CN218514469U - 一种背板、微机电结构、麦克风以及终端 - Google Patents

Abstract

公开了一种背板、微机电结构、麦克风以及终端，背板包括：导电层；绝缘层，用于支撑所述导电层；多个声孔，贯穿所述背板的厚度方向；以及多个凸起，位于所述背板的第一表面；其中，任意相邻且非直线排列的三个凸起呈等边三角形排列。本实用新型实施例提供的背板，在声孔的间隙均匀穿插有凸起，且任意相邻且非直线排列的三个凸起呈等边三角形排列，以防止凸起之间的空白面积过大，造成所述背板与所述振膜之间部分粘合。

Description

一种背板、微机电结构、麦克风以及终端

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，更具体地，涉及背板、微机电结构、麦克风以及终端。

背景技术

基于微机电***(Micro Electro Mechanical Systems,MEMS)制造的麦克风被称为MEMS麦克风，通常包括微机电结构以及与之电连接的功能集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit,ASIC)芯片。

在传统MEMS麦克风中，微机电结构包括衬底和依次设置在衬底上的振膜及背板，振膜与背板构成可变电容；通过声振动使振膜振动，输出此时的背板与振膜之间的静电电容的变化。另外，由于通过声振动使振膜振动，所以必须将声振动导入背板与振膜之间的气隙中。

在微机电结构的加工以及工作中，振膜会和背板发生粘合，通常情况下，通常会在背板和振膜相对的一面设置凸起或者在背板上设置凸起来解决振膜和背板粘合的问题，但是依然会发生局部粘合的现象。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种背板、微机电结构、麦克风以及终端，以解决所述微机电结构的背板与振膜局部粘合的问题。

本实用新型提供一种背板，包括：

导电层；

绝缘层，用于支撑所述导电层；

多个声孔，贯穿所述背板的厚度方向；以及

多个凸起，位于所述绝缘层的反面；

其中，任意相邻且非直线排列的三个凸起呈等边三角形排列。

优选地，所述凸起在第一方向上以直线阵列排列；

所述直线阵列包括间隔排列的第一直线阵列和第二直线阵列；

其中，第一直线阵列中的凸起和与之相邻的第二直线阵列的凸起交错分布。

优选地，每一直线阵列中的凸起之间的间距为10～50um。

优选地，所述凸起的材料为绝缘材料。

优选地，所述凸起的为柱体、椎体中的一种或其组合。

优选地，所述绝缘层包括：

第一区域，位于所述绝缘层的中心区域，分布有第一声孔；以及

第二区域，围绕所述第一区域，分布有第二声孔；

其中，所述第一声孔的孔径大于第二声孔的孔径。

优选地，所述导电层的面积小于所述绝缘层的面积。

优选地，所述导电层在所述绝缘层的投影覆盖全部第一区域以及部分的第二区域，且所述导电层在所述绝缘层的投影的边缘两侧均为第二声孔。

优选地，所述第一声孔的孔径为8～12um，孔边缘间距为1～5um。

优选地，所述第一声孔均匀分布于所述绝缘层的第一区域。

优选地，所述导电层与所述第一区域的形状为相似图形。

优选地，所述第一区域和所述导电层的形状为圆形或者多边形。

优选地，所述第一区域边缘包括沿着所述背板的圆周方向交替排列、且彼此隔开的多个突出部和多个凹陷部。

优选地，位于所述突出部的第一声孔和位于所述凹陷部的第二声孔交替分布。

优选地，所述导电层与所述绝缘层的第一区域的中心在所述背板的厚度方向上位于同一直线上。

一种微机电结构，包括：衬底、第一支撑部、振膜、第二支撑部以及上述的背板；

所述衬底具有腔体；

所述振膜和所述背板之间具有间隙；

所述背板的第一表面与所述振膜相对。

优选地，所述第一支撑部位于所述衬底上；

所述振膜位于所述第一支撑部上；

所述第二支撑部位于所述振膜上；

所述背板位于所述第二支撑部上。

优选地，所述导电层位于所述背板的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对。

一种麦克风，包括上述的微机电结构。

一种终端，包括上述的麦克风。

本实用新型实施例提供的背板，在所述声孔的间隙均匀穿插有凸起，任意相邻且非直线排列的三个凸起呈等边三角形排列，等边三角形排列的凸起相对于矩形或者圆形排列的凸起更加稳定，不易造成振膜破碎；同时保证所述背板上无凸起的区域面积分布均匀，不会造成所述背板与所述振膜之间由于面积分布不均匀而导致背板与振膜部分粘合。

