膜片加劲肋制造技术

膜片加劲肋。一种用于布置在微机电系统MEMS麦克风中的膜片包括基部。该基部是大致平面的并具有第一侧和第二侧。一个或更多个突起利用所述基部形成并从所述基部延伸。所述突起被构造和布置为加强所述基部并增加在失真发生之前的声压水平的范围。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及声学设备，更具体地，涉及这些设备所使用的膜片。
技术介绍
多年以来已经使用各种类型的声学设备。声学设备的一个例子是麦克风。通常来说，麦克风将声波转换成电信号。麦克风经常包括多个组件，包括微机电系统(MEMS)以及集成电路(如专用集成电路(ASIC))。MEMS芯片典型地具有布置在其上的膜片和背板。声能量的变化使膜片运动，这改变了包括背板的电容，由此产生电信号。MEMS芯片(die)通常与ASIC —起布置于基片或衬底上，然后两者由盖或罩包封起来。如所提到的，以上方式使用了膜片。膜片通常由柔性材料构成，例如柔性膜。当前膜片被构造为单块实体。但是，对于当前膜片，存在对膜片所能实现的灵敏度和输入声压的限制。例如，通常期望声学设备工作在高压区域中。但是，由于膜片的高灵敏度，通常证实在这些区域中操作传统膜片很困难。现有方式在扩展膜片的使用上并不成功。由于以上所述的限制，一些用户对这些现有方式不满意。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提出了一种用于布置在微机电系统MEMS麦克风中的膜片，该膜片包括:基部，该基部是大致平面的并具有第一侧和第二侧；以及利用所述基部形成并从所述基部延伸的一个或更多个突起，所述突起被构造和布置为加强所述基部并增加在失真发生之前的声压水平的范围。【附图说明】为了更完整地理解本公开，应参考以下详细说明和附图，其中:图1包括根据本专利技术的多个实施例的顶部进音麦克风的侧面剖视图。图2包括根据本专利技术的多个实施例的底部进音麦克风的侧面剖视图。图3A包括示出根据本专利技术的多个实施例的具有膜片的加劲肋(stiffener)的创建的示意图。图3B包括示出根据本专利技术的多个实施例的与图3A所示示意图对应的加劲肋的创建的过程流程图。图3C包括示出根据本专利技术的多个实施例的具有膜片的加劲肋的特写视图的示意图。图4包括根据本专利技术的多个实施例的具有加劲肋的膜片的顶视图。图5包括根据本专利技术的多个实施例的图4所示膜片的部分的特写视图。图6包括示出根据本专利技术的多个实施例的本方式的一些优点的图表，其中包括在高声压下的线性响应。本领域技术人员将会理解图中的元件是出于简化和清楚的目的示出，也会进一步理解特定动作和/或步骤可以特定发生次序描述或描绘，然而本领域技术人员将会明白这些与顺序有关的特征并非是实际需要的。还将明白在此使用的术语和表述具有通常的含义，除非在此提出特定含义，否则与和这些术语和表述对应的相应查询和学习领域的含义相一致。【具体实施方式】描述了多种方式，提供了在声学设备的更大声压范围内具有线性操作的麦克风。这些方式并不需要在制造过程中附加处理步骤。而且，所提供的膜片可在比先前可能的更大操作范围内工作。在很多个这些实施例中，布置在微机电系统(MEMS)麦克风中的膜片包括基部。基部是大致平面的并具有第一侧和第二侧。一个或多个突起由基部形成并从基部延伸。这些突起被配置和布置为加强该基部并增加在失真发生之前的声压水平的范围。一方面，这些方式允许在声音失真发生之前利用更大范围的声压水平。现在参考图1，描述了麦克风100的一个例子。麦克风100包括MEMS芯片102 (包括膜片104和背板106)。MEMS芯片102布置在基板108上。在基板108上布置专用集成电路(ASIC) 110。ASIC 110通过线112连接到MEMS芯片102。盖114包封该MEMS芯片102和ASIC 110。端口 116贯穿盖114使其成为顶部端口设备。一个方面，膜片104使用如在本文其它地方描述的加劲肋构建。在麦克风100的操作的一个示例中，声音进入端口 116。声音使膜片104运动。这通过背板106导致产生变化的电势。这产生发送到ASIC 110的电信号。