一种背进音式MEMS麦克风结构及其封装结构的制作方法

一种背进音式mems麦克风结构及其封装结构
技术领域
1.本发明属于麦克风技术领域，涉及一种背进音式mems麦克风结构及其封装结构。


背景技术：

2.现今的智能手机和智能音箱中使用的都是用微机电系统(micro-electro-mechanical system，简称mems)技术制造的麦克风。这种麦克风具有体积小、功耗低、性能优异、一致性好、便于装配等特点。实际应用中，当手机和无线iot设备等传输数据时，天线会通过多种方式拾取噪声。例如，专用集成电路(asic)中的二极管结会对射频信号进行整流，该整流信号的包络会在麦克风的输出声音中产生噪声。所以mems麦克风的一个重要发展趋势是抗射频(rf)干扰。mems麦克风本身的金属封装外壳可以起到一定程度的电磁屏蔽作用。
3.如何进一步提高mems麦克风的抗射频干扰能力，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。


技术实现要素：

4.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种背进音式mems麦克风结构及其封装结构，用于解决现有技术中mems麦克风的抗射频干扰能力较差的问题。
5.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种背进音式mems麦克风结构，包括：
6.基板，所述基板中设有在垂直方向上贯穿所述基板的空腔；
7.振膜，悬设于所述空腔上方；
8.支架，位于所述振膜与所述基板之间以支撑所述振膜；
9.导电结构，位于所述振膜与所述基板之间以电连接所述振膜与所述基板；
10.背极，位于所述振膜上方，且所述背极与所述振膜之间具有气隙，所述背极中设有多个在垂直方向上贯穿所述背极的第一声孔，所述第一声孔与所述气隙连通；
11.背板，与所述基板及所述背极连接，所述背板中设有多个在垂直方向上贯穿所述背板的第二声孔，所述第二声孔与所述第一声孔连通。
12.可选地，所述导电结构与所述支架连接。
13.可选地，所述导电结构包括位于所述支架外侧壁的第一导电部。
14.可选地，所述导电结构包括位于所述支架内侧壁的第二导电部。
15.可选地，所述导电结构包括在垂直方向上贯穿所述支架的第三导电部，所述第三导电部的侧壁被所述支架所包围。
16.可选地，在所述振膜的中心指向所述振膜的边缘方向上，所述导电结构包括由内而外间隔排列的至少两个所述第三导电部。
17.可选地，所述第三导电部呈连续的环状结构或断续的环状结构。
18.可选地，所述环状结构包括圆环、多边形环中的一种。
19.可选地，所述mems麦克风结构还包括与所述背极电连接的背极引出电极及与所述振膜电连接的振膜引出电极。
20.可选地，所述背板的下表面设有多个阻挡块，所述阻挡块在垂直方向上贯穿所述背极，且所述阻挡块的下表面低于所述背极的下表面。
21.可选地，所述mems麦克风结构还包括泄气孔，所述泄气孔在垂直方向上贯穿所述振膜。
22.本发明还提供一种封装结构，包括：
23.电路板，所述电路板中设有在垂直方向上贯穿所述电路板的进音孔；
24.金属封装外壳，与所述电路板连接，并与所述电路板共同围成一收容空间；
25.如上任意一项所述的mems麦克风结构，位于所述收容空间内，所述基板与所述电路板连接，所述空腔与所述进音孔连通；
26.专用集成电路，位于所述收容空间内，并与所述mems麦克风结构电连接。
27.如上所述，本发明的背进音式mems麦克风结构包括位于所述振膜与所述基板之间的导电结构，在振膜与基板形成结构连接，由于振膜材料和基板均具有导电性，所以二者之间同时也实现了电性连接。其中，导电结构可以包括位于支架外侧壁的第一导电部、位于支架内侧壁的第二导电部，还可以包括位于支架内的第三导电部，可以加强振膜与基板之间的电性连接效果。本发明的背进音式mems麦克风结构在封装后，能够实现背极位于由振膜、基板、电路板和金属封装外壳共同组成的法拉第笼中，达到有效屏蔽外界射频干扰信号的作用，有效提升背进音式mems麦克风的抗射频干扰能力。
附图说明
28.图1显示为本发明的背进音式mems麦克风结构的剖面结构示意图。
29.图2显示为所述导电结构与所述振膜的一种平面布局图。
30.图3显示为所述导电结构与所述振膜的第二种平面布局图。
31.图4显示为所述导电结构与所述振膜的第三种平面布局图。
32.图5显示为所述导电结构与所述振膜的第四种平面布局图。
33.图6显示为本发明的封装结构的示意图。
34.元件标号说明
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基板
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振膜
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支架
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导电结构
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401
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第一导电部
[0040]
402