本实用新型实施例提供的背板，所述绝缘层包括第一区域以及第二区域，在中心的第一区域设有孔径较大的第一声孔，使得声振动能够容易地通过所述第一声孔，进而提高信噪比；围绕中心区域的第二区域设有孔径较小的第二声孔，以增加所述背板整体的机械强度。

本实用新型实施例中，所述导电层的面积设置为小于所述绝缘层的面积，以减小贡献电容的导电层的面积，提高由背板和振膜形成的平板电容的敏感性，提高麦克风芯片的信噪比。

本实用新型实施例中，将所述导电层在所述绝缘层的投影覆盖全部的第一声孔，以保证所述导电层与所述振膜构成的电容元件拥有较大的信噪比；并且将所述导电层的边缘穿插于第二区域内，以保证所述导电层的边缘位于所述绝缘层机械强度较大的部分，进一步提高所述导电层边缘处台阶的机械强度。

本实用新型实施例中，将所述导电层与所述绝缘层的第一区域设置为相似图形，以更加容易的实现所述导线层对所述第一区域的全部投影覆盖。

本实用新型实施例中，将所述导电层与所述第一区域同心设置，以保证在尽可能多地减小所述导电层面积的前提下，保证所述导电层投影覆盖全部的第一声孔。

本实用新型实施例中，所述第一区域边缘包括沿着所述背板的圆周方向交替排列、且彼此隔开的多个突出部和多个凹陷部，位于所述突出部的第一声孔和位于所述凹陷部的第二声孔交替分布，进而使得所述第一区域以及第二区域承受的声压过渡较为平缓，防止在所述第一区域以及第二区域交界处发生断裂。

附图说明

通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出了本实用新型第一实施例的微机电结构的立体图；

图2示出了本实用新型第一实施例的微机电结构的剖视图；

图3示出了本实用新型第一实施例的背板的仰视图；

图4示出了本实用新型第二实施例的背板的俯视图；

图5示出了本实用新型第三实施例背板的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

图1示出了本实用新型第一实施例的微机电结构的立体图；图2示出了本实用新型第一实施例的微机电结构的剖视图。如图1和图2所示，本实用新型实施例的微机电结构包括衬底500、位于所述衬底500上的第一支撑部400、位于所述第一支撑部400上的振膜300、位于所述振膜300上的第二支撑部200及位于所述第二支撑部200上的背板100。

所述衬底500具有贯通其正反面的腔体510，正常工作时的声压负载和非正常工作时受到的吹击负载均通过腔体510加载至振膜300；第一支撑部400支承于振膜300和衬底500之间，用于电性隔绝振膜300和衬底500，并为振膜300提供支撑；第二支撑部200位于背板100和振膜300之间，用于电性隔绝背板100和振膜300，使背板100和振膜300相对且间隔设置，以使背板100和振膜300之间形成有供振膜300振动的振荡声腔600。

衬底500采用单晶硅衬底，但也可以为多晶硅衬底。第二支撑部200和第一支撑部400通常采用易腐蚀的绝缘材料沉积后经过蚀刻形成，绝缘材料优选为氧化硅，但也可以采用聚氧化乙烯等。

振膜300采用多晶硅材料通过沉淀工艺形成，振膜300上设置有泄气孔310，以减小振膜300振动过程中受到的气压冲击，使振膜300振动过程中，在振荡声腔中产生的高压气流部分通过泄气孔310排放到外部空间，有效平衡气压，提高声学效果，且能防止振动过程中，由于振膜300两侧压力差导致的振动不均匀而损坏的问题。

所述背板100包括绝缘层110以及位于所述绝缘层110上的导电层120，具体地，所述导电层120位于绝缘层110远离第二支撑部200的一侧，并且从所述导电层120朝向外侧延伸出焊盘160，用于引出电信号。优选地，绝缘层110例如由氮化硅沉积形成，其四周固结在第二支撑部200上方，氮化硅硬度大、熔点高，能够保证背板100的刚性；导电层120例如采用多晶硅沉积形成，具有良好的导电性。然而本实用新型实施例并不限于此，本领域技术人员可以根据需要对背板100的结构与材料进行其他设置。

