專利名稱：Mems擴(kuò)音器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及MEMS擴(kuò)音器。
背景技術(shù)：
朝向例如MEMS擴(kuò)音器(MEMS =微機(jī)電系統(tǒng))的小型化的當(dāng)前趨勢需要較小的電氣或機(jī)械或機(jī)電設(shè)備。通常，MEMS擴(kuò)音器包括柔性或可移動薄膜以及剛性背板。薄膜和背板充當(dāng)電容器的電極。接收到的聲音及其各自氣壓變化的影響導(dǎo)致此類MEMS電容器的變化的容量。在MEMS擴(kuò)音器中，借助于施加的在IOV范圍內(nèi)的DC偏置電壓來將此變化的容量轉(zhuǎn)換成電信號。
各電容器電極的面積提供在I PF范圍內(nèi)的容量。作為小型化的效果，各電信號水平是相對弱的。因此，需要諸如具有非常高的輸入阻抗的低噪聲放大器的信號放大器。信號放大器的輸入側(cè)的阻抗通常在I TQ范圍內(nèi)。從US 2009/0001553 Al,已知 MEMS 擴(kuò)音器。所需的是可以成本高效的方式、尤其是在低成本襯底上產(chǎn)生的低噪聲MEMS擴(kuò)音器。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種能夠以成本高效的方式產(chǎn)生且可與用于小型化的當(dāng)前生產(chǎn)技術(shù)和手段兼容的低噪聲MEMS擴(kuò)音器。獨(dú)立權(quán)利要求提供此類擴(kuò)音器。從屬權(quán)利要求提供有利實(shí)施例。在第一變體中，提出了一種MEMS擴(kuò)音器，其包括具有信號輸出端的MEMS換能器、具有信號輸入端的IC芯片、襯底、信號線和傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。MEMS換能器和IC芯片被布置在襯底上。信號線將MEMS換能器的信號輸出端與IC芯片的信號輸入端電連接。傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)被電連接至MEMS換能器、IC芯片或電路的參考電位(例如地)或通常地至不同于DC偏置電壓的電位。信號線與傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的最小距離被保持為至少200Mm或更好地至少500Mm，以便減小流過由薄膜電位與地之間的電位差Ubias驅(qū)動的絕緣電阻的DC漏電流。已發(fā)現(xiàn)信號線的設(shè)計(jì)要求特殊的考慮。信號線主要是高阻抗MEMS輸出端與高阻抗放大器輸入端之間的連接。以下方法能夠應(yīng)用于改善信號線
方法I :將MEMS、放大器和所述信號線集成在公共芯片上。因此，能夠以類似于氧化物或氮化物的高質(zhì)量電介質(zhì)材料來使得信號線非常短且被絕緣。然而，這種方法需要非常復(fù)雜的處理步驟，這導(dǎo)致高成本和相對低的產(chǎn)率。方法2 :將MEMS和放大器體現(xiàn)為被并排地安裝在公共載體襯底上的兩個單獨(dú)芯片。兩個芯片上的端子遠(yuǎn)離襯底并借助于延伸通過空氣的芯片間接合線被互連，空氣也是優(yōu)良的電介質(zhì)。但是此類導(dǎo)線接合環(huán)路要求芯片之上的一定凈空高度，并且從芯片至襯底的諸如電源的其余連接占用芯片旁邊的連接盤區(qū)(landing area)。因此,用這種方法,可實(shí)現(xiàn)的小型化受到限制。
方法3 =MEMS和放大器被體現(xiàn)為兩個單獨(dú)芯片，這些被倒裝地安裝到公共載體襯底上，端子面朝襯底且被通過在此襯底上或中的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)互連。這種方法提供高設(shè)計(jì)靈活性、小型化和最經(jīng)濟(jì)的處理，但是可能受到襯底的電介質(zhì)性質(zhì)的危害，導(dǎo)致不足的絕緣電阻。通常，高度靈敏的放大器的任何高阻抗輸入端傾向于源自于電荷載流子的統(tǒng)計(jì)運(yùn)動的熱噪聲。本發(fā)明發(fā)現(xiàn)一在MEMS擴(kuò)音器電路的情況下一顯著的附加噪聲源是流過由薄膜電位與地之間的電位差Ubias驅(qū)動的絕緣電阻的DC電流，導(dǎo)致疊加換能器信號的噪聲電壓信號。原因是DC漏電流的電荷傳輸?shù)碾x散性質(zhì)。通常，發(fā)現(xiàn)MEMS擴(kuò)音器和專用放大器在低成本標(biāo)準(zhǔn)多層層壓件(例如“FR4”等)上的倒裝組裝雖然適合于大多數(shù)需要的電子應(yīng)用，但遭受由于此原因而引起的增加的噪聲水平。因此，除上述方法之外，可以有用于改善MEMS設(shè)備的信號質(zhì)量的以下特征
