【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种微机电系统(MEMS)设备和方法,且具体地,涉及一种与换能器有关的MEMS设备和方法,所述换能器例如为电容式麦克风。
技术介绍
各种MEMS设备变得越来越普及。MEMS换能器,尤其是MEMS电容式麦克风,越来越多地用在便携式电子设备(例如移动电话和便携式计算设备)中。使用MEMS制造方法所形成的麦克风设备通常包括一个或多个膜,用于读出/驱动的电极沉积在所述膜和/或一个基底上。在MEMS压力传感器和麦克风的情形中,通常通过测量所述电极之间的电容来实现所述读出。在输出换能器的情形中,通过静电力来移动膜,所述静电力是通过改变跨所述电极施加的电位差来生成的。图1a和图1b分别示出了一种已知的电容式MEMS麦克风设备100的示意图和立体图。电容式麦克风设备100包括一个膜层101,膜层101形成一个柔性膜,该柔性膜响应于由声波所生成的压力差而自由移动。第一电极102机械地联接至所述柔性膜,它们共同形成电容式麦克风设备的第一电容板。第二电极103机械地联接至大体刚性的结构层或背板104,它们共同形成电容式麦克风设备的第二电容板。在图1a示出的实施例中,第二电极103被嵌入在背板结构104中。电容式麦克风被形成在基底105上,所述基底105例如为硅晶片,所述硅晶片可具有在其上形成的上部氧化物层106和下部氧化物层107。基底中和任何覆盖层中的腔108(下文中称作基底腔)被设置在 ...
【技术保护点】
一种MEMS换能器,包括:一个柔性膜;以及至少一个可变通气部结构,其中所述可变通气部结构提供一个流动路径,该流动路径具有随着所述膜两侧的压力差而变化的尺寸。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.09.24 GB 1217011.4;2012.11.12 GB 1220361.8;201.一种MEMS换能器,包括:
一个柔性膜;以及
至少一个可变通气部结构,其中所述可变通气部结构提供一个流动
路径,该流动路径具有随着所述膜两侧的压力差而变化的尺寸。
2.如权利要求1所述的MEMS换能器,其中:
所述可变通气部结构包括至少一个可移动部,所述至少一个可移动
部响应于所述可移动部两侧的压力差而可移动,从而改变穿过所述通气
部结构的流动路径的尺寸。
3.如权利要求2所述的MEMS换能器,其中所述至少一个可移动部
的平衡位置相应于流动路径的最小尺寸。
4.如权利要求3所述的MEMS换能器,其中所述至少一个可移动部
的所述平衡位置相应于所述流动路径被基本上闭合。
5.如权利要求2至4中任一项所述的MEMS换能器,其中所述柔性
膜被支撑在第一容积和第二容积之间,以及其中所述至少一个可变通气
部结构的所述流动路径在所述第一容积和第二容积之间。
6.如权利要求2至5中任一项所述的MEMS换能器,其中至少一个
所述可变通气部结构被形成在所述柔性膜中,并且所述流动路径是一个
穿过所述柔性膜的路径。
7.如权利要求6所述的MEMS换能器,其中所述至少一个可移动部
是可移动的,以暴露所述柔性膜中的一个孔。
8.如权利要求6或权利要求7所述的MEMS换能器,其中所述至少
一个可移动部包括所述柔性膜的一部分,该部分能够被偏转远离所述柔
性膜的其余部分的表面。
9.如权利要求8所述的MEMS换能器,其中所述柔性膜的所述至少
一个可移动部由贯穿所述柔性膜的一个或多个通道限定。
10.如权利要求8或权利要求9所述的MEMS换能器,其中所述至
少一个可移动部是下列形状中的一个:大体三角形形状、大体圆形形状
或大体长方形形状。
11.如权利要求8到10中任一项所述的MEMS换能器,其中所述柔
性膜的所述可移动部经由一个梁结构被连接至所述柔性膜的其余部分。
12.如权利要求11所述的MEMS换能器,其中所述梁结构能够扭曲,
以允许所述柔性膜的所述可移动部被偏转远离所述柔性膜的其余部分
的表面。
13.如权利要求11或权利要求12所述的MEMS换能器,其中所述
梁结构具有一个非直线性路径。
14.如权利要求13所述的MEMS换能器,其中所述梁结构的至少一
部分具有一个蛇状路径。
15.如权利要求11到14中任一项所述的MEMS换能器,其中所述