背板100上具有多个声孔130，每个声孔130穿过绝缘层110和导电层120。

声振动通过腔体510进入到振荡声腔600时，振膜300与声振动进行共振而膜振动。振膜300振动而振膜300与导电层120之间的间隙距离变化时，振膜300与导电层120之间的静电电容发生变化；振膜300感应的声振动(声压的变化)转化为振膜300与导电层120之间的静电电容的变化，作为电信号经由所述焊盘160输出。

图3示出了本实用新型第一实施例的背板的仰视图，为了方便观察，该图中省略了声孔；如图3所示，背板100上具有多个凸起150，所述凸起150排列于所述背板100的非声孔区域，所述凸起150设置于与所述振膜300相对的一面，以在加工过程中以及所述振膜300振动的过程中，防止所述振膜300与背板100粘连。

本实施例中，所述凸起为柱体结构，例如圆柱体、三角柱体等，在其他的实施例中，所述凸起为椎体结构，例如圆锥体等；所述凸起的材料为绝缘材料，例如氧化硅、氮化硅等。本领域技术人员可以根据需要对所述凸起的形状以及材料做出具体的选择，本实施例对此不做限制。

所述凸起采用绝缘材料，以对所述背板和所述振膜之间形成绝缘性的阻隔，本实施中，所述凸起例如和所述绝缘层110的材料相同，在一个具体的实施例中，所述绝缘层110和所述凸起150例如一体成形。

本实施例中，任意相邻且非直线排列的三个凸起150呈等边三角形排列，等边三角形排列的凸起150的稳定性更强，在所述振膜300振动的过程中，能够对所述振膜300实现稳定的支撑，以防止所述背板100与所述振膜300之间部分粘合。

进一步地，任意相邻且非直线排列的三个凸起150呈等边三角形排列，能够保证所述背板100上无凸起150的区域面积分布均匀，不会造成所述背板100与所述振膜300之间由于面积分布不均匀而导致背板与振膜部分粘合。

本实施例中，所述凸起150以直线阵列排列在第一方向(例如X轴方向)上，所述直线阵列包括间隔排列的第一直线阵列141和第二直线阵列142，其中，第一直线阵列141中的凸起150和与之相邻的第二直线阵列142的凸起150交错分布，第一直线阵列141中的任意一个凸起(除排列在直线阵列两端的部分凸起)位于第二直线阵列142中与该凸起距离最近的两个凸起的中垂线上，且任意相邻且非直线排列的三个凸起150之间的距离相等，以保证任意相邻且非直线排列的三个凸起150呈等边三角形排列。例如，在一个具体的实施例中，第一直线阵列141中的凸起151和第二直线阵列142中的凸起152、凸起153构成等边三角形排列。

本实施例中，第一直线阵列或者第二直线阵列中的凸起150之间的间距为10～50um。

本实施例中，所述导电层120位于绝缘层110远离第二支撑部200的一侧，以防止在所述振膜振动的过程与所述导电层120接触，导致短路。在其他实施例中，由于设置所述凸起来防止所述振膜与所述背板的接触，所述导电层120还可以位于绝缘层110靠近所述第二支撑部200的一侧。

图4示出了本实用新型第二实施例的背板的俯视图；本实施例的衬底500、第一支撑部400、振膜300、第二支撑部200的结构与第一实施例相同，本实施例不再赘述，与第一实施例不同的是，本实施例中，所述绝缘层110包括位于中心的第一区域111以及围绕所述第一区域111的第二区域112，所述第一区域111内分布有第一声孔131，所述第二区域112内分布有第二声孔132，所述第一声孔131的孔径大于第二声孔132的孔径。

为了声振动能够容易地通过声孔130，尽可能地增大所述声孔130的孔径，以增大信噪比；但是，增大所述声孔130的孔径，会降低所述背板的机械强度。本实施例在背板100的中心区域设有孔径较大的第一声孔131，使得声振动能够容易地通过所述第一声孔131，进而提高信噪比；围绕中心区域的第二区域设有孔径较小的第二声孔132，以增加所述背板100整体的机械强度。

