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特表2024-520964ＭＥＭＳマイクロフォンチップ

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-05-28

(54)【発明の名称】ＭＥＭＳマイクロフォンチップ

(51)【国際特許分類】

H04R 19/04 20060101AFI20240521BHJP

B81B 3/00 20060101ALI20240521BHJP

【ＦＩ】

H04R19/04

B81B3/00

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022575850

(86)(22)【出願日】2022-05-18

(85)【翻訳文提出日】2022-12-08

(86)【国際出願番号】 CN2022093426

(87)【国際公開番号】W WO2023206644

(87)【国際公開日】2023-11-02

(31)【優先権主張番号】202220974772.5

(32)【優先日】2022-04-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】511027518

【氏名又は名称】エーエーシーアコースティックテクノロジーズ（シンセン）カンパニーリミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＡＣＡｃｏｕｓｔｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ）Ｃｏ．，Ｌｔｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100128347

【弁理士】

【氏名又は名称】西内盛二

(72)【発明者】

【氏名】▲趙▼ ▲転▼▲転▼

(72)【発明者】

【氏名】▲張▼ 睿

【テーマコード（参考）】

3C081

5D021

【Ｆターム（参考）】

3C081AA13

3C081BA45

3C081BA46

3C081BA48

3C081BA77

3C081EA03

5D021CC02

5D021CC05

(57)【要約】

【課題】本発明はＭＥＭＳマイクロフォンチップを提供する。
【解決手段】
ＭＥＭＳマイクロフォンチップは、ベースと、前記ベースに固定された第１振動膜と、前記第１振動膜に固定された支持部材と、前記支持部材に固定されかつ前記第１振動膜と間隔を隔てて設置された第２振動膜とを含み、前記第２振動膜は、前記支持部材に支持された支持部と、前記支持部を取り囲む自由端とを含み、前記自由端の振動方向に沿った投影は、前記バックチャンバ内に入り、前記第２振動膜を自由端を有する片持ち梁構造に設置することにより、第１振動膜の変位が最も大きい中間部を利用し、支持部材によりそれに接続された自由端を有する第２振動膜を駆動することで、応力と厚さの第２振動膜の振動性能に対する制限を顕著に低減し、第２振動膜の感度を効果的に向上させ、それによりＭＥＭＳマイクロフォンチップの信号対雑音比を向上させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＭＥＭＳマイクロフォンチップであって、
バックチャンバを有するベースと、前記ベースに固定された振動膜アセンブリと、前記振動膜アセンブリに対向して間隔を隔てて設置されたバックプレートとを含み、前記振動膜アセンブリは、前記ベースに固定された第１振動膜と、前記第１振動膜のバックチャンバから離れる側に固定された支持部材と、前記支持部材に固定されかつ前記第１振動膜と間隔を隔てて設置された第２振動膜とを含み、前記第２振動膜は、前記支持部材に支持された支持部と、前記支持部を取り囲む自由端とを含み、前記自由端の振動方向に沿った投影は、前記バックチャンバ内に入ることを特徴とするＭＥＭＳマイクロフォンチップ。

【請求項2】

前記第１振動膜は、中間位置に位置する中間部と、前記中間部から前記ベースに固定されるまで延在する延在部とを含み、前記支持部材は、前記中間部のバックチャンバから離れる側に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォンチップ。

【請求項3】

前記バックプレートは、振動方向に沿ってそれを貫通する音孔が設置され、前記バックプレートの前記第２振動膜に向かう側には、バリア層が固定され、振動方向に沿って前記バリア層と前記第２振動膜は、間隔を隔てて設置されていることを特徴とする請求項１に記載のＭＥＭＳマイクロフォンチップ。

【請求項4】

前記バリア層の振動方向に沿った投影は、前記自由端内に入ることを特徴とする請求項３に記載のＭＥＭＳマイクロフォンチップ。

【請求項5】

前記バリア層は、リング状を呈することを特徴とする請求項４に記載のＭＥＭＳマイクロフォンチップ。

【請求項6】

前記第２振動膜は、前記自由端を取り囲みかつ前記自由端と間隔を隔てて設置されてスリットを形成する縁部をさらに含み、前記縁部は、前記ベースに固定されていることを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳマイクロフォンチップ。

【請求項7】

前記支持部材の振動方向に沿った投影は、前記第１振動膜の前記中間部内に完全入ることを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳマイクロフォンチップ。

【請求項8】

前記第１振動膜の前記延在部の幅は、前記ベースの幅よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のＭＥＭＳマイクロフォンチップ。

【請求項9】

前記第１振動膜を前記ベースの上方に支持する第１支持構造と、前記縁部を前記第１振動膜の上方に支持する第２支持構造とをさらに含み、前記延在部の前記中間部から離れる一端は、前記第１支持構造に固定され、前記第２支持構造は、前記第１支持構造の外側に位置することを特徴とする請求項６に記載のＭＥＭＳマイクロフォンチップ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気音響変換の技術分野に関し、より具体的には、ＭＥＭＳマイクロフォンチップに関する。

