CN213342677U - 一种压电式麦克风 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种压电式麦克风，包括具有背腔的基底和设置在基底上的压电振膜，还包括与所述基底连接并位于所述背腔内用于支撑所述压电振膜的至少一个固定梁。通过在背腔中设置用于支撑固定压电振膜的至少一个固定梁，从而将背腔分隔成多个振动区域，使压电振膜可在每个振动区域内形成有一个或两个振动部，从而可通过调整固定梁的位置以及数量可以调整振动部的长度，在相同芯片面积下使麦克风达到最大信噪比，解决了现有技术中由于在芯片尺寸较大时产生过长膜片导致影响谐振频率，进而影响麦克风的信噪比性能的技术问题。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及声电转换装置技术领域,具体涉及一种压电式麦克风。
【背景技术】
如图1所示，现有压电式麦克风的压电振膜设置在具有背腔3的基底1上，其由多个膜片2组成，在背腔3的相对两端分别连接有一膜片2的固定端，膜片2另一端朝背腔3中心延伸形成悬臂梁结构，在声压作用下膜片弯曲，弯曲部位的压电薄膜受力产生电信号。
但是，膜片采用背腔边缘固定的悬臂梁结构限制了膜片的长度至少为背腔大小的一半，在芯片尺寸较大时将产生过长的膜片，从而影响谐振频率，背腔边缘固定的结构将限制膜片的形状，在同样芯片面积下不能得到最优化的信噪比。
因此，为了提升压电式麦克风的信噪比，有必要对结构进行改进以提升信噪比。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于提供一种压电式麦克风，通过改进压电振膜的结构，提升麦克风的信噪比。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种压电式麦克风。包括具有背腔的基底和设置在基底上的压电振膜，还包括与所述基底连接并位于所述背腔内用于支撑所述压电振膜的至少一个固定梁。
在一个实施例中，所述至少一个固定梁将所述背腔的上端分隔成至少两个振动区域，所述压电振膜于每个所述振动区域内均设有一个缝隙，所述缝隙将所述压电振膜位于该区域内的部分分割成至少一个振动部，所述振动部包括与所述基底或固定梁连接的固定端、悬置于所述振动区域上的振动端、以及连接所述固定端和振动端的连接部。
在一个实施例中，所述固定梁为长条状结构，并设置于所述背腔的中心线或与所述中心线平行。
在一个实施例中，每一所述缝隙包括第一段缝隙、第二段缝隙以及第三段缝隙，所述第一段缝隙和第二段缝隙相互间隔设置并与所述中心线垂直，所述第三段缝隙与所述中心线平行并分别与所述第一段缝隙和第二段缝隙连通。
在一个实施例中，所述第三段缝隙的两端分别连通于所述第一段缝隙和第二段缝隙的中心。
在一个实施例中，所述第三段缝隙的两端分别连通于所述第一段缝隙和第二段缝隙的端部。
在一个实施例中，所述压电振膜由至少两层电极层和至少一层压电层组成，最外两层设置所述电极层，相邻的两层电极层之间由所述压电层隔开。
与现有技术相比，本实用新型通过在背腔中设置用于支撑固定压电振膜的至少一个固定梁，从而将背腔分隔成多个振动区域，使压电振膜可在每个振动区域内形成有一个或两个振动部，从而可通过调整固定梁的位置以及数量可以调整振动部的长度，在相同芯片面积下使麦克风达到最大信噪比，解决了现有技术中由于在芯片尺寸较大时产生过长膜片导致影响谐振频率，进而影响麦克风的信噪比性能的技术问题。
【附图说明】
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中压电麦克风的结构示意图；
图2为本实用新型实施例压电式麦克风的立体结构示意图；
图3为本实用新型实施例压电式麦克风的仰视图；
图4为图3中A-A方向的剖视图。
【具体实施方式】
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
如图2至图4所示，本实用新型实施例提供了一种压电式麦克风，包括具有背腔11的基底10、设置在基底10上的压电振膜20、以及与所述基底10连接并位于所述背腔11内用于支撑所述压电振膜20的至少一个固定梁30；基底10为环形结构从而围成所述背腔11，该环形结构可以为圆形、方形、椭圆形、跑道型或正多边形等，在本实施例中，基底10采用方形结构进行举例说明；固定梁30是在对基底10进行背腔11刻蚀时形成的，从而使固定梁30位于背腔11中并与基底10一体成型。
在一个实施例中，固定梁30将所述背腔11的上端分隔成至少两个振动区域12，压电振膜20于每个振动区域12内形成有至少一个振动部22，所述振动部22包括与所述基底或固定梁30连接的固定端221、悬置于所述振动区域12上的振动端222、以及连接所述固定端221和振动端222的连接部223。
