声学换能器制造技术

技术编号:24284519 阅读:40 留言:0更新日期:2020-05-23 17:19
声学换能器。一种声学换能器,所述声学换能器包括换能器基板,在所述换能器基板中限定了孔。在所述换能器基板上设置了振膜。所述振膜包括振膜内侧部分,所述振膜内侧部分按所述振膜内侧部分的外边缘沿所述孔的边沿径向向内定位的方式设置在所述孔上方,所述振膜内侧部分具有第一应力。振膜外侧部分从所述振膜内侧部分的所述外边缘起沿径向延伸到至少所述孔的所述边沿,所述振膜外侧部分具有与所述第一应力不同的第二应力。

Acoustic transducer

【技术实现步骤摘要】
声学换能器
本技术总体上涉及增加在声学换能器中使用的振膜的柔度的系统和方法。
技术介绍
麦克风组装件被用于电子装置中,以将声能转换为电信号。微米和纳米级制造技术的进步使得开发出越来越小的微机电系统(MEMS)麦克风组装件。一些麦克风组装件包括具有振膜的声学换能器。一些振膜可能具有固有的拉伸应力,这使得很难控制麦克风的灵敏度。
技术实现思路
本文所述的实施方式总体上涉及用于减小声学换能器的振膜中的应力的系统和方法,特别是涉及包括这样的振膜的声学换能器,即,该振膜包括具有不同应力的外侧部分和内侧部分,以使振膜的总拉伸应力实质减小。在一些实施方式中,提供了一种声学换能器,所述声学换能器包括:换能器基板,在所述换能器基板中限定了孔;以及振膜,所述振膜设置在所述换能器基板上。所述振膜包括:振膜内侧部分,所述振膜内侧部分按所述振膜内侧部分的外边缘沿所述孔的边沿(rim)径向向内定位的方式设置在所述孔上方,所述振膜内侧部分具有第一应力;以及振膜外侧部分,所述振膜外侧部分从所述振膜内侧部分的所述外边缘起沿径向延伸到至少所述孔的所述边沿,所述振膜外侧部分具有与所述第一应力不同的第二应力。背板与所述振膜隔开地设置在所述换能器基板上。在一些实施方式中,提供了一种麦克风组装件,所述麦克风组装件包括:基部,设置在所述基部上的外壳;声学换能器,所述声学换能器被配置成响应于声学活动而生成电信号。所述声学换能器包括:换能器基板,所述换能器基板中限定了孔;以及振膜,所述振膜设置在所述换能器基板上。所述振膜包括:振膜内侧部分,所述振膜内侧部分按所述振膜内侧部分的外边缘沿所述孔的边沿径向向内定位的方式设置在所述孔上方,所述振膜内侧部分具有第一应力;以及振膜外侧部分,所述振膜外侧部分从所述振膜内侧部分的所述外边缘起沿径向延伸到至少所述孔的所述边沿,所述振膜外侧部分具有与所述第一应力不同的第二应力。背板与所述振膜隔开地设置在所述换能器基板上,并且集成电路电联接至所述声学换能器,并且所述集成电路被配置成从所述声学换能器接收所述电信号。在一些实施方式中,一种形成振膜组装件的方法,所述方法包括以下步骤:设置换能器基板,所述换能器基板限定了贯穿该换能器基板的孔;在所述孔上方,在所述换能器基板上形成振膜外侧部分;以及按振膜内侧部分的外边缘沿所述孔的边沿径向向内定位的方式,在所述孔上方形成联接至所述振膜外侧部分的所述振膜内侧部分,并且所述振膜外侧部分从所述振膜内侧部分的所述外边缘起沿径向延伸到至少所述孔的所述边沿。所述振膜内侧部分具有第一应力,并且所述振膜外侧部分具有与所述第一应力不同的第二应力。应当清楚,前述概念和下面更详细讨论的附加概念的所有组合(假设这样的概念并不相互矛盾)被考虑为本文所公开的主题的一部分。特别地,出现在本技术的结尾处的要求保护的主题的所有组合被考虑为本文所公开的主题的一部分。附图说明本技术的前述和其它特征根据下面结合附图的描述和所附权利要求将变得更清楚。应当明白,这些附图仅描绘了根据本技术的几个实现,并由此不被视为对其范围的限制,本技术通过使用附图以附加特异性和细节进行描述。图1A是根据实施方式的振膜组装件的俯视平面图,并且图1B是沿图1A的X-X线截取的图1A的振膜组装件的侧截面图。图2A是根据实施方式的振膜组装件的俯视平面图,并且图2B是沿图2A的Y-Y线截取的图2A的振膜组装件的侧截面图。图2C是在图2B中由箭头A所指示的、图2A至图2B的振膜组装件的一部分的侧截面图。图3是根据实施方式的包括图2A至图2B的振膜组装件的声学换能器的侧截面图。图4是根据实施方式的包括图3的声学换能器的麦克风组装件的侧截面图。图5是根据实施方式的形成声学换能器的方法的示意性流程图。贯穿下面的详细描述对附图进行说明。在附图中,除非上下文另有规定,相似符号通常标识相似组件。在该详细描述、附图以及权利要求中描述的例示性实现不是旨在进行限制。在不脱离在此呈现的主题的精神或范围的情况下,可以利用其它实现,并且可以进行其它改变。应当容易地明白,如在本文通常描述且在附图中例示的本技术的各方面可以按宽泛种类的不同配置来设置、代替、组合以及设计,它们全部明确地进行了设想并且成为本技术的一部分。具体实施方式本文所述的实施方式总体上涉及用于减小声学换能器的振膜中的应力的系统和方法,特别是涉及包括这样的振膜的声学换能器,即,该振膜包括具有不同应力的外侧部分和内侧部分,以使振膜的总拉伸应力被实质减小。小型MEMS麦克风组装件允许将这样的麦克风组装件并入紧凑型装置(例如蜂窝电话、膝上型电脑、可佩戴装置、TV/机顶盒遥控器等)中。一些麦克风组装件包括具有振膜(例如受约束或张紧的振膜)的声学换能器。具有受约束振膜的麦克风的灵敏度随张力而发生变化。较低的张力值是理想的,因为这会获得增加的灵敏度,但由于在较低值下对张力的过程控制很差,因此也是有问题的。可以使用各种技术来减小这种振膜中的拉伸应力。例如,可以由单一导电材料(例如,多晶硅)来形成受约束振膜,并且在制造工序期间控制该振膜的应力。然而,由这种材料制造拉伸振膜并控制该振膜的应力是困难的。另一种选择是形成分层的振膜,这种分层的振膜包括一层拉伸材料(例如,氮化硅)和另一层压缩材料(例如,多晶硅)。使各个层的应力平衡以实现期望的柔度。然而,这导致易于弯曲的双晶振膜。还有一种选择是形成包括插入在拉伸材料层之间的压缩材料层或者另选地包括插入压缩材料层之间的拉伸材料层的分层振膜,并且控制每种材料的应力以使应力平衡并减少弯曲。然而,控制三个层的应力非常复杂。相比之下,本文所述的振膜组装件和声学换能器的实施方式可以提供一种或更多种益处,例如包括:(1)通过设置具有第一应力的外侧部分和具有与第一应力不同的第二应力的内侧部分来减小振膜中的拉伸应力,以使振膜的拉伸应力减小并增加了振膜的柔度;(2)通过避免使用多层振膜来减少振膜的弯曲;和/或(3)允许在不增加受约束振膜的制造复杂度的情况下减小该受约束振膜的应力。图1A是根据实施方式的俯视平面图,并且图1B是振膜组装件10的侧截面图。可以将振膜组装件10包括在麦克风组装件(例如,麦克风组装件400)的声学换能器(例如,声学换能器310)中。振膜组装件10包括换能器基板112,该换能器基板中限定了孔114。在一些实施方式中,换能器基板112可以由硅、玻璃、陶瓷或任何其它合适的材料来形成。在一些实施方式中,如图1A所示,孔114可以限定圆形横截面。绕振膜组装件10的纵向轴线AL,在孔114上方,在换能器基板112上设置振膜130。振膜130包括振膜内侧部分132,该振膜内侧部分按振膜内侧部分132的外边缘133沿孔114的边沿113径向向内定位的方式设置在孔114上方。换句话说,振膜内侧部分132的横截面(例如,直径)小于孔114的横截面(例如,直径),以使振膜内侧部分132位于孔114的径向延伸范围(extent)内。...

