一种MEMS麦克风芯片的制作方法

一种mems麦克风芯片
【技术领域】
1.本实用新型属于麦克风技术领域，尤其涉及一种mems麦克风芯片。


背景技术：

2.mems(micro-electro-mechanical system，微机电系统)麦克风是一种利用微机械加工技术制作出来的电能换声器，其具有体积小、频响特性好、噪声低等特点。随着电子设备的小巧化、轻薄化发展，mems麦克风被越来越广泛地运用到这些设备上。现有的电容式mems麦克风芯片主要包括具有背腔的基底，以及位于基底上部的振膜与背板，振膜与背板组成了电容系统。当声压作用于振膜时，振膜两面存在压强差，使得振膜做靠近背板或远离背板的运动，从而引起振膜与背板间电容的变化，实现声音信号到电信号的转换，这就是mems电容麦克风的工作原理。
3.现有的mems麦克风芯片中背板通过支撑结构固定于基底上，当背板本身存在较大应力或受到冲击，如跌落、吹气等环境时，在背板与支撑结构的台阶状连接处容易断裂，导致麦克风失效，相关技术中，通过在支撑结构中增加多个台阶结构来均衡单一台阶结构的应力分布，但是台阶状连接处仍然是应力集中点，极易发生断裂。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种mems麦克风芯片，可有效降低背板支撑结构与背板连接处发生断裂的风险，防止mems麦克风芯片失效。
5.本实用新型的技术方案如下：一种mems麦克风芯片，包括具有背腔的基底以及设于所述基底上的电容结构，所述电容结构包括与所述基底固定的第一膜层以及与所述第一膜层间隔设置的第二膜层，所述mems麦克风芯片还包括固定于所述基底并支撑所述第一膜层的支撑壁，所述支撑壁包括间隔设置的波纹结构，所述波纹结构包括具有第一开口的凹陷部和具有第二开口的凸起部，所述第一开口和所述第二开口的朝向相反，所述凹陷部包括第一弯曲部以及自所述第一弯曲部的两端分别延伸并围设形成所述第一开口的第一连接部，所述凸起部包括第二弯曲部以及自所述第二弯曲部的两端分别延伸并围设形成所述第二开口的第二连接部，所述第一连接部的端部与相邻的所述第二连接部的端部连接形成所述波纹结构。
6.优选的，所述第一弯曲部以及所述第二弯曲部形状相同，所述第一弯曲部呈圆弧形、矩形、三角形或梯形。
7.优选的，所述基底呈矩形，所述支撑壁还包括连接相邻所述波纹结构的连接结构，所述基底包括相对平行间隔设置的第一底壁、相对平行间隔设置的第二底壁以及连接相邻所述第一底壁和所述第二底壁的角部位置，所述波纹结构沿所述第一底壁和/或所述第二底壁延伸设置，所述连接结构与所述角部位置对应设置。
8.优选的，所述波纹结构沿所述第一底壁和所述第二底壁延伸设置，所述连接结构呈u形，所述连接结构的两端各连接一个所述波纹结构。
9.优选的，所述第一膜层包括呈矩形的膜层主体以及自所述膜层主体的角部位置延伸的延伸臂，所述连接结构支撑所述延伸臂，所述波纹结构支撑所述膜层主体。
10.优选的，所述支撑壁包括相互连接的第一台阶和第二台阶，所述第一台阶连接所述基底，所述第二台阶连接所述第一台阶和所述第一膜层，所述波纹结构设于所述第一台阶处和/或所述第二台阶处。
11.优选的，所述基底呈圆形，所述支撑壁也呈圆形，所述支撑壁还包括连接相邻所述波纹结构的连接结构，所述波纹结构与所述连接结构依次沿所述基底的形状交替连接。
12.优选的，所述第一连接部的端部与相邻的所述第二连接部的端部的连接处为所述波纹结构的连接部，相邻两所述连接部的水平延长线交汇在所述第一膜层的几何中心位置。
13.优选的，所述第二膜层设于所述第一膜层靠近所述基底的一侧，所述第二膜层间隔设置于所述支撑壁的内侧。
14.优选的，所述第一膜层为背板，所述第二膜层为振膜。
15.本实用新型的有益效果在于：在背板与基底的支撑壁上设置波纹结构，该波纹结构由开口相反的凹陷部和凸起部连接形成，当背板的支撑壁存在较大的本征应力或较大的外加载荷力时，波纹结构可以使背板的刚度增加，凹陷部与凸起部的连接处可以抵抗载荷引起的整个背板的力矩变化，有效降低背板与支撑壁连接处发生断裂的风险，进而提升整个mems 麦克风芯片的可靠性；并且在一定程度上减小mems麦克风的thd。
【附图说明】
16.图1是本实用新型实施例一提供的mems麦克风芯片的整体结构示意图；
17.图2是本实用新型实施例一提供的mems麦克风芯片的分体结构示意图；
18.图3是图1中沿a-a线的剖视结构示意图；
19.图4是本实用新型实施例一提供的mems麦克风芯片的部分结构示意图；
20.图5是本实用新型实施例二提供的mems麦克风芯片的立体结构示意图；
21.图6是本实用新型实施例二提供的mems麦克风芯片的俯视图；
22.图7是本实用新型实施例三提供的mems麦克风芯片的部分立体结构示意图。
【具体实施方式】