在本实施例中，固定梁30的数量为一个且为长条状结构，并设置于所述背腔11的中心线上，从而分隔成两个形状相等的振动区域12；当然固定梁30也可设置在背腔11的非中心线上，且固定梁30与中心线相互平行，从而分隔成两个形状不相等的振动区域12；需要理解的是，在其他实施例中，固定梁30的数量也可以为两个或两个以上，多个固定梁30均匀间隔设置并与中心线相互平行，从而通过多个固定梁30将背腔11上端分隔成两个以上的振动区域12。
具体地，所述压电振膜20于每个所述振动区域12内均设有一个缝隙21，所述缝隙将所述压电振膜20位于该区域内的部分分割成至少一个振动部22，每一所述缝隙21包括第一段缝隙211、第二段缝隙212以及第三段缝隙213，所述第一段缝隙211和第二段缝隙212相互间隔设置并与所述中心线垂直，所述第三段缝隙213与所述中心线平行并分别与所述第一段缝隙211和第二段缝隙212连通。也就是说，压电振膜20还包括有环绕所述背腔11的周缘部，所述周缘部叠设固定于所述基底上，该缝隙是在沉积形成压电振膜20时，通过刻蚀的方式形成。
在本实施例中，所述第三段缝隙213的两端分别连通于所述第一段缝隙211和第二段缝隙212的中心。即缝隙21采用工字形的结构，从而在每个振动区域12内形成有两个振动部22，两个振动部22的振动端222相对设置，且两个振动端222之间为第三段缝隙213；如此，本实施例的压电振膜20具有四个振动部22，在相同芯片面积的基础上，减少了振动部22的长度，从而使麦克风具有更高的谐振频率。
需要理解的是，在其他实施例中，当固定梁30位于背腔11的三分之一位置处时，位于固定梁30左边的振动区域12等于右边振动区域12的一半，此时左边振动区域12的第三段缝隙213的两端分别连通于第一段缝隙211和第二段缝隙212的端部，从而在该左边振动区域12内只形成一个振动部22，而右边振动区域12内的缝隙采用工字型的结构设置从而形成有两个振动部22，如此使压电振膜20形成有三个振动部22，减少了振动部22的长度，从而使麦克风具有更高的谐振频率。
压电振膜20由至少两层电极层和至少一层压电层组成，最外两层设置所述电极层，相邻的两层电极层之间由所述压电层隔开。在本实施例中，具体参阅图4所示，压电振膜20为由上至下依次设置第一电极层24、第一压电层25、第二电极层26、第二压电层27以及第三压电层28的结构；当然，在其他实施例中，压电振膜20也可以采用在压电层上下表面分别设置电极层的三层结构。
进一步地，压电式麦克风还包括与所述电极层电性连接的信号感知元件，所述信号感知元件设于所述固定梁30上，即信号感知元件的信号输入端与压电振膜20的电极层电连接，用于对所述压电振膜20的电极层的电位差进行感知并输出。
与相关技术相比，本实用新型提供的压电式麦克风通过在背腔11中设置用于支撑固定压电振膜20的至少一个固定梁30，从而将背腔11分隔成多个振动区域12，使压电振膜20可在每个振动区域12内形成有一个或两个振动部22，从而可通过调整固定梁30的位置以及数量可以调整振动部22的长度，在相同芯片面积下使麦克风达到最大信噪比，解决了现有技术中由于在芯片尺寸较大时产生过长膜片导致影响谐振频率，进而影响麦克风的信噪比性能的技术问题。
以上所述的仅是本实用新型的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种压电式麦克风，包括具有背腔的基底和设置在基底上的压电振膜，其特征在于，还包括与所述基底连接并位于所述背腔内用于支撑所述压电振膜的至少一个固定梁。
2.根据权利要求1所述的压电式麦克风，其特征在于：所述至少一个固定梁将所述背腔的上端分隔成至少两个振动区域，所述压电振膜于每个所述振动区域内均设有一个缝隙，所述缝隙将所述压电振膜位于该区域内的部分分割成至少一个振动部，所述振动部包括与所述基底或固定梁连接的固定端、悬置于所述振动区域上的振动端、以及连接所述固定端和振动端的连接部。
3.根据权利要求2所述的压电式麦克风，其特征在于，所述固定梁为长条状结构，并设置于所述背腔的中心线或与所述中心线平行。
4.根据权利要求3所述的压电式麦克风，其特征在于，每一所述缝隙包括第一段缝隙、第二段缝隙以及第三段缝隙，所述第一段缝隙和第二段缝隙相互间隔设置并与所述中心线垂直，所述第三段缝隙与所述中心线平行并分别与所述第一段缝隙和第二段缝隙连通。
5.根据权利要求4所述的压电式麦克风，其特征在于，所述第三段缝隙的两端分别连通于所述第一段缝隙和第二段缝隙的中心。
6.根据权利要求4所述的压电式麦克风，其特征在于，所述第三段缝隙的两端分别连通于所述第一段缝隙和第二段缝隙的端部。
7.根据权利要求1所述的压电式麦克风，其特征在于，所述压电振膜由至少两层电极层和至少一层压电层组成，最外两层设置所述电极层，相邻的两层电极层之间由所述压电层隔开。
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