CN216649990U - 电容式麦克风 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电容式麦克风，其包括基板，其包括空腔和设于所述空腔上部的台阶；若干固定电极，等距地设于所述台阶上；振膜，收容于所述台阶中，其包括振动部、与所述振动部连接的连接部，自所述振动部的周缘凸设的若干可动电极，所述连接部远离振动部的一端与基板连接；及背板，所述背板通过支撑臂设于基板上，所述背板和振膜之间形成有一预定间隙，其中，所述若干固定电极呈梳状排列，所述若干可动电极也呈梳状排列，所述若干固定电极在空间上与若干可动电极分隔，且其中一固定电极与一可动电极相对设置，所述背板和振膜均为可变电容器的电极板。本实用新型的电容式麦克风具有较高的信噪比，较佳的抑制线性度失真能力和抗干扰能力。

Description

电容式麦克风

技术领域

本实用新型涉及麦克风技术领域，尤其涉及一种电容式麦克风。

背景技术

随着无线通信技术的发展，越来越多的用户使用手机。用户不仅需要手机具有通话功能，还需要手机具有高质量的通话效果。尤其是随着移动多媒体技术的发展，手机的通话质量变得越来越重要。作为手机的语音采集设备，手机麦克风的结构设计直接影响着通话质量。

目前，微机电***(Micro-Electro-Mechanical-System Microphone，MEMS)麦克风应用广泛且性能良好。图1是相关技术中的麦克风的剖视图。所述麦克风10包括背板11和振膜12，所述振膜12与背板11相对设置并通过连接部121与背板11连接。所述振膜12可相对于背板11上下振动。所述背板11还开设有贯穿孔111。所述贯穿孔111用于将声音气流传递至振膜12以使振膜12振动。所述振膜12与背板11之间形成有一音腔13。所述振膜12与背板11均设有导电层且可通电，但二者的可通电部分相互绝缘。如此，所述振膜12和背板11可形成具有电容的电容器。然而，由于电容值与电容器的每一极板的表面积成正比，与电容器的两极板之间的距离成反比，具有这种结构的麦克风的振膜12的振动变形受到电场力的干扰的极大影响，从而导致所述振膜12与背板11之间的距离呈曲线变化。因此，这种结构的电容式麦克风具有线性度差、灵敏度差、音频响度差及噪声大的缺点。

实用新型内容

本实用新型提供一种电容式麦克风，旨在解决相关技术中电容式麦克风的线性度差、灵敏度差、音频响度差及噪声大的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种所述电容式麦克风包括：基板，其包括空腔和设于所述空腔上部的台阶，所述空腔贯穿基板；若干固定电极，等距地设于所述台阶上；振膜，收容于所述台阶中，其包括振动部、与所述振动部连接的连接部，自所述振动部的周缘凸设的若干可动电极，所述连接部远离振动部的一端与基板连接；及背板，设有若干贯穿该背板的贯穿孔，所述背板通过支撑臂设于基板上，所述背板和振膜之间形成有一预定间隙，其中，所述若干固定电极呈梳状排列，所述若干可动电极也呈梳状排列，所述若干固定电极在空间上与若干可动电极分隔，且其中一固定电极与一可动电极相对设置，所述背板和振膜均为可变电容器的电极板。

优选地，每一固定电极均包括远离台阶的第一顶面和靠近台阶的第一底面，且每一固定电极的第一厚度均为第一顶面和第一底面之间的距离；每一可动电极均包括远离台阶的第二顶面和靠近台阶的第二底面，且每一可动电极的第二厚度均为第二顶面与第二底面之间的距离；及所述第一厚度不等于第二厚度。

优选地，所述基板上设有若干为固定电极和背板供电的固定电极引出端子；和所述振膜上设有若干为可动电极供电的可动电极引出端子。

优选地，所述基板上设有若干为固定电极供电的固定电极引出端子和用于为所述背板供电的背板引出端子；和所述振膜上设有若干为可动电极供电的可动电极引出端子。

优选地，所述连接部包括若干等分振膜的连接臂，每一连接臂均包括与所述振膜固定连接的一端和凸出于所述振膜的周缘的另一端。

优选地，每一用于为所述可动电极供电的可动电极引出端子均设于一连接臂上。

优选地，所述若干连接臂为四个连接臂。

优选地，每一连接臂均为机械弹簧。

优选地，所述振动部具有中心对称形状。

优选地，所述中心对称形状为圆形或正方形。

本实用新型的电容式麦克风，可通过输出电容式麦克风的双电容电信号进行相位补偿，使得所述电容式麦克风具有更高的信噪比，进而提高所述电容式麦克风的抑制线性度失真能力和抗干扰能力。

附图说明

图1是相关技术中的电容式麦克风的剖视图；

图2是本实用新型一实施例的电容式麦克风的部分结构的示意图；

图3是图2中A处的放大图；

图4是本实用新型一实施例的电容式麦克风沿俯视方向的剖视图；及

图5是本实用新型一实施例的电容式麦克风沿侧视方向的剖视图。

具体实施方式

下面将对本实用新型的实施例进行详细地描述，其示例在附图中示出。说明书中，相同或相似的元件和具有相同或相似功能的元件以相似的标号来表示。结合附图来描述的以下实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，不能理解为用于限制本实用新型。

