[发明专利]压电式MEMS麦克风

说明书

本发明提供一种压电式MEMS麦克风，包括具有腔体的基底、压电振膜、支撑梁和固定梁，所述支撑梁连接所述基底和固定梁，所述固定梁连接所述压电振膜，所述压电振膜包括多个膜片，每一膜片均由所述固定梁固定，每一膜片包括固定端和自由端，所述固定端与所述固定梁连接，所述自由端自固定端向两侧延伸并悬置于所述腔体上方。本发明提供的压电式MEMS麦克风，将任意给定形状的压电振膜的膜片的固定端固定，自固定端向两侧形成自由端，固定端由固定梁固定，自由端的长度相对变短，改善了所述膜片的机械强度，提高其结构的可靠性及膜片的谐振频率；同时有两处靠近固定端的地方可以产生电荷，可以叠加提升信号的输出强度，提升灵敏度。

【技术领域】

本发明涉及声电转换装置技术领域,具体涉及一种压电式MEMS麦克风。

【背景技术】

压电式微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)麦克风相比于传统的电容式MEMS麦克风具有很多优势，包括防尘性和防水性，以及较高的最大输出声压(Acoustic Overload Point，AOP)等。为了减小残余应力对膜片表面造成的形变，从而减小噪底和提升灵敏度，压电式MEMS麦克风的膜片很多都是一端固定一端自由的悬臂梁结构。请参阅图1和图2，压电振膜20上膜片21的固定端211在基底10上腔体14的四周、自由端212在中心。在声压的作用下，自由端212带动悬臂梁发生振动，靠近固定端211的膜片21在力的作用下产生电压，当外部的声音信号从声孔中传入，声压引起悬臂梁形变，产生电压变化，从而感知声学信号。这一结构的特点是，固定端211被约束在基座10上，另一端自由端212可以在声压的作用下沿着箭头方向上下振动，通过压电材料进而产生电荷，电荷被电极收集，转换为电压信号，从而感知声学信号。但这种设计的灵敏度存在局限，不考虑其他因素，该压电式MEMS麦克风的膜片的灵敏度一般在-44dB左右，很难得到进一步的提升。因此，为了进一步提升压电MEMS麦克风的灵敏度，有必要对结构进行改进以提升灵敏度。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种压电式MEMS麦克风，通过改进压电振膜的结构，提升其灵敏度，改善其结构的可靠性。

为实现上述目的，本发明提供了一种压电式MEMS麦克风，所述压电式MEMS麦克风包括具有腔体的基底、压电振膜、支撑梁和固定梁，所述支撑梁连接所述基底和固定梁，所述固定梁连接所述压电振膜，所述压电振膜包括多个膜片，每一膜片均由所述固定梁固定，每一膜片包括固定端和自由端，所述固定端与所述固定梁连接，所述自由端自固定端向两侧延伸并悬置于所述腔体上方。

优选地，所述固定梁于所述膜片的中部对所述膜片进行固定。

优选地，所述支撑梁设于相邻的膜片之间的缝隙的上侧或者下侧。

优选地，每一膜片由压电材料和电极叠设形成，所述电极至少包括两个，每一膜片的最外层设置所述电极；相邻的电极中间由所述压电材料间隔设置。

优选地，所述固定梁位于所述压电振膜的上侧对所述压电振膜进行固定。

优选地，所述固定梁位于所述压电振膜的下侧对所述压电振膜进行固定。

优选地，所述固定梁位于所述压电振膜的上下两侧对所述压电振膜进行固定。

优选地，所述固定梁位于所述膜片的对称位置。

优选地，所述固定梁位于所述膜片的不对称位置。

优选地，每一膜片的宽度自所述固定端朝向所述自由端逐渐增大或者缩小。

优选地，每一膜片的形状为由所述固定端朝向所述自由端的无固定规则变化的多边形或者曲形。

优选地，相邻的膜片的自由端使用弹性结构件连接。

优选地，所述弹性结构件设于相邻的膜片之间的缝隙。