【专利解密】瑞声科技聚焦MEMS麦克风领域

【嘉勤点评】瑞声科技的MEMS麦克风专利，通过设置至少一个朝远离振膜方向隆起的凸起部，使得对应的内腔的空气流速小于内腔内气流的平均流速，进而降低内腔中的压膜阻尼，降低MEMS芯片的机械噪声。

集微网消息，近年来瑞声科技以MEMS麦克风为切入点进入半导体领域，通过多年的技术积累，掌握了从芯片设计到封装测试的全流程核心技术。并推出了国内首款完全自主知识产权的MEMS麦克风产品。

现有技术的MEMS麦克风在基座上间隔设置有振膜，在振膜上方再间隔内腔设置有背板。振膜和背板相互平行，构成了平板电容系统。当声波气流进入背板和振膜之间的内腔时，声压作用于振膜引起振膜运动，这种运动改变薄膜与背板之间的距离，进而改变电容并最终转化为电信号，最终实现麦克风的相应功能。然而，由于振膜与背板间的内腔较小，空气在振膜与背板之间流动时存在压膜阻尼，对MEMS芯片的动态响应影响很大，阻尼越大，则机械噪声越大。

为此，瑞声科技于2020年7月6日申请了一项名为“一种MEMS麦克风”的发明专利（申请号: 202010642539.2），申请人为瑞声科技（南京）有限公司。

图1 MEMS麦克风剖面图

图1为本发明提出的MEMS麦克风的剖面图，包括具有背腔11的基座1和依次设置于基座表面上的振膜2、背板4。其中背板包括固定部46即背板的边缘，还包括由固定部围绕并与之连接的间隔设置的主体部45。背板与振膜之间的第一绝缘层6把它们隔离开，固定部与第一绝缘层固定连接。

振膜与基座之间有第二绝缘层21，能够将振膜与基座隔离开，第一绝缘层部分覆盖第二绝缘层。振膜的边缘通过第二绝缘层与基座相连接，而未与第二绝缘层固定连接的位置都可以进行自由振动，也就是说振膜的中心区域可以自由振动，保持其振动效果。第二绝缘层使振膜与基座间隔形成间隙，增大了振膜振动的位移空间。背板与振膜之间形成内腔3，内腔中存在电容。当振膜振动时，就会改变内腔在垂直于振膜方向的高度，进而改变内腔的电容值，电容的变化转化为数字信号，最终实现麦克风的功能。

在主体部靠近固定部并且与其外周缘间隔设置的位置，有朝远离振膜方向隆起的第一凸起部41，在内腔中对应的位置具有较高的高度，从而增大在第一凸起部处背板与振膜的距离。当声波气流通过声学孔42进入内腔中，边缘处气流可以进入第一凸起部下方，使得内腔中的空气不产生压缩，进而减小压膜阻尼，减少MEMS麦克风的机械噪声。

背腔的截面为倒等腰梯形，其内具有大气压强，当振膜振动后背腔内的压力不变，保持振膜的自由振动。第一凸起部的截面为类似的等腰三角形，使用类似的太阳帽或等腰三角形的结构，可以增强其结构强度，不容易变形。

简而言之，瑞声科技的MEMS麦克风专利，通过设置至少一个朝远离振膜方向隆起的凸起部，使得对应的内腔的空气流速小于内腔内气流的平均流速，进而降低内腔中的压膜阻尼，降低MEMS芯片的机械噪声。

瑞声科技是全球精密制造龙头企业，为移动终端、智能家居、智能穿戴等设备提供软硬件高度结合的技术解决方案。瑞声科技现已发展成为全球最重要的MEMS麦克风器件及模组供应商之一，是中国半导体MEMS十强企业。

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（校对/holly）