梁结构包括所述梁的平面内的一个或多个弯曲部。
16.如权利要求15所述的MEMS换能器,其中所述梁结构包括多个
基本上成直角的弯曲部。
17.如权利要求11到16中任一项所述的MEMS换能器,其中所述
梁结构包括至少一个扭转弹簧,所述至少一个扭转弹簧位于所述柔性膜
的所述可移动部和其余部分之间。
18.如权利要求11所述的MEMS换能器,其中所述梁结构能够弯曲,
以允许所述可移动部被偏转远离所述柔性膜的其余部分的表面。
19.如权利要求13所述的MEMS换能器,其中所述梁结构包括一个
叶片弹簧。
20.如权利要求18或权利要求19所述的MEMS换能器,其中所述
梁结构具有一个蛇状路径。
21.如权利要求18到20中任一项所述的MEMS换能器,其中所述
梁结构被配置为使得所述柔性膜的所述可移动部在基本上垂直于所述
柔性膜的方向上可偏转远离所述柔性膜的其余部分的表面。
22.如权利要求8到10中任一项所述的MEMS换能器,其中所述可
移动部经由一个弹簧结构被连接至所述柔性膜的其余部分。
23.如权利要求22所述的MEMS换能器,其中所述弹簧结构能够扭
曲,以允许所述柔性膜的所述可移动部被偏转远离所述柔性膜的其余部
分的表面。
24.如权利要求8至23中任一项所述的MEMS换能器,其中至少一
个所述可变通气部结构包括所述柔性膜的至少两个可移动部,所述至少
两个可移动部能够被偏转远离所述柔性膜的其余部分的表面,以暴露所
述柔性膜中的一个孔。
25.如权利要求7所述的MEMS换能器,其中所述至少一个可移动
部包括所述柔性膜的、在所述膜中具有所述孔的一部分,所述柔性膜相
对于一个固定的柱塞部可移动。
26.如权利要求25所述的MEMS换能器,其中所述固定的柱塞部在
其平衡位置位于所述柔性膜的平面中。
27.如权利要求25或权利要求26所述的MEMS换能器,其中所述
柱塞部相对于一个换能器结构被支撑,所述换能器结构包括一个基底和
一个背板,其中所述换能器结构相对于所述基底和所述背板支撑所述柔
性膜。
28.如权利要求27所述的MEMS换能器,其中所述柱塞部从所述基
底被支撑。
29.如权利要求28所述的MEMS换能器,其中所述基底在支撑所述
柱塞部的附近具有一个穿过所述基底的通道。
30.如权利要求27所述的MEMS换能器,其中所述柱塞部从所述背
板被支撑。
31.如权利要求25-30中任一项所述的MEMS换能器,其中所述柱
塞部由与所述柔性膜的材料相同的材料形成。
32.如权利要求25-31中任一项所述的MEMS换能器,其中所述柱
塞部比所述柔性膜更厚。
33.如权利要求5到32中任一项所述的MEMS换能器,其中至少一
个所述可变通气部结构形成有绕开所述柔性膜的一个流动路径。
34.如权利要求33所述的MEMS换能器,其中绕开所述柔性膜的所
述流动路径贯穿换能器结构的一个侧壁的至少一部分,所述换能器结构
的所述侧壁支撑所述柔性膜。
35.如权利要求5到34中任一项所述的MEMS换能器,包括至少一
个所述可变通气部结构,所述可变通气部结构具有从所述第一容积和/
或第二容积中的一个至所述第一容积和/或第二容积外侧的流动路径。
36.如权利要求7-24中任一项所述的MEMS换能器,其中至少一个
所述可变通气部结构被配置为使得,在低于第一阈值的压力差时,所述
至少一个可移动部未被完全偏转离开柔性膜的其余部分的表面。
37.如权利要求2到36中任一项所述的MEMS换能器,其中所述至
少一个可移动部被配置为使得,在低于第一阈值的压力差时,基本上不
存在所述可移动部从平衡位置的移动。
38.如权利要求36或权利要求37所述的MEMS换能器,其中所述
第一阈值大于150Pa。
39.如权利要求38所述的MEMS换能器,其中所述第一阈值大于1
kPa。
40.如任一项前述权利要求所述的MEMS换能器,其中对于范围为
0Pa-200Pa的压力差,至少一个所述可变通气部结构基本上不提供流
动路径尺寸的显著变化。
41.如任一项前述...
【专利技术属性】
技术研发人员:C·R·詹金斯,T·胡克斯特拉,E·博伊德,
申请(专利权)人:思睿逻辑国际半导体有限公司,
类型:发明
国别省市:英国;GB
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