二背板，所述第一背板与所述空气层相接，配置有所述凸起，所述第二背板位于所述第一背板上，与所述凸起连接。
[0034]所述防止变形部可以将所述第二背板置于之间而所述第一背板重叠配置。
[0035]所述第一背板可以与第二背板的整个下部面相接地配置。
[0036]所述第一背板可以与第二背板的一部分下部面相接地配置。
[0037]所述防止变形部还可以位于未配置所述第一背板的所述第二背板上。
[0038]所述第二背板可以以与所述凸起相同的材料构成。
[0039]所述防止变形部可以以与所述第一背板相同的材料构成。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微机电系统电容传声器，包括：基底基板；隔膜，所述隔膜位于所述基底基板上；背板部，所述背板部位于所述隔膜上；防止变形部，所述防止变形部位于所述背板部上；空气层，所述空气层位于所述隔膜与所述背板部之间；及多个凸起，所述多个凸起从所述背板部向所述隔膜侧在空气层中凸出。2.根据权利要求1所述的微机电系统电容传声器，其中，所述背板部还包括第一背板及第二背板，所述第一背板与所述空气层相接，配置有所述凸起，所述第二背板位于所述第一背板上，与所述凸起连接。3.根据权利要求2所述的微机电系统电容传声器，其中，所述防止变形部将所述第二背板置于之间而与所述第一背板重叠配置。4.根据权利要求3所述的微机电系统电容传声器，其中，所述第一背板与第二背板的整个下部面相接地配置。5.根据权利要求3所述的微机电系统电容传声器，其中，所述第一背板与第二背板的一部分下部面相接地配置。6.根据权利要求5所述的微机电系统电容传声器，其中，所述防止变形部还位于未配置所述第一背板的所述第二背板上。7.根据权利要求2所述的微机电系统电容传声器，其中，所述第二背板以与所述凸起相同的材料构成。8.根据权利要求2所述的微机电系统电容传声器，其中，所述防止变形部以与所述第一背板相同的材料构成。9.根据权利要求2所述的微机电系统电容传声器，其中，所述防止变形部具有与所述第一背板的热膨胀系数相同的热膨胀系数。10.根据权利要求2所述的微机电系统电容传声器，其中，在所述第一背板和第二背板中，所述防止变形部与第一背板的热膨胀系数的差异的绝对值...

【专利技术属性】
技术研发人员：李埈硕，姜永振，
申请(专利权)人：达菲感测有限公司，
类型：发明
国别省市：