微机电式麦克风制造技术

一种微机电式麦克风，具有：扁平的第一电极，至少部分地由导电材料形成；扁平的第二电极，与第一电极间隔布置并且至少部分地由导电材料形成；布置在第一电极和第二电极之间的间隔件；以及布置在第一电极和第二电极之间所定义的空间中的膜，并且膜能够向着第一电极和/或第二电极的方向移动，膜具有膜通孔，间隔件延伸穿过膜通孔，其中，在第一电极和第二电极之间所定义的其中布置有膜的空间与麦克风的周边环境处于气体交换连接中。

MEMS microphone

A microelectromechanical microphone with a flat first electrode formed at least partially by a conductive material; a flat second electrode is arranged at intervals between the first electrode and at least partially formed by a conductive material; a spacer arranged between the first electrode and the second electrode; and arranged on the first electrode and the second electrode. The membrane in the space defined between them, and the membrane can move toward the direction of the first electrode and / or second electrodes, the membrane has a membrane through hole, the spacer extends through the membrane through the hole, in which the space between the first electrode and the second electrode is arranged in the space of the membrane and the surrounding environment of the Mike wind is in the gas exchange connection. .

【技术实现步骤摘要】
微机电式麦克风
各种实施方式总体上涉及微机电式麦克风。
技术介绍
微机电式麦克风在现代通信中已经变得非常重要。在微机电式麦克风的制造中，一个重大的挑战是要制造出具有明确定义形状的组件，并且该组件以明确定义的方式相对于彼此地进行布置。这种情况下的本质上的问题是机械应力或热应力，麦克风组件经受该机械应力或热应力并且该机械应力或热应力可能导致这些组件的变形，这又使得难以进行微机电式麦克风组件的明确定义的相对定位。这样的应力可能具有固有原因，并且可能是由于制造过程中的热负荷以及机械负荷而导致。备选地或附加地，这样的应力可以仅通过不同组件的耦合而产生，例如通过多个具有相互不同的热膨胀系数的组件的耦合而产生。
技术实现思路
为了生产具有可再现特性的微机电式麦克风，因此有必要使其组件所经受的机械应力最小化。根据各种实施方式，提供一种具有明确定义的特性的微机电式麦克风。根据各种实施方式，提供了一种微机电式麦克风，其具有：至少部分地由导电材料形成的扁平的第一电极，与所述第一电极间隔布置并至少部分地由导电材料形成的扁平的第二电极，布置在第一电极和第二电极之间的间隔件以及膜，其布置在第一电极和第二电极之间所定义的空间中并且能够向着所述第一电极和/或第二电极的方向移动，膜具有膜通孔，间隔件延伸穿过膜通孔，其中，在第一电极和第二电极之间所定义的、其中布置有膜的空间与麦克风的周围环境处于气体交换连接。附图说明在下文通过参照附图更加详细地阐释不同的实施例。在此：图1是微机电式麦克风的示意性横截面图，图2是用于操作图1中所示的麦克风的示意电路布置；图3是电极和支架之间的弹簧装置的示意图，并且图4是电极的加强结构的部段的示意图。具体实施方式下文中详细描述的说明书涉及附图，该附图出于说明的目的示出了能够实践各种实施例的具体细节和实施方式。概念“示例性的”在这里被用于表示“作为实例、作为例子或用于说明”。每个在这里被说明为“示例性的”的实施方式或者构造方案不一定被解释为相对于其它实施方式或者构造方案是优选的或有利的。在附图中，相同的附图标记在不同的视图中指代相同的部分。附图主要用于说明各种实施例的原理，并且因此并不一定按比例。在图1中示出了示例性的微机电式麦克风100。微机电式麦克风100具有扁平的第一电极102和扁平的第二电极104，第二电极与第一电极102间隔布置。本申请中的“扁平”表示构件的几何形状，其在第一方向和与第一方向正交的第二方向上具有比在与第一方向和第二方向正交的第三方向(厚度方向)上显著更大的延伸。第一电极102以及第二电极104至少部分或甚至完全由导电材料形成，例如由金属或多晶半导体材料例如硅形成。