具振膜支撐結構的聲波傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于傳感器領域，尤其是涉及一種微機電麥克風內的聲波傳感器，特別是一種具有復數個振膜且能彼此獨立運作的聲波傳感器。
【背景技術】
[0002]微機電麥克風具有體積小以及工藝簡單容易的優點，因此大量運用于手機。而一般現有的聲波傳感器結構如圖7所不。此聲波傳感器80具有一基板81、一背板82以及一振膜83，振膜83覆蓋在基板81的開孔811上，而背板82設置于基板81上并且和振膜83之間有一層空氣間隙84。電極單元85設置在背板82上并且具有一固定部821圍繞固定振膜83的外周緣，而固定部821可為一空心柱體或是復數個凸塊圍繞形成。因此當聲波傳感器80接收到聲波時，振膜83能夠振動并改變其與電極單元85之間的距離，進而造成電容的改變。
[0003]然而，隨著智能型手機的發展，手機為了能支持影片拍攝等功能，因此對于裝載于手機的麥克風不僅要求體積極小化，并且對于聲音質量的要求也日益增高，特別是希望聲波傳感器在接收不同聲壓位準(SPL)的聲音時，均能維持一定的靈敏度與訊噪比。聲波傳感器的振膜所能接收聲音的動態范圍(Dynamic Range)取決于許多因素，例如振膜的材質、振膜厚度、寬度與面積等。而在工藝上，如果改變振膜的幾何形狀(例如寬度、厚度或面積)來對應地反應不同聲壓位準的聲音并維持一定的靈敏度與訊噪比，是屬于相對簡單的作法。然而，如果想提升聲波傳感器接收聲音的動態范圍，往往需要設置復數個振膜，若考慮到節省材料以及麥克風的體積極小化等因素而讓不同幾何形狀的振膜設置在一起，卻容易衍生出振膜之間互相干擾的問題，讓聲波傳感器的設計者在不增加振膜的總面積并維持一定程度的靈敏度與訊噪比的情況下，難以簡單地借由改變振膜的幾何形狀來提升聲波傳感器所接收聲音的動態范圍。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種聲波傳感器，其振膜具有復數個振動部，能各自獨立運作并具有不同的幾何形狀，讓設計者在不增加振膜的總面積并維持一定程度的靈敏度與訊噪比的情況下，能簡單地借由改變振膜的幾何形狀來提升接收聲音的動態范圍。
[0005]為了達成上述目的，本發明提供了一種具振膜支撐結構的聲波傳感器，其具有一基板、一振膜以及一背板，振膜覆蓋基板的一開孔并具有相連的復數個振動部，聲波傳感器具有一連接部設于背板與振膜之間并連接任意二相鄰的振動部的交接處，使各振動部能獨立產生振動。
[0006]借此，各振動部彼此獨立振動且互不影響，讓設計者在不增加振膜的總面積并維持一定程度的靈敏度與訊噪比的情況下，能簡單地借由改變振膜的幾何形狀來提升接收聲音的動態范圍。
[0007]較佳地，背板具有一固定部圍繞固定振膜的外周緣。
[0008]較佳地，開孔為一圓孔。
[0009]較佳地，振動部的交接處皆呈一圓形。
[0010]較佳地，連接部為復數個實心圓柱體沿振動部的交接處排列而成。
[0011]較佳地，聲波傳感器還具有復數個彈性件環設于振動部的周緣。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明第一實施例聲波傳感器的橫斷面剖視圖。
[0013]圖2為本發明第一實施例聲波傳感器以圖1中2-2剖視線的縱斷面剖視圖。
[0014]圖3為本發明第一實施例聲波傳感器的剖視圖，用來說明連接部呈一中空圓柱體的情況。
[0015]圖4為本發明第一實施例聲波傳感器的局部立體示意圖。
[0016]圖5為本發明第二實施例聲波傳感器的剖視圖。
[0017]圖6為圖5沿6-6剖視線的剖視圖。