【技术保护点】
1.一种声学换能器,其特征在于,所述声学换能器包括:/n换能器基板,在所述换能器基板中限定了孔;/n振膜,所述振膜设置在所述换能器基板上,所述振膜包括:/n振膜内侧部分,所述振膜内侧部分按所述振膜内侧部分的外边缘沿所述孔的边沿径向向内定位的方式设置在所述孔上方,所述振膜内侧部分具有第一应力,以及/n振膜外侧部分,所述振膜外侧部分从所述振膜内侧部分的所述外边缘起沿径向延伸到至少所述孔的所述边沿,所述振膜外侧部分具有与所述第一应力不同的第二应力;以及/n背板,所述背板与所述振膜隔开地设置在所述换能器基板上。/n

【技术特征摘要】
20181201 US 62/774,1821.一种声学换能器,其特征在于,所述声学换能器包括:
换能器基板,在所述换能器基板中限定了孔;
振膜,所述振膜设置在所述换能器基板上,所述振膜包括:
振膜内侧部分,所述振膜内侧部分按所述振膜内侧部分的外边缘沿所述孔的边沿径向向内定位的方式设置在所述孔上方,所述振膜内侧部分具有第一应力,以及
振膜外侧部分,所述振膜外侧部分从所述振膜内侧部分的所述外边缘起沿径向延伸到至少所述孔的所述边沿,所述振膜外侧部分具有与所述第一应力不同的第二应力;以及
背板,所述背板与所述振膜隔开地设置在所述换能器基板上。


2.根据权利要求1所述的声学换能器,其特征在于,所述第一应力是压缩应力,所述第二应力是拉伸应力。


3.根据权利要求1或2所述的声学换能器,其特征在于,所述振膜内侧部分包括多晶硅,并且所述振膜外侧部分包括氮化硅。


4.根据权利要求1或2所述的声学换能器,其特征在于,所述振膜的净应力小于10MPa。


5.根据权利要求1或2所述的声学换能器,其特征在于,所述振膜内侧部分的第一厚度在所述振膜...

【专利技术属性】
技术研发人员:彼得·洛佩特桑·博克·李
申请(专利权)人:美商楼氏电子有限公司
类型:新型
国别省市:美国;US

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