23.下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明。
24.实施例一：
25.请参阅图1至图4，是本实用新型实施例一提供的一种mems麦克风芯片，包括具有背腔10的基底1以及设置于基底1上的电容结构2，电容结构2包括与基底1固定的第一膜层21以及与第一膜层21间隔设置的第二膜层22。mems麦克风芯片还包括固定于基底1上并支撑第一膜层21 的支撑壁3，支撑壁3将第一膜层21支撑于基底1上方，在本实施例中，第二膜层22设于第一膜层21靠近基底1的一侧，且第二膜层22并未固定于支撑壁3；可以理解的是，在本实用新型中，第一膜层21为背板，第二膜层22为振膜。
26.具体的，支撑壁3包括间隔设置的波纹结构31以及连接相邻两个所述波纹结构的连接结构32，波纹结构31与连接结构32依次沿基底1的形状延伸连接呈环形。可以理解的
是，由于第一膜层21和第二膜层22的形状一般设置成与基底1的形状相配合，支撑壁3的结构也与基底1的形状相配合，比如当基底1为矩形时，支撑壁3与基底1的形状相同，也为矩形。
27.波纹结构31包括具有第一开口311的凹陷部312和具有第二开口313 的凸起部314，第一开口311和第二开口313的朝向相反。在本实施例中，凹陷部312的凹陷方向与凸起部314的凸起方向平行，且均平行于第一膜层21和第二膜层所在的平面。凹陷部312包括第一弯曲部3121以及自第一弯曲部3121的两端分别延伸并围设形成第一开口311的第一连接部 3122，凸起部314包括第二弯曲部3141以及自第二弯曲部3141的两端分别延伸并围设形成第二开口313的第二连接部3142，第一连接部3122的端部与相邻的第二连接部3142的端部连接形成该波纹结构31，可以理解的是，该第一连接部3122和第二连接部3142均为两个。其中，第一连接部3122的端部与相邻的第二连接部3142的端部的连接处为波纹结构31 的连接部315。在本实施例中，第一弯曲部3121和第二弯曲部3141的形状相同，第一弯曲部3121呈圆弧形，在其他实施例中，第一弯曲部3121 也可呈矩形、三角形或梯形亦或其他弯曲结构。通过将支撑壁3设置非直线的波纹状弯曲结构，可以有效提升支撑壁3的刚度，降低其与背板连接处发声断裂的风险，有效提升mems麦克风芯片的可靠性和稳定性。
28.具体的，在本实施例中，基底1呈矩形，因此，基底1包括相对平行间隔设置的第一底壁11、相对平行间隔设置的第二底壁12以及连接相邻第一底壁11和第二底壁12的角部位置13，相应的，波纹结构31沿第一底壁11和/或第二底壁12延伸设置；在本实施例中，波纹结构31设置在支撑壁3的四个直边处，当然在其他实施例中也可以是相对两个直边处。其中，连接结构32呈u形，当支撑壁3的每个直边均设有一个波纹结构 31时，连接结构32的u形两端各连接一个波纹结构31。
29.相对应的，第一膜层21包括呈矩形的膜层主体211以及自膜层主体 211的角部位置延伸的延伸臂212，连接结构32支撑位于角部的延伸臂 212，波纹结构31支撑膜层主体21。
30.本实施例中，在背板与基底的支撑壁3上设置波纹结构31，该波纹结构31由开口相反的凹陷部312和凸起部314连接形成，当背板的支撑壁3 存在较大的本征应力或较大的外加载荷力时，波纹结构31可以使背板的刚度增加，凹陷部312与凸起部314的连接处315可以抵抗载荷引起的整个背板的力矩变化，有效降低背板与支撑壁3连接处发生断裂的风险，进而提升整个mems麦克风芯片的可靠性；并且在一定程度上减小mems麦克风的thd。
31.实施例二：
32.请参阅图5-图6，图5-图6是本实用新型实施例二提供的一种mems 麦克风芯片，本实施例提供的mems麦克风芯片与实施例一提供的mems 麦克风芯片基本相同，不同点在于基底1呈圆形，波纹结构31与连接结构 32依次沿基底1的形状交替连接形成圆形结构；进一步的，如图中虚线所示，相邻两连接部315的水平延长线交汇在第一膜层21的几何中心位置，即圆心处。
33.实施例三：
34.请参阅图7，图7是本实用新型实施例三提供的一种mems麦克风芯片，本实施例提供的mems麦克风芯片与实施例一和实施例二提供的 mems麦克风芯片基本相同，不同点在于支撑壁3包括相互连接的第一台阶33和第二台阶34，第一台阶33连接基底1，第二台阶34
连接第一台阶 33和第一膜层21，波纹结构31设于第二台阶34处。
35.本实用新型的有益效果在于：在背板与基底的支撑壁上设置波纹结构，该波纹结构由开口相反的凹陷部和凸起部连接形成，当背板的支撑壁存在较大的本征应力或较大的外加载荷力时，波纹结构可以使背板的刚度增加，凹陷部与凸起部的连接处可以抵抗载荷引起的整个背板的力矩变化，有效降低背板与支撑壁连接处发生断裂的风险，进而提升整个mems 麦克风芯片的可靠性；并且在一定程度上减小mems麦克风的thd。