[0018]圖7為現有的聲波傳感器的剖視圖。
[0019]【符號說明】
I聲波傳感器；10基板；11硅底層；12絕緣層 13鏤空槽；14開孔；20振膜；21振動部；211內振動部 212外振動部；30背板；31連接部；32固定部；33音孔 40電極單元；50彈性件；W短邊長；L1、L2邊長；G空氣間隙。
【具體實施方式】
[0020]為了能更了解本發明的特點所在，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。
[0021]第一實施例:請參考圖1至圖3。本實施例所述的聲波傳感器I的主要組件包含有一基板10、一振膜20以及一背板30，各組件的結構以及相互間的關系詳述如下:
請參考第I圖，基板10為一娃底層11以及布設于娃底層11上方的一絕緣層12所構成，基板10具有一鏤空槽13貫穿基板10的二面并且鏤空槽13在絕緣層12上形成一呈圓形的開孔14，以供聲波通過。
[0022]振膜20設置于基板10上并且覆蓋開孔14，振膜20具有復數個振動部21且各振動部21彼此相連。在本實施例中，振膜20為圓形且振動部21的數量為兩個，其分別為一呈圓形的內振動部211以及一呈圓環形并圍繞在內振動部211的外周緣的外振動部212，并且振膜20的厚度實質上相等但幾何形狀不同。
[0023]須說明的是，內振動部211以及外振動部212不一定局限于圓形及其相對應的圓環形的組合，其可為一矩形以及一外圓內方的圓環形，或是其他幾何形狀的組合，而開孔14不一定為圓形，也可為一方形或其他幾何形狀。
[0024]背板30罩設于基板10的上方,并且背板30與基板10之間具有一層空氣間隙G。而背板30具一連接部31，從背板30面對基板10的一面朝振膜20延伸形成，并且連接內振動部211與外振動部212的交接處，在本實施例中，連接部31為復數個圓柱體圍繞在內振動部211與外振動部212的交接處(如圖2所示)。連接部31也可為復數個四角柱體，或是呈一中空圓柱體的形狀(如圖3所示)。背板30另開設有復數個音孔33，以供聲波通過，其開設數目可依實際需要改變，并且依照封裝方式的不同，聲波傳感器I也可改為從音孔33到振膜20傳播聲波。此外，振膜20的外周緣雖然已經牢固地連接在基板10上，但本實施例選用了一固定部32圍繞固定在振膜20的外周緣使連接部31直接地且更牢固地連接背板30與振膜20，本領域技術人員可視實際需要，省略固定部32或是選擇讓背板30的二側在振膜20以外的地方連接基板10。
[0025]此外，前述實施例的連接部31也可改由振膜20朝向背板30延伸，連接于內振動部211與外振動部212的交接處，可以達成同樣的技術效果。
[0026]當聲波經過鏤空槽13到達振膜20，內振動部211與外振動部212將相對于基板10作垂直振動，使其與設置于背板30上的電極單元40之間的距離產生變化，進而造成電容的變化。因為連接部31連接了背板30以及內振動部211與外振動部212的交接處，因此內振動部211的振動不會傳遞至外振動部212，反之亦然，使得內振動部211與外振動部212皆能獨立作垂直振動而彼此互不干擾(如圖4所示)。同時因為內振動部211與外振動部212的厚度實質上相等，因此各振動部21的剛性將取決于其幾何形狀，而對于不同剛性的振動部21其所能靈敏地反應出聲波的動態范圍也不同，因此聲波傳感器的設計者可以簡單地借由改變各振動部21的幾何形狀，調控出設計者所欲接收聲音的動態范圍并維持一定程度的靈敏度與訊噪比，進而提升所能接收聲音的動態范圍。
[0027]須說明的是，本發明為在同一個振膜20劃分出不同幾何形狀的振動部21，因此振膜20所需的總面積不需要增加。而因為各振動部21的面積較原本的振膜小，因此連帶地使各振動部21的剛性增加并造成振動部21的靈敏度降低，為此，聲波傳感器I設計者可以選擇在各振動部21的周緣設置復數個彈性件50，并讓彈性件50朝背板30方向形變的彈性系數小于振動部21朝背板30方向形變的彈性系數，讓設計者在調控所欲接收聲音的動態范圍時能有更多的方式。
[0028]另外，各振動部21范圍的界定以連接部31在振膜20上的連接處以及振膜20的外周緣的連接處二者所分隔劃分，使各振動部21能獨立產生振動。在本實施例中，各振動部21為彼此互相連接而可形成一完整的振膜20，但是，若振動部21的交界處實際上有分割，而各振動部21全部的周緣為被連接部31固定，或是部分周緣被固定在基板10上且部分周緣被連接部31固定，而使各振動部21能獨立產生振動，也應為本案的保護范圍所涵蓋。
[0029]第二實施例:請參考圖5及圖6，其主要組件與第一實施例相同而其主要的差異在于開孔14為方孔并且振膜20呈矩形，而連接部31為復數個圓柱體以平行于一短邊長W方向直線排列于二呈矩形的振動部21的交接處，并且二振動部21的厚度實質上相等且具有不同的長寬比，因此聲波傳感器的設計者可以更簡單地控制二振動部21的邊長(L1&L2)調控出設計者所欲接收聲音的動態范圍。
[0030]最后，必須再次說明的是，本發明于前述實施例中所揭露的構成組件僅為舉例說明，并非用來限制本案的保護范圍，凡其他易于思及的結構變化，或與其他等效組件的替代變化，均應為本案的保護范圍所涵蓋。
【主權項】
1.一種具振膜支撐結構的聲波傳感器，包含一基板、一振膜以及一背板，該振膜設于該基板上并覆蓋該基板的一開孔，其特征在于: 該振膜具有相連的復數個振動部，該聲波傳感器還具有一連接部設于該背板與該振膜之間，并連接任意兩相鄰振動部的交接處，使各振動部能獨立產生振動。
2.如權利要求1所述的具振膜支撐結構的聲波傳感器，其特征是:所述背板還具有一固定部圍繞固定該振膜的外周緣。
3.如權利要求1所述的具振膜支撐結構的聲波傳感器，其特征是:所述振動部的交接處皆呈一圓形。
4.權利要求1所述的具振膜支撐結構的聲波傳感器，其特征是:所述連接部為復數個實心柱體沿該等振動部的交接處排列而成。
5.權利要求1所述的具振膜支撐結構的聲波傳感器，其特征是:所述連接部為一中空圓柱體。
6.權利要求1所述的具振膜支撐結構的聲波傳感器，其特征是:所述聲波傳感器更具有復數個彈性件環設于該等振動部的周緣。
7.權利要求1所述的具振膜支撐結構的聲波傳感器，其特征是:所述開孔為一圓孔。
8.權利要求1所述的具振膜支撐結構的聲波傳感器，其特征是:所述開孔為一方孔。
9.權利要求1所述的具振膜支撐結構的聲波傳感器，其特征是:所述振動部皆呈矩形且具有不同的長寬比。
10.權利要求1所述的具振膜支撐結構的聲波傳感器，其特征是:所述振動部的數量為兩個。
【專利摘要】本發明公開了一種具振膜支撐結構的聲波傳感器，其具有一基板、一振膜以及一背板，振膜覆蓋基板的一開孔并具有相連的復數個振動部，聲波傳感器具有一連接部設于背板與振膜之間并連接任意二相鄰的振動部的交接處，使各振動部能獨立產生振動。借此，各振動部彼此獨立振動且互不影響，讓設計者在不增加振膜的總面積并維持一定程度的靈敏度與訊噪比的情況下，能簡單地借由改變振膜的幾何形狀來提升接收聲音的動態范圍。
【IPC分類】H04R17-00
【公開號】CN104581585
【申請號】CN201310483908
【發明人】陳振頤, 張朝森, 王俊杰, 張詠翔
【申請人】美律電子(深圳)有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年10月16日