[发明专利]单片硅麦克风

说明书

技术领域

本发明涉及一种麦克风，尤其是一种单片硅麦克风，属于硅麦克风的技术领域。

背景技术

相关的参考文献，如美国专利文件：5,146,435；5,452,268；5,619,476；5,870,351；5,894,452；6,493,288；6,535,460；6,847,090；6,870,937；7,166,910；7,202,101；7,221,767；2007/0278601。

微加工的成批处理推动了电容性微加工换能器的出现。换能器可以提供大量的性能优化参数，易加工，是电子一体化的设备。许多期刊和专利中也对微加工换能器的加工和操作做出了描述。例如，编号为5,619,476，5,870,351，5,894,452和,493,288的美国专利文件对电容型超声波换能器的加工做出了描述。编号为5,146,435；5452,268,和6,870,937的美国专利文件也对微加工电容性换能器(在音频范围内，主要用于拾音器)做出了描述。在大多数结构中，微加工换能器的移动隔板由基板或绝缘支架支撑，所述基板或绝缘支架的选择如氮化硅，氧化硅或聚酰胺。绝缘支架支撑导电薄膜的边缘，在基板和导电薄膜之间施加电压，可以在声波传过时引起导电薄膜振动。在编号为6,535,460的美国专利文件中描述的特定条件下，隔板悬挂在支撑环上方，并能使其自由的停留在支撑环上。

许多微加工电容式麦克风是将一个类似的薄膜结构用在大尺寸麦克风和录音麦克风中。如图1所示：为现有的电容式麦克风的结构，其由一个悬挂在导电背板2上的导电隔板3组成的，导电背板2有许多第一声孔4。导电薄膜3由绝缘柱5支撑，与导电2保持预定的距离。导电背板2由一个硅衬底1支撑。当冲击压力波振动导电薄膜3，以使得换能器的电容发生变化时，可以进行声检测。在正常操作情况下，通过测量恒定偏压下的输出电流来检测电容式麦克风芯片10的电容变化。第一声孔4也用于将背气腔6中的压力均衡至环境气压，从而防止大气压强产生波动压偏与导电背板2相对应的导电薄膜3。微加工麦克风有密封背气腔6的特殊电路板。

在实际应用中，麦克风芯片10需要封装在一个环保的外壳中，该环保外壳可以放入电子设备中，所述电子设备如移动电话。有许多期刊也论述了这种封装设计。例如，Minervini，et al.等申请编号为6,781,231的美国专利文件示出，一个微型机电系统封装包括一个微型机电系统麦克风，一个基板和一个外壳。基板有一个表面可以支撑微型机电系统麦克风。外壳包括一个导电层，该导电层的中心部分受周围边缘部分的限制。在外壳周围边缘部分与基板连接后，形成一个壳体。外壳中心部分从基板表面处隔开，可以容纳微型机电系统麦克风。壳体包括一个允许声信号到达微型机电系统麦克风的声孔。

Minervini et al.等申请编号为7,166,910的美国专利文件也列出了一个硅电容式麦克风封装。该硅电容式麦克风包包括一个换能器单元，一个基板和一个外壳。基板包括一个上表面，里面有一个凹槽。换能器单元系在基板的上表面，至少与凹槽的一部分重合。这样，换能器单元的后面音量可以在换能器单元和基板间产生。外壳有一个小孔，放置在换能器单元的上方。

这种包装的特殊设计情况可以参看图2。微加工麦克风芯片10放置在电路板8上。在电路板8上还可以设置专用集成电路芯片14。专用集成电路芯片14通过焊线15与微加工麦克风芯片10电连接。外壳12与壳壁11间形成机械腔16。外壳12上的第二声孔13可以使声信号通过通道到达麦克风芯片10。焊盘17位于电路板8的背面，图2中封装的麦克风可以安装到电子设备的主板上。

参照编号为6,781,231和7,166,910的美国专利文件，壳壁11和外壳12本身具有导电性或有导电层，他们之间可以形成电磁屏蔽，用来保护麦克风免受电磁干扰。壳壁11、外壳12与电路板8间形成一个带地电极的接地电流。