在一些实施例中，请参阅图2至图5，本实用新型的电容式麦克风包括基板1、振膜2、若干固定电极3及背板5。

所述基板1包括贯穿其中的空腔11和设于所述空腔11上部的台阶12。在至少一实施例中，所述空腔11的内表面为圆形轮廓。

若干固定电极3设于所述台阶12上并等距地间隔设置。在一些实施例中，所述若干固定电极3围绕空腔11的中心轴呈环状等距分布，所述若干固定电极3的轴线延长线汇聚于空腔11的中心。所述若干固定电极3可一体地形成于单晶基板1中，或所述若干固定电极3可为通过外延工艺、化学气相沉积、或其他沉积技术将晶体硅或多晶硅材料沉积形成的沉积层。

所述振膜2收容于台阶12中，并包括振动部21、与所述振动部21连接的连接部22和自振动部21的周缘凸的若干可动电极4。在本实用新型的一些实施例中，所述振动部21为圆形，所述若干可动电极4的轴线延长线汇聚于振动部21的中心。所述连接部22远离振动部21的一端与基板1连接。例如，所述连接部22的一端与基板1弹性连接，使得所述振膜2在声波的作用下振动。

在一些实施例中，所述电容式麦克风可包括第一电容器，所述第一电容器由若干固定电极3和若干可动电极4组成。所述若干固定电极3呈梳状排列，且所述若干可动电极4也呈梳状排列。所述若干固定电极3在空间上与所述若干可动电极4分隔开，且一固定电极3面对所述若干可动电极4的两个相邻的可动电极4。所述固定电极3和可动电极4的尺寸使得所述固定电极3和可动电极4形成有重叠区域。当所述振膜2上下移动时，所述重叠区域发生变化，且传感器的电容也发生变化。如此，电容的变化与用于驱动所述振膜2的输入的声波压力相关。具有上述结构的电容式麦克风具有相对较大的位移、较低的失真和较高的灵敏度。

所述背板5与固定电极3连接。所述背板5设有若干贯穿的贯穿孔51。所述背板5通过支撑臂52设于基板1上，使得所述背板5与振膜2之间形成有一预定的间隙。进一步地，所述振膜2与可动电极4连接。所述背板5与振膜2电容耦合。在一些实施例中，所述电容式麦克风可包括第二电容器，所述第二电容器包括背板5和振膜2。所述背板5和振膜2均为可变电容器的电极板。在本实施例中，所述固定电极3和可动电极4之间可发生声压感应，或所述振膜2和背板5之间可发生声压感应。在另一实施例中，所述声压感应发生在固定电极3和可动电极4之间和所述振膜2和背板5之间。

当所述电容式麦克风通电时，所述背板5和振膜2可反极性充电，以形成电容。当所述振膜2在声波的作用下振动时，所述振膜2与背板5之间的距离发生变化，使得所述第二电容的电容发生变化，以将声音信号转化为电信号，来实现所述电容式麦克风的相应功能。

在一些实施例中，所述第一电容器包括若干固定电极3和若干可动电极4，所述第二电容器包括振膜2和背板5，使得所述第一电容器和第二电容器可分别输出电信号。可通过输出所述电容式麦克风的双电容电信号进行相位补偿，使得所述电容式麦克风具有更高的信噪比，进而提高所述电容式麦克风抑制线性度失真的能力和抗干扰能力。因此，所述电容式麦克风具有较长的信号传输距离和较佳的音频性能。

每一固定电极3均包括远离台阶12的第一顶面31和靠近台阶12的第一底面32，且所述固定电极3的第一厚度为第一顶面31和第一底面32之间的距离。每一可动电极4均包括远离台阶12的第二顶面41和靠近台阶12的第二底面42，且所述可动电极4的第二厚度为第二顶面41和第二底面42之间的距离。

由于电容值与电容器的每一极板的表面积成正比，与电容器的两极板之间的距离成反比，即，C＝kε0εrS/d，其中，k、ε0、和εr是常数。所述电容式麦克风被制造出后，ε0和εr的值是固定的。S是电容器的每一极板的表面积，d是电容器的两极板之间的距离。因此，在本实用新型的电容式麦克风中，所述若干固定电极3呈梳状排列，且所述若干可动电极4也呈梳状排列。所述固定电极3在空间上与可动电极4分隔开，且其中一固定电极3与其中一可动电极4相对设置。如此，当所述固定电极3和可动电极4通电后，所述固定电极3和可动电极4之间形成电容，所述固定电极3和可动电极4之间的距离d保持不变。所述表面积取决于所述第一厚度和第二厚度之间的相对面积。因此，所述麦克风具有良好的线性度。此外，由于所述电容值不受振膜2的尺寸的限制，所述振膜2的结构可有效减小，以便于小型化。加工所需的掩模数量较少，加工工艺简单。