在本实用新型的一个具体的实施例中，所述第一声孔131和所述第二声孔132设置为圆形，所述第一声孔131的孔径8～12um，孔间距1～5um。

为了有效排出噪声，期望的孔径尽可能大，并且期望所述声孔的排列尽可能密集，即孔间距尽可能小。但是，如果声孔的孔径过大，孔间距过小都会导致背板的机械强度降低，因此，优选所述第一声孔131的孔径8～12um，孔边缘间距1～5um，在保证所述背板的机械强度的情况下，增大信噪比。

不难理解，所述第一声孔131和所述第二声孔132的形状以及孔间距不限于此，所述第一声孔131和所述第二声孔132还可以多边形等，本领域技术人员可以根据需要对所述第一声孔131和所述第二声孔132的形状、孔径以及间距进行具体地设置。

本实施例中，所述导电层120的面积小于所述绝缘层110的面积，通过减小贡献电容的导电层120的面积，提高由背板100和振膜300形成的平板电容的敏感性，提高麦克风芯片的信噪比。

具体地，所述导电层120投影覆盖全部的第一声孔131以及部分的第二声孔132，且所述导电层120的边缘的两侧均为第二声孔132。

本实施例中，所述导电层120与所述振膜300相对的区域为有效的电容区域，所述导电层120投影覆盖全部的第一声孔131，以保证所述导电层120与所述振膜300构成的电容元件拥有较大的信噪比；所述导电层120的边缘的两侧均为第二声孔132，以保证所述导电层120的边缘位于所述绝缘层110机械强度较大的部分，进一步提高所述导电层120边缘处台阶的机械强度。

所述导电层120与所述绝缘层110的第一区域111为相似图形，且所述导电层120与所述绝缘层110的第一区域111的中心在所述背板100的厚度方向上位于同一直线上，以保证能够尽可能多地减小所述导电层120面积，同时保证所述导电层120投影覆盖全部的第一声孔131。

本实施例中，所述第一区域111以及所述导电层120的形状为圆形或者多边形。

图5示出了本实用新型第三实施例背板的俯视图，与第二实施例不同的是，本实施例中，所述第一区域111的中心部分为圆形或者多边形，在圆形或者多边形的四周均匀围绕多个突出部113，所述突出部为三角形或者梯形；相应地，所述导电层120与所述第一区域111为相似图形。

第二实施例中，由于声孔的孔径不同，第一区域111以及第二区域112所承受的声压也不相同，第一区域111以及第二区域112承受的声压差，以及第一区域111与第二区域112之间整齐的边界造成第一区域111以及第二区域112之间容易发生断裂。本实施例中，所述第一区域111边缘包括沿着所述背板的圆周方向交替排列、且彼此隔开的多个突出部113和多个凹陷部114，其中，所述突出部114内分布有第一声孔，所述凹陷部114内分布有第二声孔，位于所述突出部113的第一声孔和位于所述凹陷部114的第二声孔交替分布，进而使得所述第一区域111以及第二区域112承受的声压过渡较为平缓，防止在所述第一区域111以及第二区域112交界处发生断裂。

不难理解，所述第一区域111还可以为任意其他形状，例如不规则形状等，本领域技术人员根据需要对所述导电层120与所述绝缘层110的第一区域111的形状做出具体的选择，本实施例不对所述第一区域以及导电层的形状做出限制。

本实用新型实施例提供的背板，在所述声孔的间隙均匀穿插有凸起，任意相邻且非直线排列的三个凸起呈等边三角形排列，等边三角形排列的凸起相对于矩形或者圆形排列的凸起更加稳定，不易造成振膜破碎；同时保证所述背板上无凸起的区域面积分布均匀，不会造成所述背板与所述振膜之间由于面积分布不均匀而导致背板与振膜部分粘合。

本实用新型实施例提供的背板，所述绝缘层包括第一区域以及第二区域，在中心的第一区域设有孔径较大的第一声孔，使得声振动能够容易地通过所述第一声孔，进而提高信噪比；围绕中心区域的第二区域设有孔径较小的第二声孔，以增加所述背板整体的机械强度。

本实用新型实施例中，所述导电层的面积设置为小于所述绝缘层的面积，以减小贡献电容的导电层的面积，提高由背板和振膜形成的平板电容的敏感性，提高麦克风芯片的信噪比。

本实用新型实施例中，将所述导电层在所述绝缘层的投影覆盖全部的第一声孔，以保证所述导电层与所述振膜构成的电容元件拥有较大的信噪比；并且将所述导电层的边缘穿插于第二区域内，以保证所述导电层的边缘位于所述绝缘层机械强度较大的部分，进一步提高所述导电层边缘处台阶的机械强度。

本实用新型实施例中，将所述导电层与所述绝缘层的第一区域设置为相似图形，以更加容易的实现所述导线层对所述第一区域的全部投影覆盖。

本实用新型实施例中，将所述导电层与所述第一区域同心设置，以保证在尽可能多地减小所述导电层面积的前提下，保证所述导电层投影覆盖全部的第一声孔。

本实用新型实施例中，所述第一区域边缘包括沿着所述背板的圆周方向交替排列、且彼此隔开的多个突出部和多个凹陷部，位于所述突出部的第一声孔和位于所述凹陷部的第二声孔交替分布，进而使得所述第一区域以及第二区域承受的声压过渡较为平缓，防止在所述第一区域以及第二区域交界处发生断裂。

以上对本实用新型的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本实用新型的范围。本实用新型的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本实用新型的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本实用新型的范围之内。

Claims (20)

1.一种背板，其特征在于，包括：

导电层；

绝缘层，用于支撑所述导电层；

多个声孔，贯穿所述背板的厚度方向；以及

多个凸起，位于所述背板的第一表面；

其中，任意相邻且非直线排列的三个凸起呈等边三角形排列。

2.根据权利要求1所述的背板，其特征在于，所述凸起在第一方向上以直线阵列排列；

所述直线阵列包括间隔排列的第一直线阵列和第二直线阵列；

其中，所述第一直线阵列中的凸起和与之相邻的所述第二直线阵列的凸起交错分布。

3.根据权利要求2所述的背板，其特征在于，每一直线阵列中的凸起之间的间距为10～50um。

4.根据权利要求1所述的背板，其特征在于，所述凸起的材料为绝缘材料。

5.根据权利要求1所述的背板，其特征在于，所述凸起的为柱体、椎体中的一种或其组合。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的背板，其特征在于，所述绝缘层包括：

第一区域，位于所述绝缘层的中心区域，分布有第一声孔；以及

第二区域，围绕所述第一区域，分布有第二声孔；

其中，所述第一声孔的孔径大于所述第二声孔的孔径。

7.根据权利要求6所述的背板，其特征在于，所述导电层的面积小于所述绝缘层的面积。

8.根据权利要求7所述的背板，其特征在于，所述导电层在所述绝缘层的投影覆盖全部第一区域以及部分的第二区域，且所述导电层在所述绝缘层的投影的边缘两侧均为第二声孔。

9.根据权利要求6所述的背板，其特征在于，所述第一声孔的孔径为8～12um，孔边缘间距为1～5um。

10.根据权利要求6所述的背板，其特征在于，所述第一声孔均匀分布于所述绝缘层的第一区域。

11.根据权利要求6所述的背板，其特征在于，所述导电层与所述第一区域的形状为相似图形。

12.根据权利要求6或11所述的背板，其特征在于，所述第一区域和所述导电层的形状为圆形或者多边形。

13.根据权利要求6所述的背板，其特征在于，所述第一区域边缘包括沿着所述背板的圆周方向交替排列、且彼此隔开的多个突出部和多个凹陷部。

14.根据权利要求13所述的背板，其特征在于，位于所述突出部的第一声孔和位于所述凹陷部的第二声孔交替分布。

15.根据权利要求6所述的背板，其特征在于，所述导电层与所述绝缘层的第一区域的中心在所述背板的厚度方向上位于同一直线上。

16.一种微机电结构，其特征在于，包括：衬底、第一支撑部、振膜、第二支撑部以及权利要求1至15任意一项所述的背板；

所述衬底具有腔体；

所述振膜和所述背板之间具有间隙；

所述背板的第一表面与所述振膜相对。

17.根据权利要求16所述的微机电结构，其特征在于，

所述第一支撑部位于所述衬底上；

所述振膜位于所述第一支撑部上；

所述第二支撑部位于所述振膜上；

所述背板位于所述第二支撑部上。

18.根据权利要求16所述的微机电结构，其特征在于，所述导电层位于所述背板的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相对。

19.一种麦克风，其特征在于，包括权利要求16或17或18所述的微机电结构。

20.一种终端，其特征在于，包括权利要求19所述的麦克风。

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