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1. CN110574396 - MEMS sound sensor, MEMS microphone and electronic equipment

Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters

[ ZH ]

权利要求书

1.一种MEMS声音传感器,包括:
基板;
设置在所述基板上的第一声音传感单元;以及
设置在所述基板上的第二声音传感单元;所述第一声音传感单元与所述第二声音传感单元之间电性隔离;
其中,所述第一声音传感单元用于通过空气声压变化和机械振动中的至少一种来检测声音,所述第一声音传感单元包括第一背板,设置于所述基板上方;所述基板上开设有第一背洞以裸露所述第一背板的部分区域;第一振膜,与所述第一背板相对设置且与所述第一背板之间存在间隙;所述第一振膜与所述第一背板构成电容结构;及第一连接柱,包括相对设置的第一端和第二端;所述第一连接柱的第一端与所述第一振膜的中间区域电性连接;所述第一连接柱的第二端与所述第一背板固定连接;以将所述第一振膜固定支撑在所述第一背板上;其中,所述第一振膜的边缘区域设置有至少一个质量块;所述质量块与所述第一背板之间存在间隙;
所述第二声音传感单元包括:
第二背板,设置于所述基板上,所述基板上开设有第二背洞以裸露所述第二背板的部分区域;
第二振膜,与所述第二背板相对设置且与所述第二背板之间存在间隙;所述第二振膜与所述第二背板构成电容结构;以及
第二连接柱,包括相对设置的第一端和第二端;所述第二连接柱的第一端与所述第二振膜的中间区域电性连接;所述第二连接柱的第二端的至少部分材料嵌入所述第二背板中,以将所述第二振膜固定支撑在所述第二背板上;
所述第一背板和所述第二背板均包括依次层叠于所述基板上方的第一保护层、图形化的第一导电层和第二保护层;所述第一连接柱的第二端至少部分的材料嵌入所述第一背板的第一导电层;所述第二连接柱的第二端至少部分的材料嵌入所述第二背板的第一导电层;
所述第一连接柱和所述第二连接柱均包括相互间隔设置的第二导电层和第三绝缘层;所述第二导电层的第一端与对应的振膜一体形成;所述第二导电层的第二端嵌入对应的第一导电层内。

2.根据权利要求1所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一振膜和所述第一背板中的至少一个上形成有声孔。

3.根据权利要求1所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一振膜包括多个相互独立运动的膜片;每个所述膜片上设置有至少一个质量块;所述膜片上的质量块被设置到对应于所述膜片的频率检测范围。

4.根据权利要求3所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一振膜至少包括第一膜片、第二膜片和第三膜片;所述第一膜片的频率检测范围为100Hz~1KHz;所述第二膜片的频率检测范围为1KHz~10KHz;所述第三膜片的频率检测范围为10KHz~20KHz。

5.根据权利要求1所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述质量块包括第一部分;所述第一部分设置于所述第一振膜上朝向所述第一背板的一面;所述第一部分与所述第一背板之间存在有间隙。

6.根据权利要求5所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一部分上朝向所述第一背板的一面设置第一防粘连部;所述第一防粘连部和所述第一背板之间存在有间隙。

7.根据权利要求5所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述质量块还包括第二部分;所述第二部分设置于所述第一振膜上远离所述第一背板的一面。

8.根据权利要求1所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一背板和所述第二背板在同一工艺制程中形成;所述第一振膜和所述第二振膜在同一工艺制程中形成;所述第一连接柱和所述第二连接柱在同一工艺制程中形成。

9.根据权利要求1所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一振膜的边缘区域与所述MEMS声音传感器中的其他结构完全分离;所述第二振膜的边缘区域与所述MEMS声音传感器中的其他结构完全分离。

10.根据权利要求1所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第二振膜上朝向所述第二背板的一面形成有多个第二防粘连部;所述第二防粘连部沿所述第二振膜向所述第二背板延伸且不与所述第二背板接触。

11.根据权利要求1所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一保护层通过第一绝缘层与所述基板连接;第二保护层设置在所述第一保护层上且覆盖所述第一导电层。

12.根据权利要求11所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一绝缘层中设置有限位层,所述限位层用于限定所述第一背板和所述第二背板下方的材料层在刻蚀过程中的移除位置与移除量。