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第二导电部
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403
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第三导电部
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背极
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泄气孔
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背板
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空腔
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气隙
[0047]
10
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第一声孔
[0048]
11
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第二声孔
[0049]
12
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背极引出电极
[0050]
13
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振膜引出电极
[0051]
14
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阻挡块
[0052]
15
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收容空间
[0053]
16
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电路板
[0054]
17
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金属封装外壳
[0055]
18
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专用集成电路
[0056]
19
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进音孔
[0057]
20
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导线
具体实施方式
[0058]
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0059]
请参阅图1至图6。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0060]
实施例一
[0061]
本发明提供一种背进音式mems麦克风结构，请参阅图1，显示为该背进音式mems麦克风结构的剖面结构示意图，包括基板1、振膜2、支架3、导电结构4、背极5及背板7，其中，所述基板1中设有在垂直方向上贯穿所述1的空腔8；所述振膜2悬设于所述空腔8上方；所述支架3位于所述振膜2与所述基板1之间以支撑所述振膜2；所述导电结构4位于所述振膜2与所述基板1之间以电连接所述振膜2与所述基板1；所述背极5位于所述振膜2上方，且所述背极5与所述振膜2之间具有气隙9，所述背极5中设有多个在垂直方向上贯穿所述背极5的第一声孔10，所述第一声孔10与所述气隙9连通；所述背板7与所述基板1及所述背极5连接，所述背板5中设有多个在垂直方向上贯穿所述背板5的第二声孔11，所述第二声孔11与所述第一声孔10连通。
[0062]
具体的，所述振膜2、所述气隙9和所述背极5用于构成电容结构，麦克风工作时，声音信号可以经所述第二声孔声孔11及所述第一声孔10进入电容结构内(所述气隙9内)，还可以通过所述空腔8进入电容结构，使所述振膜2与所述背极5之间的距离发生改变，从而使所述电容结构的电容值发生相应改变，进而将声音信号转换为电信号。
[0063]
具体的，所述基板1用于为mems麦克风结构的形成提供工艺平台，包括但不限于硅基板、锗基板、硅锗基板、碳化硅基板或iii-v族化合物基板(例如氮化镓基板或砷化镓基板等)。所述基板1通过掺杂等可具有一定导电性。本实施例中，所述基板1以为硅基板为例。
[0064]
具体的，所述振膜2用于在声音产生的空气压力下振动，其材质包括但不限于多晶硅。所述振膜2通过掺杂等可具有一定导电性。
[0065]
具体的，所述支架3用于支撑所述振膜2，其材质包括但不限于氧化硅。
[0066]
具体的，所述导电结构4在所述振膜2和基板1之间形成结构连接，由于所述振膜2的材料和所述基板1的材料均具有导电性，所以二者之间通过所述导电结构4实现了电性连接。
[0067]
作为示例，所述导电结构4与所述支架3之间可以分立设置，也可以相互连接。本实施例中，所述导电结构4优选为与所述支架3连接。
[0068]
作为示例，所述导电结构4可与所述振膜2采用相同的材料，例如多晶硅，并可与所述振膜2同步制作，以简化制作工艺。