MEMS換能器可以包括MEMS擴(kuò)音器的組成元件，諸如柔性或可移動薄膜、背板或背面容積。IC芯片可以包括用于處理或建立提供各接收聲學(xué)信息的電信號的電子電路。IC芯片可以包括諸如低噪聲放大器的信號放大器和用于MEMS換能器的柔性或可移動薄膜與背板之間的DC偏置電壓的DC偏置電壓源。此外，IC芯片可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器。然后，可以在IC芯片的數(shù)字端口處提供聲學(xué)信息。此外，IC芯片可以包括用于建立DC偏置電壓的電荷泵?？梢詫EMS換能器和IC芯片一個挨一個地布置在襯底上。此外，已發(fā)現(xiàn)具有高電阻率的襯底允許信號線的良好電絕緣。信號線負(fù)責(zé)從MEMS換能器向IC芯片傳播非常小的AC電壓信號。因此，信號線的良好電絕緣對于良好的MEMS擴(kuò)音器而言至關(guān)重要。然而，高電阻率的襯底是昂貴的且需要小心處理以便保持其高電阻率。此組襯底的部件是顯著地?zé)o機(jī)材料，諸如陶瓷(HTCC =高溫共燒陶瓷或LTCC =低溫共燒陶瓷)和玻璃，以及類似于PTFE (聚四氟乙烯)的氟化聚合物。為了提供可以成本高效的方式產(chǎn)生的MEMS擴(kuò)音器，優(yōu)選的是使用更便宜的襯底。然而，更便宜的襯底的使用需要為了保持良好MEMS擴(kuò)音器的其它手段。所述更便宜的襯底、特別是類似于基于環(huán)氧樹脂的層壓件的有機(jī)材料遭受其表面上及其體積中的水吸收，兩者都降低可實(shí)現(xiàn)的絕緣電阻。特別地，表面效應(yīng)是至關(guān)重要的。還發(fā)現(xiàn)增強(qiáng)信號線與其周圍環(huán)境的空間隔離改善了信號線的電絕緣且盡管有小型化的趨勢但仍是有利的。傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)可以是諸如接地結(jié)構(gòu)或另一信號線的任何傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。在第一變體的一個實(shí)施例中，信號線與傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的距離為至少500 μ m。在一個實(shí)施例中，傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括在信號線的附近具有凹槽以便保持傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)與信號線之間的最小距離的區(qū)域。 可以用傳導(dǎo)材料覆蓋大的區(qū)域以便實(shí)現(xiàn)各MEMS擴(kuò)音器的良好RF屏蔽。然而，必須保持作為傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的屏蔽結(jié)構(gòu)與信號線之間的各距離。
在一個實(shí)施例中，MEMS擴(kuò)音器的電路具有電磁屏蔽電位且傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)充當(dāng)電磁屏蔽，并被電連接至屏蔽電位。屏蔽電位可以是MEMS擴(kuò)音器電路的接地電位或具有低源阻抗的任何其它恒定電位。被連接至屏蔽電位的電磁屏蔽能夠保護(hù)靈敏信號結(jié)構(gòu)免于外部干擾信號影響。在一個實(shí)施例中，MEMS擴(kuò)音器還包括襯底與MEMS換能器之間或襯底與IC芯片之間的凸塊連接。凸塊連接可以形成信號線的一部分。凸塊連接或信號線的其它部分與布置在襯底上或中的其它傳導(dǎo) 結(jié)構(gòu)之間的距離為至少200 Mm，更優(yōu)選地至少500 Mm。朝向小型化的當(dāng)前趨勢導(dǎo)致倒裝安裝的芯片。此類芯片被經(jīng)由凸塊連接電氣地且機(jī)械地連接至承載襯底。由被附著于襯底或掩埋在多層襯底中的諸如信號線的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)不同芯片之間的電連接。倒裝接合的應(yīng)用允許小型化中的另一步驟。