该电压可发送到基板108外。在这一点上，客户可将他们的电子设备连接到基板108中的焊盘。提及两个示例，客户应用包括蜂窝电话或个人计算机。其它示例也是可能的。现参考图2，描述了麦克风200的另一示例。麦克风200包括MEMS芯片202 (包括膜片204和背板206)。MEMS芯片202布置在基板208上。ASIC 210布置在基板208上。ASIC 210通过线212连接到MEMS芯片202。盖214包封MEMS芯片202和ASIC 210。端口216贯穿基板208使其成为底部端口设备。在一个方面，膜片204使用在本文其它地方描述的加劲肋构建。在麦克风200的操作的一个示例中，声音进入端口 216。声音使膜片204运动。这通过背板206导致产生变化的电势。这产生发送到ASIC 210的电信号。该电压可发送到基板208外。在这一点上，客户可将他们的电子设备连接到基板208中的焊盘。提及两个示例，客户应用包括蜂窝电话或个人计算机。其它示例也是可能的。现参考图3，描述了制造有加劲肋的膜片的方法的一个示例。在步骤302，获取初始基板350。初始基板350是由例如多晶体硅(多晶硅)的材料构成。在步骤304，在基板350上沉积有牺牲材料352例如二氧化硅。在步骤306，牺牲材料352利用沟槽354图案化，以创建支架(scaffold)图案。这一步骤中，牺牲材料用作一种模具，加强部分(即支架构件)将在其中形成。换言之，当材料被沉积在沟槽354中时，形成了加强部分。该材料可以是多晶硅。在步骤308，在牺牲材料352上沉积膜片和支架材料356，包括进入沟槽354内部。这些突起是加劲肋，以任何合适的图案被布置。在步骤310，去除基底350和牺牲材料352，留下膜片358。膜片358具有突起360，突起与材料在沟槽354中沉积之处相对应。应当理解，凸起元件的加强图案(即，支架)可跨越或覆盖膜片(或膜片的所选择的部分)区域的整个或其很大的百分比。尽管在此示出的加劲肋处于膜片的一侧上，应当理解它们可覆盖或位于两侧上(使用合适的制造方法)。在一个示例中，提供大于90%的覆盖范围。在另一示例中，提供大于95%的覆盖范围。其它百分比的覆盖范围也是可能的。通过支架所生成的图案也是可变化的。现参考图4和图5，示出了这些图案的一个示例。膜片400包括跨越膜片400的一个表面的大约90%的凸起的支架图案。图案包括顶点402和横梁404。在一个示例中，横梁大约300微米长，突起从膜片的基部向下延伸0.5微米。其它尺寸也是可能的，也可使用。在这些示例中，突起是固态延伸。所形成的膜片在比通常可能的电压更高的电压下可能被偏置。尽管添加该加劲肋降低了麦克风的灵敏度，但是，通过使用高偏压可恢复精确的灵敏度，从而允许麦克风以更大的输入声压被使用。现参考图6描述本方式的一些优点。沿着X轴不出了输入(声学声压)。Y轴不出了输出响应。在低声压下，响应是线性的(线602)。线性值代表理想的灵敏度。但是，在更高的声压值下，先前的系统不再具有线性响应(线604)。使用本方式在高声压下得到直线606。响应606是线性的、理想的。因此，本方式在低和高输入声压下都提供了线性响应。在此提供的方式提供了没有加劲肋但能够工作在高输入声压环境中的膜片麦克风的优点。使用在此描述的方式，在更高的输入压力工作区域中得到线性响应606。这产生了线性且无失真的响应，该响应是期望的响应类型。换言之，添加膜片加劲肋降低了声学设备(如麦克风)的灵敏度。但是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于布置在微机电系统MEMS麦克风中的膜片，该膜片包括：基部，该基部是大致平面的并具有第一侧和第二侧；以及利用所述基部形成并从所述基部延伸的一个或更多个突起，所述突起被构造和布置为加强所述基部并增加在失真发生之前的声压水平的范围。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：B·哈灵顿，
申请(专利权)人：美商楼氏电子有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US