[0069]
作为示例，所述导电结构4可包括位于所述支架3外侧壁的第一导电部401，并可包括位于所述支架内侧壁的第二导电部402。
[0070]
作为示例，所述导电结构4还可包括在垂直方向上贯穿所述支架3的第三导电部403，所述第三导电部403的侧壁被所述支架3所包围。其中，支架内层的导电层可以在已经具有支架侧壁导电层的基础上加强所述振膜2和所述基板1之间的电性连接效果。
[0071]
作为示例，在所述振膜2的中心指向所述振膜2的边缘方向上，所述导电结构4可包括一个所述第三导电部403，也可以包括由内而外间隔排列的至少两个所述第三导电部403。也就是说，为了实现更好的电性连接效果，可适当增加所述支架内所述第三导电部403在水平方向上的层数。
[0072]
作为示例，请参阅图2，显示为所述导电结构4与所述振膜2的一种平面布局图，其中，图2呈现的是在所述振膜2的中心指向所述振膜2的边缘方向上所述导电结构4包括一个所述第三导电部403的情形，所述第一导电部401、所述第三导电部403及所述第二导电部402组成的所述导电结构4呈三圈环状结构。当所述第三导电部403在水平方向上的层数为多层时，所述导电结构4将呈至少四圈环状结构。
[0073]
作为示例，所述第三导电部4可以呈连续的环状结构或断续的环状结构，所述环状结构包括但不限于圆环、多边形环中的一种。所述第一导电部104与所述第二导电部402亦然。其中，图2呈现的是所述第一导电部401、所述第三导电部403及所述第二导电部402均呈连续的正方形环的情形。
[0074]
作为示例，请参阅图3，显示为所述导电结构4与所述振膜2的第二种平面布局图，其中，所述第一导电部401、所述第三导电部403及所述第二导电部402均呈连续的圆环。
[0075]
作为示例，请参阅图4，显示为所述导电结构4与所述振膜2的第三种平面布局图，其中，所述第一导电部401、所述第三导电部403及所述第二导电部402均呈断续的正方形环。
[0076]
作为示例，请参阅图5，显示为所述导电结构4与所述振膜2的第四种平面布局图，其中，所述第一导电部401、所述第三导电部403及所述第二导电部402均呈断续的圆环。
[0077]
需要指出的是，在其它实施例中，所述第三导电结构4的环状结构布局、水平方向上的层数可以根据需要进行调整，不以上述实施例为限。
[0078]
作为示例，请回头参见图1，所述mems麦克风结构还包括与所述背极5电连接的背极引出电极12及与所述振膜2电连接的振膜引出电极13。所述背极5的材质包括但不限于多
晶硅。所述背极引出电极12及所述振膜引出电极13采用导电材料，例如导电金属。
[0079]
作为示例，所述背板5的下表面设有多个阻挡块14，所述阻挡块14在垂直方向上贯穿所述背极5，且所述阻挡块14的下表面低于所述背极5的下表面，以防止所述振膜2与所述背极5粘附。
[0080]
作为示例，所述mems麦克风结构还包括泄气孔6，所述泄气孔6在垂直方向上贯穿所述振膜2。所述泄气孔6用于在所述振膜2承受高气压冲击时，将空气通过所述泄气孔6泄放过去，从而降低所述振膜2所需承受的压力。所述泄气孔6的数量和分布可以根据需要进行调整。
[0081]
本实施例的背进音式mems麦克风结构包括位于所述振膜与所述基板之间的导电结构，在振膜与基板形成结构连接，由于振膜材料和硅衬底基板均具有导电性，所以二者之间同时也实现了电性连接。其中，导电结构可以包括位于支架外侧壁的第一导电部、位于支架内侧壁的第二导电部，还可以包括位于支架内的第三导电部，可以加强振膜与基板之间的电性连接效果。
[0082]
实施例二
[0083]
本实施例中提供一种封装结构，请参阅图6，显示为该封装结构的示意图，包括电路板16、金属封装外壳17、如实施例一中所述的mems麦克风结构及专用集成电路18，其中，所述电路板16中设有在垂直方向上贯穿所述电路板16的进音孔19；所述金属封装外壳17与所述电路板16连接，并与所述电路板16共同围成一收容空间15；所述mems麦克风结构位于所述收容空间15内，所述mems麦克风结构的所述基板1与所述电路板16连接，所述空腔8与所述进音孔19连通；所述专用集成电路18位于所述收容空间15内，并与所述mems麦克风结构电连接，例如通过导线20电连接。
[0084]
本实施例的封装结构能够实现mems麦克风结构的背极5位于由振膜2、基板1、电路板16和金属封装外壳17共同组成的法拉第笼中，达到有效屏蔽外界射频干扰信号的作用，有效提升背进音式mems麦克风的抗射频干扰能力。
[0085]
综上所述，本发明的背进音式mems麦克风结构包括位于所述振膜与所述基板之间的导电结构，在振膜与基板形成结构连接，由于振膜材料和基板均具有导电性，所以二者之间同时也实现了电性连接。其中，导电结构可以包括位于支架外侧壁的第一导电部、位于支架内侧壁的第二导电部，还可以包括位于支架内的第三导电部，可以加强振膜与基板之间的电性连接效果。本发明的背进音式mems麦克风结构在封装后，能够实现背极位于由振膜、基板、电路板和金属封装外壳共同组成的法拉第笼中，达到有效屏蔽外界射频干扰信号的作用，有效提升背进音式mems麦克风的抗射频干扰能力。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0086]
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。