振动传感器、电子设备及制作方法技术

本发明专利技术提供一种振动传感器、电子设备及制作方法，所述振动传感器包括：基础部件，其包括基板和封装外壳；功能部件，其包括MEMS组件和振动组件，MEMS组件和振动组件位于由基板和封装外壳形成的内部空间；MEMS组件包括衬底、第一振膜以及背极板，基板、衬底以及第一振膜合围以形成一背腔；振动组件包括振膜单元，振膜单元和背极板合围以形成一振动腔，振膜单元包括第二振膜和用于支撑所述第二振膜的多个支撑柱，支撑柱的底部固定在背极板的外周。本发明专利技术可以减少对振膜组件的单独封装，提高产品一致性并降低封装成本。致性并降低封装成本。致性并降低封装成本。

【技术实现步骤摘要】
振动传感器、电子设备及制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种振动传感器、电子设备及制作方法。

技术介绍

[0002]振动传感器，例如骨声纹振动传感器，可以通过检测人说话时头颈部骨骼的轻微振动来转换声音信号为电信号。与传统麦克风不同，它不是通过空气传导采集声音，因此能够在嘈杂的环境中以高清晰度传递声音。振动传感器主要由振膜单元和麦克风单元组成。振膜单元负责拾取外界的声音信号，并压缩振动传感器腔体内部的空气。而麦克风单元的振膜则通过感测气流变化，将声音信号转换为电信号。
[0003]当前的振动传感器存在一些问题。首先，分别将感测振膜单元、麦克风单元、ASIC芯片、外壳和PCB通过封装工艺组装在一起。封装工艺的精度不高可能会导致产品的一致性差，并增加封装成本。此外，封装过程中的焊接工艺会在振动传感器的腔体内产生大量气体，为了保持腔体内外的气压平衡，需要在振动传感器的振动组件上开设透气孔。然而，开透气孔的孔径和侧壁垂直一致性差可能导致产品一致性差。因此，当前的振动传感器在封装工艺和气压平衡方面存在问题，需要进一步改进和优化。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种振动传感器、电子设备及制作方法，用以解决现有技术中振动传感器在封装工艺和气压平衡方面存在的问题。
[0005]第一方面，本专利技术提供一种振动传感器，所述振动传感器包括：基础部件，其包括基板和封装外壳；功能部件，其包括MEMS组件和振动组件，所述MEMS组件和所述振动组件位于由所述基板和所述封装外壳形成的内部空间；所述MEMS组件包括衬底、第一振膜以及背极板，所述基板、所述衬底以及所述第一振膜合围以形成一背腔；所述振动组件包括振膜单元，所述振膜单元和所述背极板合围以形成一振动腔，所述振膜单元包括第二振膜和用于支撑所述第二振膜的多个支撑柱，所述支撑柱的底部固定在所述背极板的外周。
[0006]在本专利技术的一些实施例中，所述振动传感器还包括至少一个泄气口，所述泄气口位于相邻两个支撑柱之间以用于平衡所述内部空间和所述振动腔之间的气压并提供电路连接空间。
[0007]在本专利技术的一些实施例中，所述背极板包括一导电层，所述导电层包括多个凹槽；所述支撑柱包括多个第一支撑柱，每个泄气口与每个第一支撑柱间隔设置，所述第一支撑柱包括与所述凹槽对应的凸起；每个凹槽和每个凸起互相嵌合以将所述振膜单元固定在所述背极板的外周。
[0008]在本专利技术的一些实施例中，所述凹槽为十字形凹槽。
[0009]在本专利技术的一些实施例中，所述导电层的第一电极位和所述振膜单元的第二电极
位分别位于不同的泄气口。
[0010]在本专利技术的一些实施例中，所述功能部件还包括ASIC组件，所述ASIC组件通过所述至少一个泄气口引出的连接线将所述第一电极位和所述第二电极位分别与所述MEMS组件实现电路连接。
[0011]在本专利技术的一些实施例中，所述振动组件还包括质量块，所述质量块位于所述第二振膜朝向所述振动腔的第一表面或位于所述第二振膜远离所述振动腔的第二表面。
[0012]在本专利技术的一些实施例中，所述封装外壳设有在厚度方向上贯穿所述封装外壳的通孔，所述背极板设有在厚度方向上贯穿所述背极板的声孔。
[0013]第二方面，本专利技术还提供一种电子设备，所述电子设备包括第一方面所述的振动传感器。
[0014]第三方面，本专利技术还提供一种振动传感器的制作方法，所述制作方法包括：制作一MEMS组件，并在所述MEMS组件刻蚀以形成一背腔，其中所述MEMS组件包括衬底、第一牺牲层、第一振膜、第二牺牲层以及背极板，所述背极板包括一导电层；在所述导电层上涂覆光刻胶，通过曝光工艺和显影处理形成振膜单元的第二振膜和用于支撑所述第二振膜的多个支撑柱，所述支撑柱的底部固定在所述背极板的外周。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述在所述导电层上涂覆光刻胶，通过曝光工艺和显影处理形成振膜单元的第二振膜和用于支撑所述第二振膜的多个支撑柱的步骤包括：在所述导电层刻蚀出多个凹槽；在所述凹槽上涂覆光刻胶，并通过两次曝光工艺和一次显影处理以得到振膜单元的第二振膜和支撑柱，其中所述支撑柱包括与所述凹槽对应的凸起；将所述凹槽和所述凸起互相嵌合以将所述振膜单元固定在所述背极板的外周。