在一些实施例中，所述第一厚度不等于第二厚度，以进一步提高所述麦克风的性能。

进一步地，所述基板1上设有若干固定电极引出端子，所述若干固定电极引出端子用于为固定电极3和背板5供电。所述振膜2上设有若干可动电极引出端子，所述若干可动电极引出端子用于为可动电极4供电。每一连接部22均包括与所述振膜2固定连接的一端和凸出所述振膜2的周缘的另一端。如此，所述背板5和固定电极3与相同的引出电路连接。

在一些实施例中，所述基板1上设有若干固定电极引出端子和背板引出端子，所述若干固定电极引出端子用于为固定电极3供电，所述背板引出端子用于为背板5供电。所述振膜2上设有若干可动电极引出端子，所述若干可动电极引出端子用于为可动电极供电4。在这种情况下，所述背板与一额外的引出电路连接，以独立控制所述背板和振膜之间的电容，进而控制所述麦克风的输出信号失真和灵敏度。

所述连接部22包括若干等分振膜2的连接臂，每一连接臂的一端与所述振膜2固定连接，另一端凸出所述振膜2的周缘设置。当所述振动部21为圆形时，所述若干连接臂均指向振膜2的中心。所述若干连接臂4为四个等分振膜2的连接臂。用于给所述可动电极4通电的每一可动电极引出端子均设于其中一连接臂上。需要说明的是，所述若干连接臂的数量不限于四个，所述若干连接臂还可为两个、五个、六个、或其他数量。

所述连接臂可具有多种形状，以增加所述振膜2受到声波作用时的位移，从而提高所述麦克风的性能。所述连接臂包括但不限于矩形臂、弧形臂、三角形臂、或其组合。

在一些实施例中，每个连接臂均作为机械弹簧。所述弹簧可由与振动部21相同或不同的材料制成，或由多种材料制成。例如，所述振动部21的材质为单晶硅、氮化硅、氧化硅、多晶硅、及聚酰亚胺中的至少一种。

在本实用新型的一些实施例中，所述振膜2的振动部21的形状不局限于圆形，还可为正方形或其他中心对称的形状。

本实用新型的电容式麦克风包括第一电容器和第二电容器，所述第一电容器包括若干固定电极和若干可动电极，所述第二电容器包括振膜和背板。所述第一电容器和第二电容器分别输出电信号。可通过输出电容式麦克风的双电容电信号进行相位补偿，使得所述电容式麦克风具有更高的信噪比，进而提高所述电容式麦克风的抑制线性度失真能力和抗干扰能力。

本实用新型的结构、特征、及效果已在实施例中详细地说明。所述实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例。然而，本实用新型的实施范围不受附图限制。凡是在本实用新型的实用新型构思下所作的改变，或在不超过本实用新型的说明书和附图的精神时于等效实施例中所作的等效改变，均包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电容式麦克风，其特征在于，所述电容式麦克风包括：

基板，其包括空腔和设于所述空腔上部的台阶，所述空腔贯穿基板；

若干固定电极，等距地设于所述台阶上；

振膜，收容于所述台阶中，其包括振动部、与所述振动部连接的连接部，自所述振动部的周缘凸设的若干可动电极，所述连接部远离振动部的一端与基板连接；及

背板，设有若干贯穿该背板的贯穿孔，所述背板通过支撑臂设于基板上，所述背板和振膜之间形成有一预定间隙，

其中，所述若干固定电极呈梳状排列，所述若干可动电极也呈梳状排列，所述若干固定电极在空间上与若干可动电极分隔，且其中一固定电极与一可动电极相对设置，所述背板和振膜均为可变电容器的电极板。

2.如权利要求1所述的电容式麦克风，其特征在于，每一固定电极均包括远离台阶的第一顶面和靠近台阶的第一底面，且每一固定电极的第一厚度均为第一顶面和第一底面之间的距离；

每一可动电极均包括远离台阶的第二顶面和靠近台阶的第二底面，且每一可动电极的第二厚度均为第二顶面与第二底面之间的距离；及

所述第一厚度不等于第二厚度。

3.如权利要求1所述的电容式麦克风，其特征在于，所述基板上设有若干为固定电极和背板供电的固定电极引出端子；和

所述振膜上设有若干为可动电极供电的可动电极引出端子。

4.如权利要求1所述的电容式麦克风，其特征在于，所述基板上设有若干为固定电极供电的固定电极引出端子和用于为所述背板供电的背板引出端子；和

所述振膜上设有若干为可动电极供电的可动电极引出端子。

5.如权利要求1所述的电容式麦克风，其特征在于，所述连接部包括若干等分振膜的连接臂，每一连接臂均包括与所述振膜固定连接的一端和凸出于所述振膜的周缘的另一端。

6.如权利要求5所述的电容式麦克风，其特征在于，每一用于为所述可动电极供电的可动电极引出端子均设于一连接臂上。

7.如权利要求5所述的电容式麦克风，其特征在于，所述若干连接臂为四个连接臂。

8.如权利要求5所述的电容式麦克风，其特征在于，每一连接臂均为机械弹簧。

9.如权利要求1所述的电容式麦克风，其特征在于，所述振动部具有中心对称形状。

10.如权利要求9所述的电容式麦克风，其特征在于，所述中心对称形状为圆形或正方形。

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