技术特征：
1.一种mems麦克风芯片，包括具有背腔的基底以及设于所述基底上的电容结构，所述电容结构包括与所述基底固定的第一膜层以及与所述第一膜层间隔设置的第二膜层，其特征在于：所述mems麦克风芯片还包括固定于所述基底并支撑所述第一膜层的支撑壁，所述支撑壁包括间隔设置的波纹结构，所述波纹结构包括具有第一开口的凹陷部和具有第二开口的凸起部，所述第一开口和所述第二开口的朝向相反，所述凹陷部包括第一弯曲部以及自所述第一弯曲部的两端分别延伸并围设形成所述第一开口的第一连接部，所述凸起部包括第二弯曲部以及自所述第二弯曲部的两端分别延伸并围设形成所述第二开口的第二连接部，所述第一连接部的端部与相邻的所述第二连接部的端部连接形成所述波纹结构。2.根据权利要求1所述的mems麦克风芯片，其特征在于，所述第一弯曲部以及所述第二弯曲部形状相同，所述第一弯曲部呈圆弧形、矩形、三角形或梯形。3.根据权利要求1所述的mems麦克风芯片，其特征在于，所述基底呈矩形，所述支撑壁还包括连接相邻所述波纹结构的连接结构，所述基底包括相对平行间隔设置的第一底壁、相对平行间隔设置的第二底壁以及连接相邻所述第一底壁和所述第二底壁的角部位置，所述波纹结构沿所述第一底壁和/或所述第二底壁延伸设置，所述连接结构与所述角部位置对应设置。4.根据权利要求3所述的mems麦克风芯片，其特征在于，所述波纹结构沿所述第一底壁和所述第二底壁延伸设置，所述连接结构呈u形，所述连接结构的两端各连接一个所述波纹结构。5.根据权利要求4所述的mems麦克风芯片，其特征在于，所述第一膜层包括呈矩形的膜层主体以及自所述膜层主体的角部位置延伸的延伸臂，所述连接结构支撑所述延伸臂，所述波纹结构支撑所述膜层主体。6.根据权利要求1所述的mems麦克风芯片，其特征在于，所述支撑壁包括相互连接的第一台阶和第二台阶，所述第一台阶连接所述基底，所述第二台阶连接所述第一台阶和所述第一膜层，所述波纹结构设于所述第一台阶处和/或所述第二台阶处。7.根据权利要求1所述的mems麦克风芯片，其特征在于，所述基底呈圆形，所述支撑壁也呈圆形，所述支撑壁还包括连接相邻所述波纹结构的连接结构，所述波纹结构与所述连接结构依次沿所述基底的形状交替连接。8.根据权利要求5所述的mems麦克风芯片，其特征在于，所述第一连接部的端部与相邻的所述第二连接部的端部的连接处为所述波纹结构的连接部，相邻两所述连接部的水平延长线交汇在所述第一膜层的几何中心位置。9.根据权利要求1所述的mems麦克风芯片，其特征在于，所述第二膜层设于所述第一膜层靠近所述基底的一侧，所述第二膜层间隔设置于所述支撑壁的内侧。10.根据权利要求1所述的mems麦克风芯片，其特征在于，所述第一膜层为背板，所述第二膜层为振膜。

技术总结
本实用新型提供了一种MEMS麦克风芯片，MEMS麦克风芯片包括基底、第一膜层以及第二膜层，所述MEMS麦克风芯片还包括支撑所述第一膜层的支撑壁，所述支撑壁的波纹结构包括具有第一开口的凹陷部和具有第二开口的凸起部，所述第一开口和所述第二开口的朝向相反，所述凹陷部包括第一弯曲部以及自所述第一弯曲部的两端分别延伸并围设形成所述第一开口的第一连接部，所述凸起部包括第二弯曲部以及自所述第二弯曲部的两端分别延伸并围设形成所述第二开口的第二连接部，所述第一连接部的端部与相邻的所述第二连接部的端部连接形成所述波纹结构。本实用新型可有效减小背板与支撑壁连接处断裂的风险，防止MEMS麦克风芯片失效。防止MEMS麦克风芯片失效。防止MEMS麦克风芯片失效。


技术研发人员：沈宇 石正雨 王琳琳 张睿
受保护的技术使用者：瑞声声学科技（深圳）有限公司
技术研发日：2021.09.22
技术公布日：2022/5/25