[实用新型]电容式MEMS麦克风

说明书

本实用新型公开了电容式MEMS麦克风。由于振膜边缘不容易振动，背电极边缘部分与振膜边缘形成的电容大小对灵敏度有很大的影响。本实用新型包括衬底、振膜、背电极、接线组件、刻蚀停止环、振膜支撑环、第一绝缘环和第二绝缘环。所述的衬底、刻蚀停止环、振膜支撑环、第一绝缘环、第二绝缘环依次排列并固定在一起。振膜固定在振膜支撑环上。振膜的两个侧面上均开设有多个环形槽。所有环形槽均与振膜同轴设置。氮化硅钝化保护层由保护环和保护盘组成。保护盘的靠近振膜的那侧侧面外凸设置，另一侧侧面内凹设置。导电层由导电环和导电片组成。本实用新型通过将振膜制作成环状结构实现麦克风的高灵敏度。

技术领域

本实用新型属于传感器和微机电系统技术领域，具体涉及一种电容式MEMS麦克风。

背景技术

语音交流是人类沟通最直接的方式，因此，麦克风在通讯和娱乐等传统消费电子领域一直扮演着重要角色。麦克风本质上是一种声学传感器，是一种将外部声学信号转换为电信号的换能器。按照信号转换原理或方式，麦克风可大致分为电容式、压电式和光电式三种类型，其中，电容式麦克风在市场上占有主流地位。

驻极体电容式麦克风(ECM)和微机电系统(MEMS)电容式麦克风是最常见的两种电容式麦克风。经过几十年的发展，传统的ECM已经被广泛应用于各个领域。然而，ECM的振动膜采用具有永久电荷的聚合材料，不能经受高温处理，而目前大量的自动化表面贴装工艺都需要经过260℃高温焊接，因此，ECM在消费电子领域已经丧失了大批量生产的优势。相对于ECM，电容式MEMS麦克风的噪声消除性能更好，温度范围更宽，可扩展性高，声音品质好，体积小，产品性能稳定，有利于大批量自动化生产。

电容式MEMS麦克风是一种可以将声音信号转换为电信号的微型换能器。电容的两个极板(即振膜和背电极)是它的基本结构，一般情况下，振膜是可动的，背电极是固定不动的，不同声音的输入会使得振膜产生相应的振动，导致电容值发生相应的变化，经过后续电路处理后即可得到相对应的电信号。

灵敏度作为衡量麦克风性能是否优良的一个最重要的参数，可以从电学灵敏度和机械灵敏度两方面做定性分析。从电学灵敏度的角度出发，可以通过提高电容元件的电容值和直流偏置电压来提升灵敏度；从机械灵敏度的角度出发，可以通过降低振膜的应力提升灵敏度。减小振膜与背电极之间的距离或者增加振膜与背电极的表面面积能够提高电容的容值，但是振膜与背电极之间的距离过小容易导致振膜与背电极在麦克风工作时粘连在一起，而过大的表面积容易导致振膜与背电极破裂损坏；当直流偏置电压过大并且大于吸合电压时，振膜与背电极会在静电力的作用下吸附在一起。薄膜应力的降低导致薄膜刚性减弱，容易导致薄膜的破裂或者产生凹陷的结果。因此，需要平衡电学灵敏度与机械灵敏度，以进一步提升麦克风的性能。此外，由于振膜边缘不容易振动，背电极边缘部分与振膜边缘形成的电容大小对灵敏度有很大的影响。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种电容式MEMS麦克风。

本实用新型包括衬底、振膜、背电极、接线组件、刻蚀停止环、振膜支撑环、第一绝缘环和第二绝缘环。所述的衬底、刻蚀停止环、振膜支撑环、第一绝缘环、第二绝缘环依次排列并固定在一起。振膜固定在振膜支撑环上。振膜的两个侧面上均开设有多个环形槽。所有环形槽均与振膜同轴设置。振膜的边缘处开设有通气孔。

所述的背电极与第二绝缘环的内侧壁固定。背电极与振膜间隔设置。背电极包括阻隔绝缘层、导电层和氮化硅钝化保护层。氮化硅钝化保护层由保护环和保护盘组成。保护环与第二绝缘环固定。保护盘的靠近振膜的那侧侧面外凸设置，另一侧侧面内凹设置。

所述的导电层由导电环和导电片组成。所述的导电环及导电片均与保护盘固定。导电环的内径大于或等于导电片的直径。导电片及导电环均与保护盘固定。导电环与振膜的间距大于导电片与振膜的间距。阻隔绝缘层由阻隔绝缘环和阻隔绝缘片组成。阻隔绝缘环与导电环固定。阻隔绝缘片与导电片固定。阻隔绝缘环及导电环均与保护环固定。背电极上开设有多个声孔。所有声孔均贯穿背电极。阻隔绝缘层靠近振膜的侧面上设置有多个防粘着凸块。