第一电极和/或第二电极102、104能够具有小于1μm，任选地小于500nm，进一步可选地小于250nm的厚度d1或d2。第一电极102和第二电极104的直径D1或D2可以小于1mm，可选地小于750小于，进一步可选地小于500可选。尽管图1中示出的示例性的麦克风100的第一电极和第二电极102、104被示出为具有基本相同的直径，但这当然不一定是这种情况。图1中的这个特定的图示仅仅是为了简单起见被选择。该麦克风100还具有布置在第一电极和第二电极102、104之间所定义的空间R中的膜106，该膜向着第一电极和/或第二电极102、104的方向能够通过有待检测的声波移动。空间R与麦克风100的周围环境处于气体交换连接中，以便能够保证有效的声音耦入。空间R和麦克风的周围环境之间的气体交换连接可以例如通过在第一和/或第二电极102、104中所提供的多个电极通孔103和105来提供。经此，在空间R中可以提供等于周围环境压力的气压。电极通孔103、105可以具有例如1以具量级的直径。膜106可以至少部分或者甚至完全由导电材料形成，例如由金属或多晶半导体材料如多晶硅形成。膜106具有直径D3。该直径可以计为小于1mm，可选地小于750μm，进一步可选地小于500μm。不同于图1中的图示，膜106的直径D3可以不同于第一或第二电极102、104的直径D1和D2。膜106的厚度d3可以小于第一电极102或第二电极104的厚度d1和d2。在一个示例性的实施方式中，膜106的厚度d3可以小于500nm，可选地小于250nm，进一步可选地小于100nm。膜106在图1中所示的配置方案中与第一电极102形成第一电容器并且与第二电极104形成第二电容器。膜106的通过有待检测的声波所引起的位移在此引起第一电容器以及第二电容器两者的电容变化，可以利用合适的读出电路读出该变化。由此所感应的电容变化包含关于有待检测的声波的信息，例如声压或声音频率。特别地，在图1中所示的布置提供了差分式的信号测量，其中将基准电压施加到膜106，并且将相对于基准电压具有相同量但是具有不同正负号的电压施加到第一电极102以及第二电极104。通过把在膜106和第一电极102之间所测量的信号与在膜106和第二电极104之间所测量的信号进行组合，例如，通过将一个信号从另一个信号减去，能够抑制共同的噪声贡献并且获得很高程度的线性。用于一方面将第一电极102和第二电极104以及另一方面将膜106进行电连接的示例性的开关装置在图2中示出。如图2所示，麦克风100可以包括控制单元S(例如，一个或多个控制电路，例如一个或多个处理器)，控制单元与第一电极102、第二电极104和膜106通过相应的电线L1、L2、L3相连接并且被设定成：将相应的电压施加到第一电极102、第二电极104和膜106，并且确定在膜106和第一电极102之间的电容和/或在膜106和第二电极104之间的电容。控制单元S例如可以被设定成：将基准电压VRef施加到膜106并且将彼此不同的电压施加到第一电极102以及第二电极104。如图2所示，电压V0可以被施加到第一电极102，并且等量的电压-V0(即，具有相反正负号的等量电压)被施加到第二电极104。经此，可以实现上述的差分测量方案。特别是，当第一电极102和第二电极104彼此具有明确定义的距离时，可以实现精确的声音测量，以便定义被明确定义的电容器几何形状。第一电极104和第二电极104之间的明确定义的距离可以由第一电极104和第二电极104之间的至少一个或多个间隔件108提供。在图1所示的麦克风100中，设置有多个间隔件108。膜106具有多个膜通孔110，各一个间隔件108延伸穿过膜通孔。由此基本上可以在第一电极102和/或第二电极104的与边缘区域不同的部段中提供间隔件108，以便从而在第一电极104和第二电极104的中部区域中能够设定被定义的距离。如果如图1中所示设置有多个间隔件108，那么孔眼紧密的间隔件装置能够被提供，借助于该间隔件装置能够把第一电极104和第二电极104之间的距离准确地在第一电极102和/或第二电极104的整个范围上进行设定。相邻的间隔件108之间的距离能够计为大约10至100μm，例如25至75μm，例如大约40至60μm。膜通孔110可以是在膜106中连续在该膜的厚度方向上被提供的开口，该开口在膜平面中所有边被膜材料定义。间隔件108中的至少一个间隔件，可选地多个间隔件108，进一步可选地所有间隔件108能够与第一电极102和/或第二电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微机电式麦克风，包括：扁平的第一电极，至少部分地由导电材料形成，扁平的第二电极，与所述第一电极间隔布置并且至少部分地由导电材料形成，布置在所述第一电极和所述第二电极之间的间隔件，以及布置在所述第一电极和第二电极之间所定义的空间中的膜，并且所述膜能够向着所述第一电极和/或第二电极的方向移动，所述膜具有膜通孔，所述间隔件延伸穿过所述膜通孔，其中，在所述第一电极和所述第二电极之间所定义的所述空间与所述麦克风的周围环境处于气体交换连接中，在所述空间中布置有所述膜。

