CN113438589A - 麦克风芯片及麦克风 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种麦克风芯片及麦克风，所述麦克风芯片包括衬底、振膜及多段式弹性组件。所述衬底设有沿上下向贯穿的背腔；所述振膜设在所述背腔的上方。所述多段式弹性组件包括至少两个沿所述背腔的径向排布的弹性件，以及连接相邻两个所述弹性件的支撑件；其中，排布于***的弹性件与所述衬底连接，排布于内围的弹性件与所述振膜的边缘连接。本发明的麦克风芯片，能够减少麦克风芯片的振膜破裂的情况发生，并改善麦克风芯片的信噪比。
Description
技术领域
本发明涉及电子设备技术领域，特别涉及一种麦克风芯片及麦克风。
背景技术
微型机电***(Micro Electro Mechanical System)麦克风(以下简称为麦克风)，通常应用到电子装置中作为声电转换装置。这种麦克风的内部设置有用于感应声压的麦克风芯片。传统麦克风芯片一般包括衬底及设置在衬底上的振膜。当声压传导到振膜上时，振膜的振动自其中心区域向其周缘传导，从而使得振膜的应力集中振膜的与衬底连接的边缘处，进而容易导致振膜的边缘破裂。因此，市面上出现一种配置有单段式弹性组件的麦克风芯片，这类麦克风采用单段式弹性组件来连接振膜和衬底，以通过该单段式弹性组件缓冲振膜边缘的应力，减小振膜破裂的情况发生。然而，这种麦克风会在振膜和衬底之间(即单段式弹性组件的安装位置处)产生较大的缝隙，使得麦克风芯片的声阻较小，容易出现低频下跌的现象，进而导致麦克风芯片的信噪比(简称SNR)较差。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种麦克风芯片，旨在减少麦克风芯片的振膜破裂的情况发生，改善麦克风芯片的信噪比。
为实现上述目的，本发明提出一种麦克风芯片，所述麦克风芯片包括衬底、振膜及多段式弹性组件。所述衬底设有沿上下向贯穿的背腔；所述振膜设在所述背腔的上方。所述多段式弹性组件包括至少两个沿所述背腔的径向排布的弹性件，以及连接相邻两个所述弹性件的支撑件；其中，排布于***的弹性件与所述衬底连接，排布于内围的弹性件与所述振膜的边缘连接。
可选地，所述麦克风芯片包括有多组所述多段式弹性组件，多组所述多段式弹性组件沿所述振膜的外周间隔排布，多组所述多段式弹性组件中的支撑件通过弧形支撑部连接成支撑环。
可选地，所述多段式弹性组件还包括固定件，所述固定件安装在所述衬底的顶面，所述固定件与所述排布于***的弹性件连接固定。
可选地，所述衬底的顶面具有与所述背腔连通的开口；多组所述多段式弹性组件的所述固定件通过弧形固定部连接成固定环。
可选地，所述固定环的直径大于所述支撑环的直径，所述固定环与所述支撑环同心设置。
可选地，所述多段式弹性组件中的任意一个所述弹性件的长度与另一个所述弹性件的长度相等。
可选地，所述弹性件为弹簧。
可选地，所述麦克风芯片还包括背极板，所述背极板安装在所述衬底的顶面，所述背极板罩盖在所述振膜的上方，所述背极板开设有多个位于所述背腔上方的通孔。
可选地，所述背极板的多个通孔包括位于所述振膜上方的中心区通孔，以及位于所述多段式弹性组件上方的边缘区通孔。
本发明还提供一种麦克风，所述麦克风包括壳体和麦克风芯片；其中，所述壳体设置有声孔；所述麦克风芯片安装在所述壳体内。所述麦克风芯片包括衬底、振膜及多段式弹性组件。所述衬底设有沿上下向贯穿的背腔；所述振膜设在所述背腔的上方。所述多段式弹性组件包括至少两个沿所述背腔的径向排布的弹性件，以及连接相邻两个所述弹性件的支撑件；其中，排布于***的弹性件与所述衬底连接，排布于内围的弹性件与所述振膜的边缘连接。
本发明的技术方案，通过在所述麦克风芯片内配置多段式弹性组件，所述多段式弹性组件连接所述衬底和振膜，所述多段式弹性组件包括至少两个沿所述背腔的径向排布的弹性件，以及连接相邻两个所述弹性件的支撑件；其中，排布于***的弹性件与所述衬底连接，排布于内围的弹性件与所述振膜的边缘连接，所以，当所述多段式弹性组件受到气流冲击时，所述多段式弹性组件可以发生弹性形变而缓冲振膜的边缘的应力，减小振膜破裂的情况发生。并且，所述多段式弹性组件的相邻两个弹性件在所述支撑件的强力支撑下，每一个所述弹性件的弹性减小，从而在所述多段式弹性组件受到气流冲击时，可减小所述多段式弹性组件发生的弹性形变的幅度，进而在衬底和振膜之间产生的缝隙较小，使得麦克风芯片的声阻增大，功率低频减半点(俗称-3dB roll off)前移，如此可有效避免低频灵敏度下跌的现象出现，改善麦克风芯片的信噪比。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明麦克风芯片的一实施例的结构示意图；
图2为图1中麦克风芯片受到气流冲击时多段式弹性组件的形变示意图；
图3为图1中麦克风芯片的多段式弹性组件与振膜的装配示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 100 | 麦克风芯片 | 132 | 支撑件 |
| 110 | 衬底 | 133 | 固定件 |
| 111 | 背腔 | 140 | 背极板 |
| 120 | 振膜 | 141 | 通孔 |
| 130 | 多段式弹性组件 | 101 | 弧形支撑部 |
| 131 | 弹性件 | 102 | 弧形固定部 |
本发明目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
在相关技术中，传统麦克风芯片内配置有单段式弹性组件，以通过单段式弹性组件连接衬底和振膜，从而可通过该单段式弹性组件缓冲振膜边缘的应力，减小振膜破裂的情况发生。但是，这种具有单段式弹性组件的麦克风芯片，在声压传导过程中，当有气流冲击到该传统麦克风芯片时，单段式弹性组件会产生较大幅度的弹性变形，如此会在衬底和振膜之间(即单段式弹性组件的安装位置处)产生较大的缝隙，使得麦克风芯片的声阻下降，从而功率低频减半点(俗称-3dB roll off)后移，进而出现低频灵敏度下跌的现象，也就导致麦克风芯片的信噪比(简称SNR)较差。
请参阅图1，鉴于上述问题，本发明提供一种麦克风芯片的实施例，所述麦克风芯片不仅可以缓冲振膜120边缘的应力，减小振膜120破裂的情况发生，还可以减小在衬底110和振膜120之间产生的缝隙，提高声阻，减少低频灵敏度下跌现象的出现，改善麦克风芯片的信噪比。
请参阅图1和图2，在本发明的一实施例中，所述麦克风芯片100包括衬底110、振膜120及多段式弹性组件130。所述衬底110设有沿上下向贯穿的背腔111。所述振膜120设在所述背腔111的上方。所述多段式弹性组件130包括至少两个沿所述背腔111的径向排布的弹性件131，以及连接相邻两个所述弹性件131的支撑件132；其中，排布于***的弹性件131与所述衬底110连接，排布于内围的弹性件131与所述振膜120的边缘连接。
具体地，所述衬底110沿其高度方向贯穿形成所述背腔111，从而在所述衬底110的顶部形成有与所述背腔111连通的开口。所述振膜120设置在所述开口的内侧，以使得所述振膜120处在所述背腔111的上方；所述振膜120上开设有泄气孔、波纹等结构，使得所述振膜120可在声压冲击下发生振动而感应到声压。所述振膜120的直径小于所述衬底110顶部的开口的直径，从而在所述振膜120的边缘和所述衬底110顶部的开口之间间隔出供所述多段式弹性组件130安装的间隙。
对于所述多段式弹性组件而言，所述多段式弹性组件130安装在所述振膜120的边缘和所述衬底110顶部的开口之间的间隙内，并连接所述振膜120的边缘和所述衬底110。由于所述多段式弹性组件130中排布于***的弹性件131与所述衬底110连接，排布于内围的弹性件131与所述振膜120的边缘连接，所以，当所述多段式弹性组件130受到气流冲击时，所述多段式弹性组件130可以发生弹性形变而缓冲振膜120的边缘的应力，减小振膜120破裂的情况发生。应说明的是，所述排布于***的弹性件131指的是，沿所述背腔111的径向方向排布的多个弹性件131中的最远离所述振膜120的一个弹性件131。同样的，所述排布于内围的弹性件131则指的是，沿所述背腔111的径向方向排布的多个弹性件131中的最靠近所述振膜120的一个弹性件131。
再者，又因为所述多段式弹性组件130中沿所述背腔111的径向方向相邻的两个弹性件131通过支撑件132连接，也就相当于将一个传统较大的弹性件131由一个支撑件132分隔为两个较小的弹性件131，所以在所述支撑件132的强力支撑下，每一个所述弹性件131的弹性减小，从而在所述多段式弹性组件130受到气流冲击时，可减小所述多段式弹性组件130发生的弹性形变的幅度，进而在衬底110和振膜120之间产生的缝隙较小，使得麦克风芯片100的声阻增大，功率低频减半点(俗称-3dB roll off)前移，如此可有效避免低频灵敏度下跌的现象出现，改善麦克风芯片100的信噪比。
对于所述多段式弹性组件130中沿所述背腔111径向排布的弹性件131的数量，则可以是两个或者两个以上；并且，任意相邻的两个弹性件131均设置有所述支撑件132，以通过该支撑件132连接该相邻的两个弹性件131。也就是说，所述支撑件132的数量应该根据弹性件131的数量进行合理配置。为便于介绍说明，在此将所述排布于***的弹性件131定义为外弹性件131a，并将所述排布于内围的弹性件131定义为内弹性件131b。
当所述多段式弹性组件130。当所述多段式弹性组件130中沿所述背腔111径向排布有两个弹性件131，则该两个所述弹性件131分别为外弹性件131a和内弹性件131b，外弹性件131a和内弹性件131b之间通过一个支撑件132连接。当所述多段式弹性组件130中沿所述背腔111径向排布有两个以上的弹性件131时，则在外弹性件131a和内弹性件131b之间还设有若干中间弹性件131，在沿所述背腔111的径向方向上，所述内弹性件131b和相邻的中间弹性件131之间、相邻两个中间弹性件131、中间弹性件131与外弹性件131a之间均设置有支撑件132。
至于所述支撑件132的材料，所述支撑件132宜采用具有良好强度的材料制成，以使得所述支撑件132具有一定强度，从而所述支撑件132可以支撑并连接弹性件131。可选地，所述支撑件132可以采用与所述衬底110同样的材料制成。
本发明的技术方案，通过在所述麦克风芯片100内配置多段式弹性组件130，所述多段式弹性组件130连接所述衬底110和振膜120，所述多段式弹性组件130包括至少两个沿所述背腔111的径向排布的弹性件131，以及连接相邻两个所述弹性件131的支撑件132；其中，排布于***的弹性件131与所述衬底110连接，排布于内围的弹性件131与所述振膜120的边缘连接，所以，当所述多段式弹性组件130受到气流冲击时，所述多段式弹性组件130可以发生弹性形变而缓冲振膜120的边缘的应力，减小振膜120破裂的情况发生。并且，所述多段式弹性组件130的相邻两个弹性件131在所述支撑件132的强力支撑下，每一个所述弹性件131的弹性减小，从而在所述多段式弹性组件130受到气流冲击时，可减小所述多段式弹性组件130发生的弹性形变的幅度，进而在衬底110和振膜120之间产生的缝隙较小，使得麦克风芯片100的声阻增大，功率低频减半点(俗称-3dB roll off)前移，如此可有效避免低频灵敏度下跌的现象出现，改善麦克风芯片100的信噪比。
请参阅图1和图3，在一实施例中，所述麦克风芯片100包括有多组所述多段式弹性组件130，多组所述多段式弹性组件130沿所述振膜120的外周间隔排布。具体地，多组所述多段式弹性组件130沿所述振膜120的外周等间距均匀排布；每组所述多段式弹性组件130的两端均分别与所述衬底110、所述振膜120的边缘连接。如此，多组所述多段式弹性组件130配合可以均匀缓冲振膜120周缘的应力，有效避免振膜120的周缘发生局部破裂。
对于每组所述多段式弹性组件130而言，每组所述多段式弹性组件130可以包括有2个～6个弹性件130，弹性件130的数量越多，每个弹性件130的长度相应要变小。每组所述多段式弹性组件130的相邻两个弹性件131之间均通过一个支撑件132连接。如果多组所述多段式弹性组件130的支撑件132单独制造或装配，则生产制造工序较多。为此，可选将多组所述多段式弹性组件130中的支撑件132通过弧形支撑部101连接成支撑环。这样就可以一次性生产出一个支撑环，每组所述多段式弹性组件130的相邻两个弹性件131均通过该支撑环连接固定，有效减少生产制造工序。
请参阅图1至图3，在在一实施例中，所述多段式弹性组件130还包括固定件133，所述固定件133安装在所述衬底110的顶面，所述固定件133与所述排布于***的弹性件131连接固定。即所述固定件133与所述外弹性件131a连接，以增强外弹性件131a与衬底110连接的强度和稳定性。所述固定件133宜采用具有良好强度的材料制成，以使得所述固定件133具有一定强度，从而所述固定件133可以支撑并连接所述衬底110和所述振膜120。可选地，所述固定件133可以采用与所述衬底110同样的材料制成。
进一步地，所述衬底110的顶面具有与所述背腔111连通的开口；多组所述多段式弹性组件130的所述固定件133通过弧形固定部102连接成固定环。这样也可以一次性生产出一个固定环，每组所述多段式弹性组件130的外弹性件131a均通过该固定环连接固定，有效减少生产制造工序。此外，所述固定环还可以增大所述固定件133与衬底110装配的面积，提高固定件133的固定效果；也可以增大所述固定件133与所述弹性件131连接的面积，便于弹性件131连接固定。
进一步地，所述固定环的直径大于所述支撑环的直径，所述固定环与所述支撑环同心设置。如此，所述支撑环就处在振膜120和衬底110顶部开口的周缘之间，从而也可以起到遮挡振膜120和衬底110顶部开口的周缘之间的间隙的作用，进一步减小所述多段式弹性组件130受到气流冲击时在衬底110和振膜120之间产生的缝隙，有效增大麦克风芯片100的声阻，进而大大减少低频灵敏度下跌的现象出现，改善麦克风芯片100的信噪比。
请参阅图1至图3，基于上述任意一实施例，对于所述多段式弹性组件130而言，其中任意一个所述弹性件131的长度与另一个所述弹性件131的长度相等，以使得多个弹性件131的弹性基本一直，从而使得各个弹性件131发生的弹性形变幅度基本一致，有效缓冲振膜120的边缘的应力。
所述弹性件131应当是能够发生可恢复性弹性形变的弹性结构。例如但不局限于，所述弹性件131为弹性膜片或波纹管、弹簧或弹片中任意一者。可选地，所述弹性件131为弹簧。
基于上述任意一实施例，所述麦克风芯片100还包括背极板140，所述背极板140安装在所述衬底110的顶面，所述背极板140罩盖在所述振膜120的上方，所述背极板140开设有多个位于所述背腔111上方的通孔141。
具体说来，所述背极板140与所述振膜120间隔设置，所述背极板140的周缘与所述衬底110顶面的周缘连接固定。所述背极板140上的多个通孔141均匀排布，起到将声音传递到振膜120上的作用。所述背极板140的多个通孔141包括位于所述振膜120上方的中心区通孔141，以及位于所述多段式弹性组件130上方的边缘区通孔141。
本发明还提供一种麦克风(未图示)，所述麦克风包括壳体和麦克风芯片100；其中，所述壳体设置有声孔；所述麦克风芯片100安装在所述壳体内。所述麦克风芯片100的具体结构参照上述实施例。由于本麦克风采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此同样具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
可选地，所述壳体包括PCB板及安装在所述PCB板上的金属壳；所述金属壳与PCB板围合形成有封装腔。其中，所述PCB板或金属壳设置有声孔。所述麦克风芯片100安装在所述封装腔内，并与所述PCB板电性连接。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种麦克风芯片，其特征在于，所述麦克风芯片包括：
衬底，所述衬底设有沿上下向贯穿的背腔；
振膜，所述振膜设在所述背腔的上方；以及
多段式弹性组件，所述多段式弹性组件包括至少两个沿所述背腔的径向排布的弹性件，以及连接相邻两个所述弹性件的支撑件；其中，排布于***的弹性件与所述衬底连接，排布于内围的弹性件与所述振膜的边缘连接。
2.如权利要求1所述的麦克风芯片，其特征在于，所述麦克风芯片包括有多组所述多段式弹性组件，多组所述多段式弹性组件沿所述振膜的外周间隔排布，多组所述多段式弹性组件中的支撑件通过弧形支撑部连接成支撑环。
3.如权利要求2所述的麦克风芯片，其特征在于，所述多段式弹性组件还包括固定件，所述固定件安装在所述衬底的顶面，所述固定件与所述排布于***的弹性件连接固定。
4.如权利要求3所述的麦克风芯片，其特征在于，所述衬底的顶面具有与所述背腔连通的开口；多组所述多段式弹性组件的所述固定件通过弧形固定部连接成固定环。
5.如权利要求4所述的麦克风芯片，其特征在于，所述固定环的直径大于所述支撑环的直径，所述固定环与所述支撑环同心设置。
6.如权利要求1至5任意一项所述的麦克风芯片，其特征在于，其中任意一个所述弹性件的长度与另一个所述弹性件的长度相等。
7.如权利要求1至5任意一项所述的麦克风芯片，其特征在于，所述弹性件为弹簧。
8.如权利要求1至5任意一项所述的麦克风芯片，其特征在于，所述麦克风芯片还包括背极板，所述背极板安装在所述衬底的顶面，所述背极板罩盖在所述振膜的上方，所述背极板开设有多个位于所述背腔上方的通孔。
9.如权利要求8所述的麦克风芯片，其特征在于，所述背极板的多个通孔包括位于所述振膜上方的中心区通孔，以及位于所述多段式弹性组件上方的边缘区通孔。
10.一种麦克风，其特征在于，所述麦克风包括；
壳体，所述壳体设置有声孔；以及
如权利要求1至9任意一项所述的麦克风芯片，所述麦克风芯片安装在所述壳体内。
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| CN202110732461.8A Pending CN113438589A (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 麦克风芯片及麦克风 |
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| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113438589A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114520947A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-05-20 | 苏州敏芯微电子技术股份有限公司 | 一种麦克风组件及电子设备 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20060141658A1 (en) * | 2002-03-28 | 2006-06-29 | Eyal Bar-Sadeh | Corrugated diaphragm |
| US20140084394A1 (en) * | 2012-09-27 | 2014-03-27 | Electronics And Telecommunications Research Institute | Micro electro mechanical system (mems) microphone and fabrication method thereof |
| CN205754849U (zh) * | 2016-05-17 | 2016-11-30 | 歌尔股份有限公司 | 一种电容式麦克风芯片 |
| CN108419193A (zh) * | 2018-05-22 | 2018-08-17 | 杭州电子科技大学 | 具有频率选择功能的电容式mems麦克风及其制作方法 |
| CN213403499U (zh) * | 2020-10-19 | 2021-06-08 | 瑶芯微电子科技(上海)有限公司 | 一种mems麦克风结构 |
-
2021
- 2021-06-29 CN CN202110732461.8A patent/CN113438589A/zh active Pending
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| PB01 | Publication | ||
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