具有入口防护部的麦克风设备制造技术

一种麦克风设备包括基底和微机电系统(MEMS)换能器以及设置在基底上的集成电路(IC)。该麦克风设备还包括盖，该盖安装在基底上并覆盖MEMS换能器和IC。MEMS换能器包括附接至基板的表面的振膜以及安装在基板上并与振膜成间隔开的关系的背板。振膜沿着振膜的外围的至少一部分附接至基板的表面。振膜可以包括氮化硅绝缘层和面向背板的导电层的导电层。MEMS换能器可以包括设置在振膜的至少一部分与基板之间的外围支撑结构。振膜可以包括一个或更多个均压孔。或更多个均压孔。或更多个均压孔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有入口防护部的麦克风设备
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年10月5日提交的标题为“MICROPHONE DEVICE WITH INGRESS PROTECTION”的美国申请No.62/742,149的优先权，其全部内容通过引用并入本文中。


[0003]本公开总体涉及麦克风，并且更具体地涉及入口防护麦克风。

技术介绍

[0004]在典型的微机电系统(MEMS)麦克风中，MEMS换能器包括至少一个振膜和至少一个背板。MEMS换能器是由基部或基板支撑并且通过壳体(例如，具有壁部的杯或盖)封闭的。端口可以延伸穿过基板(针对底部端口设备)或穿过壳体的顶部(针对顶部端口设备)。声能穿过该端口，使振膜移动，并且产生相对于背板的变化的电势，从而产生电信号。麦克风被部署在各种类型的设备中诸如，个人计算机、蜂窝电话、移动设备、头戴受话器和助听器。

