[发明专利]一种低空气阻尼MEMS压电式麦克风

说明书

一种低空气阻尼MEMS压电式麦克风，包括具有空腔的晶圆衬底和多个具有压电叠层结构的悬臂梁，所述悬臂梁包括设置在晶圆衬底顶面的固定端和悬置于空腔上方的自由端，相邻的悬臂梁之间均设置有间隙，且相邻悬臂梁的自由端均连接有能使悬臂梁同步振动的柔性弹性件，所述悬臂梁上设置有与所述空腔相通的孔口。本发明通过增设压电式麦克风与空腔相贯通的孔口，减小了悬臂梁振动时空气阻尼的影响，提高了麦克风的信噪比。

技术领域

本发明涉及一种麦克风设备技术领域，尤其涉及一种低空气阻尼MEMS压电式麦克风。

背景技术

麦克风是一种声电转换类的换能器，能够把外界条件的声压信号转换成电信号进行输出，根据声压信号的不同特点形成不同的电信号，进行存储和运输，传递信号。如今麦克风广泛应用于我们的生活中，包括PC、平板，数码相机，机器人，手机和汽车语音等，一个手机内部存在若干个麦克风，各有各的功能，在通话降噪方面起到了不小的作用。随着MEMS技术和压电技术的融入，麦克风从传统的电容式结构中逐渐发展出压电式麦克风，由于压电式麦克风结构简化，信号响应速度更快，并且具有高灵敏度的特点，已经逐渐受到青睐，在未来的麦克风领域会进行重点发展。

传统的压电式麦克风其压电叠层结构通常为整体，当其在空气中振动时所受空气阻尼较大，导致接收声音时产生的信号较低，从而会降低压电式麦克风的性能。专利CN201821645803公开一种改良结构的麦克风，此麦克风相邻悬臂梁之间设置有一定的间隙，同时设置覆盖膜使各悬臂梁振动时保持姿态的一致性。因此，有必要通过改进麦克风的结构来减小空气阻尼带来的影响，实现压电层的振幅最大化，改善麦克风的性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种改良结构的麦克风，具体技术方案为：

一种低空气阻尼MEMS压电式麦克风，包括具有空腔的晶圆衬底和多个具有压电叠层结构的悬臂梁，所述悬臂梁包括设置在晶圆衬底顶面的固定端和悬置于空腔上方的自由端，相邻的悬臂梁之间均设置有间隙，且相邻悬臂梁的自由端均连接有能使悬臂梁同步振动的柔性弹性件，所述悬臂梁上设置有与所述空腔相通的孔口。

进一步地，多个所述悬臂梁围成规则的形状，所围成的形状为圆形、正方形、矩形、六边形中的一种。

进一步地，所述孔口贯通所述悬臂梁的自由端，所述孔口的形状为圆形、正方形、矩形、六边形中的一种。

进一步地，所述晶圆衬底为CSOI晶圆衬底，其顶面和所述悬臂梁制成单晶片的压电叠层结构，所述压电叠层结构从下至上依次为第一下电极、第一压电薄膜和第一上电极。

进一步地，所述CSOI晶圆衬底顶面分别设置有用于引出所述第一下电极电信号的下引出电极和用于引出所述第一上电极电信号的上引出电极。

进一步地，所述晶圆衬底为Si晶圆衬底，其顶面和所述悬臂梁制成双晶片的压电叠层结构，所述压电叠层结构从下至上依次为第二下电极、第二压电薄膜、中间电极、第三压电薄膜和第二上电极。

有益效果：

本发明通过增设压电式麦克风与空腔相贯通的孔口，减小了悬臂梁振动时空气阻尼的影响，提高了麦克风的信噪比。

附图说明

图1为本发明的单晶片悬臂梁的截面图。

图2为本发明的单晶片悬臂梁的俯视图。

图3为本发明的单晶片悬臂梁的制作方法简图。

图4本发明的柔性弹性件的放大图。

图5本发明的双晶片悬臂梁的截面图。