13.根据权利要求11所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一导电层包括彼此分开的背板电极和振膜引出区;所述第一声音传感单元和所述第二声音传感单元均包括背板电极引出电极和振膜引出电极;所述背板电极引出电极和所述振膜引出电极通过第二绝缘层设置于所述第二保护层上;所述背板电极引出电极贯穿所述第二绝缘层和所述第二保护层后与对应的背板电极连接;所述振膜引出电极贯穿所述第二绝缘层和所述第二保护层后与对应的振膜引出区连接;所述振膜引出区与对应的连接柱的第二端电性连接。

14.根据权利要求13所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一振膜、所述第二振膜、所述质量块、所述背板电极引出电极和所述振膜引出电极所在的材料层在同一工艺步骤中形成。

15.根据权利要求1所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第二导电层包括第一类型导电层和第二类型导电层中的至少一种导电层;所述第一类型导电层的第二端嵌入至对应的第一导电层内;所述第二类型导电层的第二端嵌入并贯穿对应的第一导电层。

16.根据权利要求15所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一背板和所述第二背板中至少有一个在靠近所述基板的一面形成凸起;所述第二类型导电层的第二端延伸至对应的凸起内。

17.根据权利要求15所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第一连接柱和所述第二连接柱中的至少一个还包括承载部;所述承载部至少与部分所述第二类型导电层的第二端连接以形成铆钉结构对对应的振膜进行承载。

18.根据权利要求15~17任一所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第三绝缘层的第一端与对应的振膜连接;所述第三绝缘层的第二端嵌入所述第一导电层内。

19.根据权利要求10所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第二振膜上设置有应力释放单元;所述应力释放单元设置于所述第二振膜的中心至边缘的距离的二分之一以内的区域;所述应力释放单元用于释放所述第二振膜上产生的应力、并进行声压或者气压的释放。

20.根据权利要求19所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述应力释放单元包括弹性结构;所述弹性结构为由狭缝形成的弹性结构;
当外界声压或者气压施加到所述第二振膜上时,所述弹性结构处于打开状态;当没有外界声压或者气压施加到所述第二振膜上时,所述弹性结构处于闭合状态。

21.根据权利要求19所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述应力释放单元包括弹性结构;所述弹性结构为具有褶皱的弹性结构;
所述弹性结构沿所述第二振膜的中心至第二振膜的边缘的方向延伸且包围所述第二连接柱。

22.根据权利要求20所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第二连接柱为多个;多个所述第二连接柱关于所述第二振膜的中心对称分布;所述由狭缝形成的弹性结构包括相互连接且具有相同转轴的第一开合结构和第二开合结构;所述第一开合结构的面积大于所述第二开合结构的面积,所述转轴为非对称式扭转轴。

23.根据权利要求20所述的MEMS声音传感器,其特征在于,所述第二连接柱为多个;多个所述第二连接柱关于所述第二振膜的中心对称分布;所述由狭缝形成的弹性结构包括相互连接且具有相同转轴的第一开合结构和第二开合结构;所述第一开合结构的面积等于所述第二开合结构的面积,所述转轴为对称式扭转轴。

24.一种MEMS麦克风,包括印刷电路板、设置于所述印刷电路板上的MEMS声音传感器和设置于所述印刷电路板上的集成电路;其特征在于,MEMS声音传感器采用如权利要求1~23任一所述的MEMS声音传感器。

25.根据权利要求24所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述MEMS声音传感器中的第一声音传感单元和所述第二声音传感单元均与所述集成电路连接。

26.根据权利要求24所述的MEMS麦克风,其特征在于,所述MEMS声音传感器和所述集成电路采用倒装工艺集成在所述印刷电路板上。

27.根据权利要求24所述的MEMS麦克风,其特征在于,还包括封装壳体;所述封装壳体与所述印刷电路板相互配合形成用于容纳所述MEMS声音传感器和所述集成电路的容纳空间;所述封装壳体和所述印刷电路板中至少有一个在靠近所述MEMS声音传感器的区域开设有供气流穿过的穿孔。

28.一种电子设备,包括设备本体以及设置在所述设备本体上的MEMS麦克风;其特征在于,所述MEMS麦克风采用如权利要求24~27任一所述的MEMS麦克风。