【技术特征摘要】
2017.01.23 DE 102017101195.11.一种微机电式麦克风，包括：扁平的第一电极，至少部分地由导电材料形成，扁平的第二电极，与所述第一电极间隔布置并且至少部分地由导电材料形成，布置在所述第一电极和所述第二电极之间的间隔件，以及布置在所述第一电极和第二电极之间所定义的空间中的膜，并且所述膜能够向着所述第一电极和/或第二电极的方向移动，所述膜具有膜通孔，所述间隔件延伸穿过所述膜通孔，其中，在所述第一电极和所述第二电极之间所定义的所述空间与所述麦克风的周围环境处于气体交换连接中，在所述空间中布置有所述膜。2.根据权利要求1所述的微机电式麦克风，其中所述膜通孔的直径比延伸穿过所述膜通孔的所述间隔件的直径大10％至100％，可选地大25％至75％，更可选地大40％至60％。3.根据权利要求1或2所述的微机电式麦克风，其中所述间隔件以无接触方式在至少一个膜位置中，可选地在所有膜位置中延伸穿过所述膜通孔。4.根据权利要求1至3中任一项所述的微机电式麦克风，具有在所述第一电极和所述第二电极之间的多个间隔件。5.根据权利要求4所述的微机电式麦克风，其中所述膜具有多个膜通孔，间隔件分别延伸穿过所述膜通孔。6.根据权利要求1至5中任一项所述的微机电式麦克风，其中至少一个间隔件，可选地多个间隔件，进一步可选地所有间隔件与所述第一电极和/或所述第二电极处于永久实体接触中。7.根据权利要求6所述的微机电式麦克风，其中至少一个间隔件，可选地多个间隔件，进一步可选地所有间隔件与所述第一电极和/或所述第二电极一体式构造。8.根据权利要求1至7中任一项所述的微机电式麦克风，其中至少一个间隔件，可选地多个间隔件，进一步可选地所有间隔件由电绝缘材料和/或导电材料形成。9.根据权利要求8所述的微机电式麦克风，其中至少部分地由导电材料形成的至少一个间隔件，形成通往所述第一电极和/或所述第二电极的电力馈入的一部分。10.根据权利要求1至9中任一项所述的微机电式麦克风，还包括支架，所述第一电极和所述第二电极中的至少一个电极，可选地所述第一电极和所述第二电极两者，借助于弹簧装置弹性地保持在所述支架处。11.根据权利要求10所述的微机电式麦克风，其中所述支架具有环状或环形区段状的形状，所述形状具有内周区域，所述弹簧装置与所述内周区域连接，可选地与所述内周区域一体连接。12.根据权利要求10或11所述的微机电式麦克风，其中所述弹簧装置与所述第一电极和/或所述第二电极的外周区域连接，可选地与所述第一电极和/或所述第二电极的外周区域一体连接。13.根据权利要求11或12中任一项所述的微机电式麦克风，其中所述弹簧装置包括至少一个弹簧装置区段，所述弹簧装置区段包括：与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·德厄，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE