电容式机械波感测阵列装置制造方法及图纸

一种电容式机械波感测阵列装置，包含：一外壳，该外壳包含一空腔；数个机械波感测组件以一排列结构形成于该空腔中，每个该机械波感测组件包含：一第一可动组件层，包含一第一导电层，该第一可动组件层具有数个第一孔洞，该些第一孔洞穿透该第一导电层；至少一第一支撑柱，配置于该第一可动组件层的下方的重心处，第一支撑柱由一第一内部金属柱与一第一外部保护环构成，该第一内部金属柱与该第一导电层电性连接；一第一基底金属层，配置于该空腔的底面，借由各该机械波感测组件的该至少一第一支撑柱与该第一可动组件层隔离而形成数个电容结构；及数个扬起壁形成于该空腔的底部而分别成一突起状，配置于该些机械波感测组件之间的该排列结构的端点。

Capacitive mechanical wave sensing array device

A capacitive mechanical wave sensing array device includes: a shell, which contains a cavity; a plurality of mechanical wave sensing components are formed in the cavity in an arrangement structure, each mechanical wave sensing component includes: a first movable component layer, which includes a first conductive layer, the first movable component layer has several first holes, which penetrate the first conductive layer At least one first support column is arranged at the center of gravity below the first movable component layer, the first support column is composed of a first internal metal column and a first external protection ring, and the first internal metal column is electrically connected with the first conductive layer; a first base metal layer is arranged on the bottom surface of the cavity, and the first support column of each mechanical wave sensing component is connected with The first movable component layer is isolated to form a plurality of capacitor structures, and a plurality of lifting walls are formed at the bottom of the cavity to form a protuberance respectively, which are arranged at the end points of the arrangement structure between the mechanical wave sensing components.

【技术实现步骤摘要】
电容式机械波感测阵列装置
本专利技术是关于一种机械波感测组件，特别是关于一种电容式机械波感测阵列装置。
技术介绍
定义上，机械波(Mechanicalwave)是机械振动后所产生，其须通过介质来传播，例如空气与水。而机械波在空气中的传递，依据人类可听到或不可听到而区分为有声波、超音波两个类别。机械波的产生与感测组件，目前有宏观的组件制造与微观的组件制造方法，这两类方法分别可制造出尺度为公分级与微米级的机械波产生组件。其中，微观的机械波组件制造，目前有两种方式，一种为运用微机电(MEMS)技术，第二种为运用金属氧化半导体制程(CMOS)技术。这两种不同的技术由于制程不同，开发人员往往会因为制程的差异而限制了组件的开发。因为，这两类不同的技术因为制程的差异性，导致其所能制造出来的结构是不同的。其中，运用MEMS制程制作出来的机械波感测组件，分别有电容式、压电式感测组件。其中，声波感测组件最具代表性的厂商为美商楼式(Knowles)与英飞凌(Infineon)，其主要运用MEMS制程来制作电容式声波感测组件；而超声波感测组件最具代表性的厂商为美商高通(Qualcomm)，其主要运用MEMS制程来制作压电式超音波感测组件。此外，汤博凯(2010,CMOS微电容式超音波传感器,CMOSMicromachinedCapacitiveUltrasonicSensors)运用了CMOS制程制作出电容式超音波传感器。无论是运用MEMS制程或CMOS制程所制作出来的机械波传感器，当中的必要结构就是前述可动组件的部分。此可动组件都需要有一定的支撑力，让可动组件可以稳固地产生预期的物理变化(如：形变或位移等)，并于物理变化的过程产生所需要的感应信号。前述的楼式、英飞凌、高通或汤博凯的解决方案，其可动组件的结构，均为外围支撑型的结构。换言之，在机械波感测薄膜的周围(圆形或方形可动组件)提供完整的支撑，让感测薄膜得以控制其形变，进而控制感测薄膜的频率响应。除了外围支撑型的结构外，另有人提出了中央支撑型与内环支撑型。其中，内环支撑型的结构代表厂商为风起科技，其于中国台湾专利公告号第M521263、M521290、M521315、201639774的专利中提出一种内环支撑型的可动组件结构。风起科技的内环支撑型的结构，可运用CMOS制程来制作，具有频率响应广、较低的制作成本等优势。以上的已知技术，均有其优缺点。而在中央支撑型或内环支撑型的结构当中，还有许多待改进之处。例如，如何调控可动组件的频率响应的弹簧常数(k值)，如何平衡可动组件的应力，如何调控支撑柱的支撑力等。因此，如何能让中央支撑型或内环支撑型的可动组件结构更加完整，进而能让此种以CMOS制程制作的机械波感测组件能够更加稳定，朝向量产之路，将可扩大机械波感测组件的进一步庞大的应用商机。
技术实现思路
为达成上述目的，本专利技术提供一种机械波感测阵列装置，可实现调控可动组件的频率响应的弹簧常数(k值)，平衡可动组件的应力，调控支撑柱的支撑力等功能。本专利技术提供一种电容式机械波感测阵列装置，包含：一外壳，该外壳包含一空腔；数个机械波感测组件，以一排列结构形成于该空腔中，每个该机械波感测组件包含：一第一可动组件层，包含一第一导电层，该第一可动组件层具有数个第一孔洞，该数个第一孔洞穿透该第一导电层；至少一第一支撑柱，配置于该第一可动组件层的下方的重心处，该第一支撑柱由一第一内部金属柱与一第一外部保护环所构成，该第一内部金属柱与该第一导电层电性连接；及一第一基底金属层，配置于该空腔的底面，借由每个该机械波感测组件的该至少一第一支撑柱与该第一可动组件层隔离而形成数个电容结构；及数个扬起壁，形成于该空腔的底部而分别成一突起状，配置于该数个机械波感测组件之间的该排列结构的端点。本专利技术还提供一种电容式机械波感测阵列装置，包含：一外壳，该外壳包含一空腔；数个机械波发射组件，形成于该空腔中，每个该机械波发射组件包含：一第一可动组件层，包含一第一导电层，该第一可动组件层具有数个第一孔洞，该数个第一孔洞穿透该第一导电层；及至少一第一支撑柱，配置于该第一可动组件层的下方的重心处，该第一支撑柱由一第一内部金属柱与一第一外部保护环所构成，该第一内部金属柱与该第一导电层电性连接；数个机械波接收组件，形成于该空腔中，每个该机械波接收组件包含：一第二可动组件层，包含一第二导电层，该第二可动组件层具有数个第二孔洞，该数个第二孔洞穿透该第二导电层，该第二可动组件层上还包含至少一平面弹簧结构，该平面弹簧结构形成于该第二可动组件层的表面；及至少一第二支撑柱，配置于该第二可动组件层的下方的重心处，该第二支撑柱由一第二内部金属柱与一第二外部保护环所构成，该第二内部金属柱与该第二导电层电性连接；一第一基底金属层，配置于该空腔的底面，借由每个该机械波发射组件的该至少一第一支撑柱与该第一可动组件层隔离而形成数个发射电容结构，并借由每个该机械波接收组件的该至少一第二支撑柱与该第二可动组件层隔离而形成数个接收电容结构；及数个扬起壁，形成于该空腔的底部而分别成一突起状；其中，该数个机械波发射组件与该数个机械波接收组件以一排列结构排列于该空腔中，且该数个扬起壁配置于该数个机械波发射组件以及该数个机械波接收组件之间的该排列结构的端点。本专利技术还提供了一种电容式机械波感测阵列装置，包含：一外壳，该外壳包含一空腔；数个机械波感测组件，以一排列结构形成于该空腔中，每个该机械波感测组件包含：一第一可动组件层，包含一第一导电层与一第一调整层，该第一可动组件层具有数个第一孔洞，该数个第一孔洞穿透该第一导电层与该第一调整层；至少一第一支撑柱，配置于该第一可动组件层的下方的重心处，该第一支撑柱由一第一内部金属柱与一第一外部保护环所构成，该第一内部金属柱与该第一导电层电性连接；及一第一基底金属层，配置于该空腔的底面，借由每个该机械波感测组件的该至少一第一支撑柱与该第一可动组件层隔离而形成数个电容结构。本专利技术又提供一种电容式机械波感测阵列装置，包含：一外壳，该外壳包含一空腔；数个机械波发射组件，形成于该空腔中，每个该机械波发射组件包含：一第一可动组件层，包含一第一导电层与一第一调整层，该第一可动组件层具有数个第一孔洞，该数个第一孔洞穿透该第一导电层与该第一调整层；及至少一第一支撑柱，配置于该第一可动组件层的下方的重心处，该第一支撑柱由一第一内部金属柱与一第一外部保护环所构成，该第一内部金属柱与该第一导电层电性连接；数个机械波接收组件，形成于该空腔中，每个该机械波接收组件包含：一第二可动组件层，包含一第二导电层与一第二调整层，该第二可动组件层具有数个第二孔洞，该数个第二孔洞穿透该第二导电层与该第二调整层；及至少一第二支撑柱，配置于该第二可动组件层的下方的重心处，该第二支撑柱由一第二内部金属柱与一第二外部保护环所构成，该第二内部金属柱与该第二导电层电性连接；一第一基底金属层，配置于该空腔的底面，借由每个该机械波发射组件的该至少一第一支撑柱与该第一可动组件层隔离而形成数个发射电容结构，并借由每个该机械波接收组件的该至少一第二支撑柱与该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，包含：/n一外壳，该外壳包含一空腔；/n数个机械波感测组件，以一排列结构形成于该空腔中，每个该机械波感测组件包含：/n一第一可动组件层，包含一第一导电层，该第一可动组件层具有数个第一孔洞，该数个第一孔洞穿透该第一导电层；/n至少一第一支撑柱，配置于该第一可动组件层的下方的重心处，该第一支撑柱由一第一内部金属柱与一第一外部保护环所构成，该第一内部金属柱与该第一导电层电性连接；及/n一第一基底金属层，配置于该空腔的底面，借由每个该机械波感测组件的该至少一第一支撑柱与该第一可动组件层隔离而形成数个电容结构；及/n数个扬起壁，形成于该空腔的底部而分别成一突起状，配置于该数个机械波感测组件之间的该排列结构的端点。/n

【技术特征摘要】
1.一种电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，包含：
一外壳，该外壳包含一空腔；
数个机械波感测组件，以一排列结构形成于该空腔中，每个该机械波感测组件包含：
一第一可动组件层，包含一第一导电层，该第一可动组件层具有数个第一孔洞，该数个第一孔洞穿透该第一导电层；
至少一第一支撑柱，配置于该第一可动组件层的下方的重心处，该第一支撑柱由一第一内部金属柱与一第一外部保护环所构成，该第一内部金属柱与该第一导电层电性连接；及
一第一基底金属层，配置于该空腔的底面，借由每个该机械波感测组件的该至少一第一支撑柱与该第一可动组件层隔离而形成数个电容结构；及
数个扬起壁，形成于该空腔的底部而分别成一突起状，配置于该数个机械波感测组件之间的该排列结构的端点。


2.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一可动组件层还包含一第一调整层，该第一调整层是选自氮化钛材料层、铬材料层、二氧化硅材料层。


3.如权利要求1或2所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一导电层是形成于该至少一第一支撑柱上方而直接与该至少一第一支撑柱电性连接。


4.如权利要求2所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一调整层是形成于该至少一第一支撑柱上方，而该第一导电层是借由穿孔与该至少一第一支撑柱电性连接。


5.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该数个第一孔洞的形状是选自圆形、三角形、方形、五角形、六角形、八角形。


6.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该数个第一孔洞的排列是选自圆形环状排列、三角形紧密排列、方形紧密排列、五角形紧密排列、六角形紧密排列、八角形紧密排列。


7.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一支撑柱的形状是选自圆形、三角形、方形、五角形、六角形、八角形。


8.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一可动组件层上还包含至少一第一沟槽结构，该第一沟槽结构穿透该第一导电层而对应围绕形成于该第一支撑柱的外侧而与该第一支撑柱保持一距离。


9.如权利要求2所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一可动组件层上还包含至少一第一沟槽结构，该第一沟槽结构穿透该第一导电层与该第一调整层而对应围绕形成于该第一支撑柱的外侧而与该第一支撑柱保持一距离。


10.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一可动组件层上还包含至少一平面弹簧结构，该平面弹簧结构形成于该第一可动组件层的表面。


11.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该数个扬起壁是由绝缘材料或金属材料所构成。


12.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该扬起壁的该突起状为一顶面尖突状。


13.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该扬起壁的该突起状为一顶面平台状。


14.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该数个扬起壁之间彼此连结而成环形壁状结构。


15.如权利要求1所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该排列结构是选自：四方结构、五角结构、三角结构、六角结构。


16.一种电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，包含：
一外壳，该外壳包含一空腔；
数个机械波发射组件，形成于该空腔中，每个该机械波发射组件包含：
一第一可动组件层，包含一第一导电层，该第一可动组件层具有数个第一孔洞，该数个第一孔洞穿透该第一导电层；及
至少一第一支撑柱，配置于该第一可动组件层的下方的重心处，该第一支撑柱由一第一内部金属柱与一第一外部保护环所构成，该第一内部金属柱与该第一导电层电性连接；
数个机械波接收组件，形成于该空腔中，每个该机械波接收组件包含：
一第二可动组件层，包含一第二导电层，该第二可动组件层具有数个第二孔洞，该数个第二孔洞穿透该第二导电层，该第二可动组件层上还包含至少一平面弹簧结构，该平面弹簧结构形成于该第二可动组件层的表面；及
至少一第二支撑柱，配置于该第二可动组件层的下方的重心处，该第二支撑柱由一第二内部金属柱与一第二外部保护环所构成，该第二内部金属柱与该第二导电层电性连接；
一第一基底金属层，配置于该空腔的底面，借由每个该机械波发射组件的该至少一第一支撑柱与该第一可动组件层隔离而形成数个发射电容结构，并借由每个该机械波接收组件的该至少一第二支撑柱与该第二可动组件层隔离而形成数个接收电容结构；及
数个扬起壁，形成于该空腔的底部而分别成一突起状；
其中，该数个机械波发射组件与该数个机械波接收组件以一排列结构排列于该空腔中，且该数个扬起壁配置于该数个机械波发射组件以及该数个机械波接收组件之间的该排列结构的端点。


17.如权利要求16所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一可动组件层还包含一第一调整层，该第一调整层是选自氮化钛材料层、铬材料层、二氧化硅材料层。


18.如权利要求16或17所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一导电层是形成于该至少一第一支撑柱上方而直接与该至少一第一支撑柱电性连接。


19.如权利要求17所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一调整层是形成于该至少一第一支撑柱上方，而该第一导电层是借由穿孔与该至少一第一支撑柱电性连接。


20.如权利要求16所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第二可动组件层还包含一第二调整层，该第二调整层是选自氮化钛材料层、铬材料层、二氧化硅材料层。


21.如权利要求16或20所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第二导电层是形成于该至少一第二支撑柱上方而直接与该至少一第二支撑柱电性连接。


22.如权利要求20所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第二调整层是形成于该至少一第二支撑柱上方，而该第二导电层是借由穿孔与该至少一第二支撑柱电性连接。


23.如权利要求16所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该数个第一孔洞的形状是选自圆形、三角形、方形、五角形、六角形、八角形。


24.如权利要求16所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该数个第一孔洞的排列是选自圆形环状排列、三角形紧密排列、方形紧密排列、五角形紧密排列、六角形紧密排列、八角形紧密排列。


25.如权利要求16所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一支撑柱的形状是选自圆形、三角形、方形、五角形、六角形、八角形。


26.如权利要求16所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一可动组件层上还包含至少一第一沟槽结构，该第一沟槽结构穿透该第一导电层而对应围绕形成于该第一支撑柱的外侧而与该第一支撑柱保持一距离。


27.如权利要求17所述的电容式机械波感测阵列装置，其特征在于，其中该第一可动组件层上还包含至少一第一沟槽结构，该第一沟槽结构穿透该第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁贻德，吴强，张管青，林晓逸，
申请(专利权)人：风起科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;TW