技术实现思路

[0005]在本公开的一方面，一种微机电系统(MEMS)声换能器包括基板，所述基板具有在其中形成的开口。所述MEMS声换能器还包括振膜，所述振膜包括导电层和绝缘层，所述绝缘层面向所述开口。所述MEMS声换能器还包括外围支撑结构，所述外围支撑结构将所述振膜悬置在所述基板上方，所述外围支撑结构附接至所述振膜的所述外围的至少一部分并且在所述外围处限制所述振膜。所述MEMS声换能器还包括背板，所述背板与所述振膜分离并邻近所述振膜的第一侧，其中，所述基板邻近所述振膜的与所述振膜的所述第一侧相反的第二侧。所述MEMS声换能器还包括在所述基板或所述外围支撑结构中的至少一者的侧壁上的孔，所述孔被构造成在所述MEMS声换能器的前腔容积与后腔容积之间提供流体连通。
[0006]在本公开的另一方面，一种微机电系统(MEMS)声换能器包括基板，所述基板具有在其中形成的开口。所述MEMS声换能器还包括振膜，所述振膜包括导电层和绝缘层，所述绝缘层面向所述开口，所述振膜包括从所述振膜的平面向外延伸的至少一个波纹。所述MEMS声换能器还包括外围支撑结构，所述外围支撑结构将所述振膜悬置在所述基板上方，所述外围支撑结构附接至所述振膜的所述外围的至少一部分并且在所述外围处限制所述振膜。所述MEMS声换能器还包括背板，所述背板与所述振膜分离并邻近所述振膜的第一侧，其中，所述基板邻近所述振膜的与所述振膜的所述第一侧相反的第二侧。
[0007]在本公开的另一方面，一种微机电系统(MEMS)声换能器包括基板，所述基板具有在其中形成的开口。所述MEMS声换能器还包括振膜，所述振膜包括邻近第一振膜的外围的应力消除结构，所述应力消除结构的厚度大于所述第一振膜的在所述第一振膜的中心附近的一部分的厚度。所述MEMS声换能器还包括外围支撑结构，所述外围支撑结构将所述振膜悬置在所述基板上方，所述外围支撑结构附接至所述振膜的所述外围的至少一部分并且在所述外围处限制所述振膜。所述MEMS声换能器还包括背板，所述背板与所述振膜分离并邻
近所述振膜的第一侧，其中，所述基板邻近所述振膜的与所述振膜的所述第一侧相反的第二侧。
[0008]前述
技术实现思路
仅是例示性的，而非旨在任何方式进行限制。除了上述例示方面、实施方式以及特征以外，另外的方面、实施方式以及特征通过参照以下附图和具体实施方式将变得显而易见。
附图说明
[0009]为了更完整地理解本公开，应当参考以下具体实施方式和附图。
[0010]图1示出了根据例示性实施方式的示例麦克风设备的剖视图。
[0011]图2例示了根据例示性实施方式的图1所示的麦克风设备的一部分的放大图。
[0012]图3例示了根据例示性实施方式的在基板中包括侧均压孔的另一示例MEMS换能器的剖视图。
[0013]图4例示了根据例示性实施方式的包括应力消除结构的另一示例MEMS换能器的剖视图。
[0014]图5例示了根据例示性实施方式的包括波纹的另一示例MEMS换能器的剖视图。
[0015]图6例示了根据例示性实施方式的在振膜的外围支撑结构中包括均压孔的另一示例MEMS换能器的剖视图。
[0016]图7例示了根据例示性实施方式的包括不同杂质浓度的多层的示例外围支撑结构。
[0017]根据下面的说明书和所附权利要求并结合附图，本公开的前述和其它特征将变得清楚。应当明白，这些附图仅描绘了根据本公开的几个实施方式，并因此不应被视为对其范围的限制，本公开将通过使用附图，以附加特异性和细节来进行描述。在附图中，除非上下文另有规定，否则相似符号通常标识相似组件。
具体实施方式
[0018]在下面的具体实施方式中，参照形成其一部分的附图。在该具体实施方式、附图以及权利要求中描述的例示性实施方式不是旨在进行限制。在不脱离在此呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其它实施方式，并且可以进行其它改变。应当容易地明白，如在本文通常描述且在附图中例示的本公开的各方面可以按宽泛种类的不同配置来布置、代替、组合以及设计，它们全部明确地进行了设想并且成为本公开的一部分。
[0019]在微机电系统(MEMS)电容式麦克风中，MEMS换能器包括至少一个振膜和至少一个背板。MEMS换能器是由基部或基板支撑并且由壳体(例如，具有壁部的杯或盖)封闭的。端口可以延伸穿过基板(针对底部端口设备)或穿过壳体的顶部(针对顶部端口设备)。从端口进入的声能可以使振膜相对于背板移位，振膜和背板两者都带电，从而产生与入射声能特性相对应的电信号。为了提高麦克风的灵敏度，使振膜浮在背板与基板之间，仅使用导电带或电线将振膜连接到麦克风中的电路。浮动振膜允许振膜对低振幅声能的大动态运动。然而，当入射声能具有高振幅和瞬态特性时，振膜的较大运动会使固体或液体颗粒通过端口进入麦克风。这增加了固体或液体颗粒滞留在振膜与背板或振膜与基板之间或者粘附至振膜、背板或基板的风险。进而，这会增加电短路的风险或对振膜的移动产生阻碍。
[0020]本公开描述了用于提高麦克风设备的鲁棒性的设备和技术，诸如，结合了MEMS换能器的那些麦克风设备。特别地，本公开中描述的设备和技术提高了麦克风封装对固体和液体颗粒进入的抵抗力。在一个或更多个实施方式中，MEMS换能器可以包括振膜，该振膜的外围附接至基板。通过将振膜的外围附接至基板，振膜的移动受到限制。结果，即使在高振幅的瞬态声音期间，振膜的移动也被减少并且外围被密封，从而降低了固体或液体颗粒通过端口进入麦克风的风险。
[0021]在一个或更多个实施方式中，可以通过使用高抗拉材料形成振膜来进一步限制振膜的运动。例如，诸如氮化硅的材料可以用于形成振膜。在一个或更多个实施方式中，在制造过程期间将被去除的牺牲材料被保留在振膜的外围，以提高振膜的强度。在一个或更多个实施方式中，振膜可以包括允许振膜两侧的大气压力均衡的一个或更多个孔。一个或更多个孔的尺寸可以被设置以减小固体或液体颗粒通过的风险。在一个或更多个实施方式中，振膜可以包括导电层和非导电层，其中，导电层背对端口。在一个或更多个实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微机电系统声换能器即MEMS声换能器，所述MEMS声换能器包括：基板，所述基板中形成有开口；振膜，所述振膜包括导电层和绝缘层，所述绝缘层面向所述开口，所述振膜包括至少一个孔和从所述振膜的平面向外延伸的至少一个波纹，所述至少一个孔被构造成在所述MEMS声换能器的前腔容积与后腔容积之间提供流体连通；外围支撑结构，所述外围支撑结构将所述振膜悬置在所述基板上方，所述外围支撑结构附接至所述振膜的所述外围的至少一部分并且在所述外围处限制所述振膜；以及背板，所述背板与所述振膜分离并邻近所述振膜的第一侧，其中，所述基板邻近所述振膜的与所述振膜的所述第一侧相反的第二侧。2.根据权利要求1所述的MEMS声换能器，其中，所述外围支撑结构包括牺牲材料。3.根据权利要求2所述的MEMS声换能器，其中，所述牺牲材料包括具有单一磷浓度的至少一个玻璃层。4.根据权利要求2所述的MEMS声换能器，其中，所述牺牲材料包括具有第一磷浓度的第一玻璃层和具有第二磷浓度的第二玻璃层。5.根据权利要求3所述的MEMS声换能器，其中，所述牺牲材料包括不含磷的至少一个玻璃层。6.根据权利要求2所述的MEMS声换能器，其中，所述牺牲材料的边缘包括位于所述基板与所述振膜之间的锥形轮廓。7.根据权利要求1所述的MEMS声换能器，其中，所述至少一个波纹被定位在所述振膜的外围处。8.根据权利要求1所述的MEMS声换能器，其中，所述至少一个波纹在所述基板的方向上从所述振膜的所述平面向外延伸。9.根据权利要求1所述的MEMS声换能器，其中，所述绝缘层包括氮化硅。10.根据权利要求1所述的MEMS声换能器，其中，所述导电层包括多晶硅。11.根据权利要求1所述的MEMS声换能器，其中，所述背板包括导电层和绝缘层，其中，所述背板的所述导电层面向所述振膜的所述导电层。12.根据权利要求1所述的MEMS声换能器，所述MEMS声换能器还包括沉积在所述MEMS声换能器的至少一个表面上的疏水层。13.一种麦克风设备，所述麦克风设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑，
申请(专利权)人：美商楼氏电子有限公司，
类型：发明
国别省市：