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述通过两次曝光工艺和一次显影处理以得到振膜单元的第二振膜和支撑柱的步骤包括：第一次曝光工艺定义出所述第二振膜的图案，曝光时长为t1；第二次曝光工艺定义出所述支撑柱的图案，曝光时长为t2，其中，t2>t1；通过一次显影处理去除未曝光区域，以同时形成所述第二振膜、所述支撑柱以及至少一个泄气口，所述泄气口位于相邻两个支撑柱之间以用于平衡内部空间和振动腔之间的气压并提供电路连接空间；其中，所述导电层的第一电极位和所述振膜单元的第二电极位位于不同的泄气口以实现电连接。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，所述制作方法还包括：通过电镀工艺在所述第二振膜上形成一层质量块，并通过释放工艺将所述第一牺牲层和所述第二牺牲层进行部分释放以使得所述第一振膜能够产生变形。
[0018]本专利技术提供一种振动传感器、电子设备及制作方法，通过将振膜单元直接固定在背极板的外周，可以减少对振动组件的单独封装，提高产品一致性并降低封装成本。
[0019]此外，利用振膜单元直接固定在背极板所形成的至少一个泄气口，可以平衡内部空间和振动腔之间的气压而无需在振膜单元上设置泄气孔，并且还可以为MEMS组件与ASIC组件提供电路连接空间。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术提供的振动传感器的截面示意图；图2是本专利技术提供的导电层的结构示意图；图3是本专利技术提供的振膜单元的结构示意图；图4是本专利技术提供的振动传感器的制作方法的流程图；图5是本专利技术形成背腔结构步骤的结构示意图；图6是本专利技术形成凹槽结构步骤的结构示意图；图7A是本专利技术形成振膜结构步骤的结构示意图；图7B是本专利技术第一次曝光形成的第二振膜的示意图；图7C是本专利技术第二次曝光形成的支撑柱的示意图；图8是本专利技术形成质量块步骤的结构示意图；图9是本专利技术释放牺牲层步骤的结构示意图。
[0022]【附图标记】1：振动传感器；10：基础部件；20功能部件；11：基板；12：封装外壳；13：内部空间；14：背腔；15：振动腔；21：MEMS组件；22：振动组件；23：ASIC组件；211：衬底；212：第一振膜；213：背极板；214：第一牺牲层；215：第二牺牲层；221：振膜单元；222：质量块；2131：导电层；2132：支撑层；2131
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1：第一电极位；2131
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2：第二电极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种振动传感器，其特征在于，所述振动传感器包括：基础部件，其包括基板和封装外壳；功能部件，其包括MEMS组件和振动组件，所述MEMS组件和所述振动组件位于由所述基板和所述封装外壳形成的内部空间；所述MEMS组件包括衬底、第一振膜以及背极板，所述基板、所述衬底以及所述第一振膜合围以形成一背腔；所述振动组件包括振膜单元，所述振膜单元和所述背极板合围以形成一振动腔，所述振膜单元包括第二振膜和用于支撑所述第二振膜的多个支撑柱，所述支撑柱的底部固定在所述背极板的外周。2.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述振动传感器还包括至少一个泄气口，所述泄气口位于相邻两个支撑柱之间以用于平衡所述内部空间和所述振动腔之间的气压并提供电路连接空间。3.根据权利要求2所述的振动传感器，其特征在于，所述背极板包括一导电层，所述导电层包括多个凹槽；所述支撑柱包括多个第一支撑柱，每个泄气口与每个第一支撑柱间隔设置，所述第一支撑柱包括与所述凹槽对应的凸起；每个凹槽和每个凸起互相嵌合以将所述振膜单元固定在所述背极板的外周。4.根据权利要求3所述的振动传感器，其特征在于，所述凹槽为十字形凹槽。5.根据权利要求3或4所述的振动传感器，其特征在于，所述导电层的第一电极位和所述振膜单元的第二电极位分别位于不同的泄气口。6.根据权利要求5所述的振动传感器，其特征在于，所述功能部件还包括ASIC组件，所述ASIC组件通过所述至少一个泄气口引出的连接线将所述第一电极位和所述第二电极位分别与所述MEMS组件实现电路连接。7.根据权利要求6所述的振动传感器，其特征在于，所述振动组件还包括质量块，所述质量块位于所述第二振膜朝向所述振动腔的第一表面或位于所述第二振膜远离所述振动腔的第二表面。8.根据权利要求1所述的振动传感器，其特征在于，所述封装外壳设有在厚度方向上贯穿所述封装外壳的通孔，所述背极板设有在厚度方向上贯穿所述背极板的声孔。9.一种电子设备，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟燕子，胡维，
申请(专利权)人：苏州敏芯微电子技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：