【背景技術】

【0002】

ＭＥＭＳマイクロフォンチップは、音響デバイスに広く応用され、例えば一般的なＭＥＭＳコンデンサ型マイクロフォン構造が挙げられる。関連技術におけるＭＥＭＳマイクロフォンのパッケージ構造において、ＭＥＭＳマイクロフォンチップは、ハウジングにパッケージされる。ＭＥＭＳマイクロフォンチップは、バックチャンバを有するベースと、ベースに設置されかつ対向して間隔を隔てて設置されたバックプレートと、振動膜とを含み、音圧が振動膜に作用する場合、振動膜のバックプレートに対向する面と振動膜のバックプレートに背向する面との両面に圧力差が存在することにより、振動膜がバックプレートに対して近接・離間するように運動して、それにより振動膜とバックプレートとの間の容量の変化を引き起こし、音声信号の電気信号への変換を実現する。

【0003】

関連技術において、ＭＥＭＳマイクロフォンチップにおける振動膜は、一般的に全周固定又は四周部分固定の方式でベースに固定され、このような構造は、振動膜の振動をある程度制限することにより、ＭＥＭＳマイクロフォンチップの感度を制限し、ＭＥＭＳマイクロフォンチップの信号対雑音比を低減させる。

【0004】

したがって、新たなＭＥＭＳマイクロフォンチップを提供して上記問題を解決する必要がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記欠点及び不足を解消するために、本発明の目的は、高感度及び高信号対雑音比のＭＥＭＳマイクロフォンチップを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的に基づいて、本発明は、ＭＥＭＳマイクロフォンチップを提供し、バックチャンバを有するベースと、前記ベースに固定された振動膜アセンブリと、前記振動膜アセンブリに対向して間隔を隔てて設置されたバックプレートとを含み、前記振動膜アセンブリは、前記ベースに固定された第１振動膜と、前記第１振動膜のバックチャンバから離れる側に固定された支持部材と、前記支持部材に固定されかつ前記第１振動膜と間隔を隔てて設置された第２振動膜とを含み、前記第２振動膜は、前記支持部材に支持された支持部と、前記支持部を取り囲む自由端とを含み、前記自由端の振動方向に沿った投影は、前記バックチャンバ内に入る。

【0007】

好ましくは、前記第１振動膜は、中間位置に位置する中間部と、前記中間部から前記ベースに固定されるまで延在する延在部とを含み、前記支持部材は、前記中間部のバックチャンバから離れる側に固定されている。

【0008】

好ましくは、前記バックプレートは、振動方向に沿ってそれを貫通する音孔が設置され、前記バックプレートの前記第２振動膜に向かう側には、バリア層が固定され、振動方向に沿って前記バリア層と前記第２振動膜は、間隔を隔てて設置されている。

【0009】

好ましくは、前記バリア層の振動方向に沿った投影は、前記自由端内に入る。

【0010】

好ましくは、前記バリア層は、リング状を呈する。

【0011】

好ましくは、前記第２振動膜は、前記自由端を取り囲みかつ前記自由端と間隔を隔てて設置されてスリットを形成する縁部をさらに含み、前記縁部は、前記ベースに固定されている。

【0012】

好ましくは、前記支持部材の振動方向に沿った投影は、前記第１振動膜の前記中間部内に完全に入る。

【0013】

好ましくは、前記第１振動膜の前記延在部の幅は、前記ベースの幅よりも小さい。

【0014】

好ましくは、前記第１振動膜を前記ベースの上方に支持する第１支持構造と、前記縁部を前記第１振動膜の上方に支持する第２支持構造とをさらに含み、前記延在部の前記中間部から離れた一端は、前記第１支持構造に固定され、前記第２支持構造は、前記第１支持構造の外側に位置する。

【発明の効果】

【0015】

従来の技術に比べて、本発明のＭＥＭＳマイクロフォンチップは、ベースに固定された第１振動膜に支持部材を設置することにより、支持部材により第２振動膜を第１振動膜とバックプレートとの間に支持し、かつ前記第２振動膜を自由端を有する片持ち梁構造に設置し、第１振動膜の変位が最も大きい中間部を利用し、支持部材によりそれに接続された自由端を有する第２振動膜を駆動することで、応力と厚さの第２振動膜の振動性能に対する制限を顕著に低減し、第２振動膜の感度を効果的に向上させ、それによりＭＥＭＳマイクロフォンチップの信号対雑音比を向上させる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンチップの斜視図である。

【図2】本発明に係るＭＥＭＳマイクロフォンチップの分解図である。

【図3】図１におけるＡ－Ａ線に沿った断面図である。

【図4】図３におけるＢ部の拡大図である。

【図5】図３におけるＣ部の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明の上記目的、特徴及び利点をより明らかにするために、以下本発明について具体的な実施形態を組み合わせて詳細に説明し、本発明の上記及び他の目的、特徴及び利点をより明らかにする。

【0018】

図１～図５に示すように、本発明は、ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００を提供し、当該マイクロフォンチップ１００は、バックチャンバ１０を有するベース１と、前記ベース１に固定された振動膜アセンブリ２と、前記振動膜アセンブリ２に対向して間隔を隔てて設置されたバックプレート３とを含む。音圧が前記振動膜アセンブリ２に作用する場合、振動膜アセンブリ２のバックプレート３に対向する面と振動膜アセンブリ２のバックプレート３に背向する面との両面に圧力差が存在することにより、振動膜アセンブリ２がバックプレート３に対して近接・離間するように運動して、それにより振動膜アセンブリ２とバックプレート３との間の容量の変化を引き起こし、音声信号の電気信号への変換を実現する。

【0019】

前記振動膜アセンブリ２は、前記ベース１に固定された第１振動膜２１と、前記第１振動膜２１のバックチャンバ１０から離れる側に固定された支持部材２２と、支持部材２２に固定されたかつ前記第１振動膜２１と間隔を隔てて設置された第２振動膜２３とを含む。本実施例において、前記第２振動膜２３は、前記支持部材２２の第１振動膜２１から離れる側の表面に固定され、かつ前記バックプレート３は、前記第２振動膜２３の第１振動膜２１から離れる側に位置する。

【0020】

図２～図５に示すように、具体的には、前記第１振動膜２１は、中間位置に位置する中間部２１１と、前記中間部２１１から前記ベース１に固定されるまで延在する延在部２１２とを含み、前記支持部材２２は、前記中間部２１１のバックチャンバ１０から離れる側に固定される。前記第１振動膜２１の前記延在部２１２の幅は、前記ベース１の幅よりも小さい。理解できるように、前記延在部２１２の幅を前記ベース１の幅よりも小さく設定することにより、前記第１振動膜２１の感度をより高くすることができ、振動をよりタイムリーで正確に前記第２振動膜２３に伝達することができる。

【0021】

前記第２振動膜２３は、前記支持部材２２に支持された支持部２３１と、前記支持部２３１を取り囲む自由端２３２とを含み、前記自由端２３２の振動方向に沿った投影は、前記バックチャンバ１０内に入る。理解できるように、前記第２振動膜２３は、エッジが自由な片持ち梁構造である。本発明の提供するＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００において、前記第１振動膜２１の変位が最も大きい中間部２１１を利用してそれに接続された片持ち梁構造である前記第２振動膜２３を駆動することにより、前記第２振動膜２３の振動は、振動膜の厚さと応力に制限されず、同時に片持ち梁構造の前記第２振動膜２３の残留応力が０であり、ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００の感度を顕著に向上させ、それによりＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００の信号対雑音比を向上させる。

【0022】

前記第１振動膜２１が前記支持部材２２により振動を前記第２振動膜２３によりよく伝達するために、前記支持部材２２の面積を前記第１振動膜２１の前記中間部２１１の面積よりも小さく設定し、すなわち前記支持部材２２の振動方向に沿った投影は、前記第１振動膜２１の前記中間部２１１内に完全に入る。

【0023】

さらに、前記バックプレート３は、振動方向に沿ってそれを貫通する音孔が設置され、前記バックプレート３の前記第２振動膜２３に向かう側には、バリア層３２が固定され、振動方向に沿って前記バリア層３２と前記第２振動膜２３は、間隔を隔てて設置される。前記第２振動膜２３が振動していない場合、前記第２振動膜２３は、前記バックプレート３の前記バリア層３２と接触しない。前記第２振動膜２３が振動している場合、前記第２振動膜２３は、前記バリア層３２と接触し、前記第２振動膜２３と前記バックプレート３とがくっ付くことをを回避する。理解できるように、前記バリア層３２の振動方向に沿った投影は、前記自由端２３２内に入る。

【0024】

図２～図５に示すように、さらに、前記第２振動膜２３は、前記自由端２３２を取り囲みかつ前記自由端２３２と間隔を隔てて設置されてスリット２３３を形成する縁部２３４をさらに含み、前記縁部２３４は、前記ベース１に固定される。前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００が頂部からの音入力に応用される場合、気流は、前記バックプレート３における音孔から前記第２振動膜２３に伝達され、前記バリア層３２は、リング状に設置されてもよい。この場合、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００が動作状態にある時、スリット２３３は機能せず、それにより頂部からの音入力の前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００の性能を向上させる。前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００が底部からの音入力に応用される場合、前記バリア層３２は、完全に密閉されたリング状でなくてもよい。このように前記スリット２３３の幅を調整することにより低減衰値を調整することができ、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００の性能を向上させる。

【0025】

前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００は、前記第１振動膜２１を前記ベース１の上方に支持する第１支持構造４と、前記縁部２３４を前記第１振動膜２１の上方に支持する第２支持構造５をさらに含み、前記延在部２１２の前記中間部２１１から離れる一端は、前記第１支持構造４に固定され、前記第２支持構造５は、前記第１支持構造４の外側に位置する。また、前記ＭＥＭＳマイクロフォンチップ１００は、前記ベース１に固定された第３支持構造６をさらに含み、前記第３支持構造６は、前記バックプレート３を前記第２振動膜２３の上方に支持するために用いられる。

【0026】

【0027】

前記のようなことは本発明の実施形態だけであり、当業者にとって、本発明の創造的構想から逸脱することなく、更に改善することができるが、これらはいずれも本発明の保護範囲内に属するものと理解されるべきである。

【図1】