然而，與接合線相反，被附著于襯底的信號線的電絕緣由于襯底與信號線之間的直接接觸而被減小。在一個實(shí)施例中，襯底包括兩個電介質(zhì)層和兩個電介質(zhì)層之間的金屬化層。信號線的至少一部分被布置在兩個電介質(zhì)層之間的金屬化層內(nèi)。此類襯底稱為多層襯底。在多層襯底中，能夠通過將信號線嵌入多層襯底的主體中來改善信號線與傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的隔離。因此，能夠在金屬化層中將信號線和其它傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)化?？梢越?jīng)由倒裝連接或經(jīng)由SMD連接將諸如電阻元件、電容元件或電感元件的其它電路元件安裝到襯底的表面,或者也可以將其集成到襯底中。在一個實(shí)施例中，MEMS擴(kuò)音器還包括將朝向相鄰傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的信號線的至少一部分圍起來的DC保護(hù)結(jié)構(gòu)，所述相鄰傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有不同于DC偏置電壓的DC電位。已發(fā)現(xiàn)通過提供DC保護(hù)結(jié)構(gòu)，能夠顯著地減少通過絕緣電阻的漏電流和因此的小型化MEMS擴(kuò)音器的噪聲信號。DC保護(hù)結(jié)構(gòu)充當(dāng)緩沖器并提供主要具有與信號線類似的相同DC電位的信號線的各部分的環(huán)境。結(jié)果，實(shí)際上在信號線的各部分與其環(huán)境之間不存在DC電位差。因此，實(shí)際上消除了通過絕緣電阻的DC漏電流和還有因此的噪聲信號。出于該目的，可以在其中信號線面對具有與DC偏置電壓不同的電位的相鄰傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的位置處提供DC保護(hù)結(jié)構(gòu)。然后，DC保護(hù)結(jié)構(gòu)特別地在不能應(yīng)用上述方法時是有用的。由此，很明顯，DC保護(hù)結(jié)構(gòu)不一定必然是信號線的封閉周圍物。相反，其可以與分別在信號線的接近點(diǎn)或邊緣與所述傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的圍欄類似地應(yīng)用。在一個實(shí)施例中，襯底包括選自FR-4材料、FR-5材料、聚四氟乙烯以及玻璃纖維加強(qiáng)材料的材料。在本發(fā)明的另一變體中，提供了一種MEMS擴(kuò)音器，其包括具有信號輸出端的MEMS換能器、具有信號輸入端的IC芯片、襯底、信號線以及DC保護(hù)結(jié)構(gòu)。MEMS換能器和IC芯片被布置在襯底上。信號線將MEMS換能器的信號輸出端與IC芯片的信號輸入端電連接。在操作期間由IC芯片經(jīng)由信號線向MEMS換能器提供DC偏置電壓。DC保護(hù)結(jié)構(gòu)將朝向相鄰傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的信號線的至少一部分圍起來，所述相鄰傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有與DC偏置電壓不同的DC電位。信號線能夠?qū)EMS換能器的或柔性或可移動薄膜與IC芯片的信號放大器電連接或?qū)EMS換能器的背板與IC芯片的信號放大器電連接。在MEMS擴(kuò)音器的操作期間，能夠?qū)C偏置電壓施加于信號線以及MEMS換能器的MEMS電容器。出于該目的，IC芯片可以是ASIC芯片(ASIC =專用集成電路)。IC芯片可以包括電荷泵或用于提供DC偏置電壓的任何其它適當(dāng)電路。電荷泵能夠經(jīng)由電阻元件來提供其DC偏置電壓。電阻元件的電阻可以在10 GQ的范圍內(nèi)。IC芯片還可以包括被直接連接到電荷泵的DC偏置端口?？梢詫㈦娮柙娺B接在IC芯片的信號輸入端與IC芯片的DC偏置端口之間。可以將DC保護(hù)結(jié)構(gòu)電連接至DC偏置端口。這意味著向DC保護(hù)結(jié)構(gòu)供應(yīng)相同的DC電壓。然而，由于DC保護(hù)結(jié)構(gòu)和信號線被電阻元件分離，所以DC保護(hù)結(jié)構(gòu)充當(dāng)緩沖器并為信號線的各部分提供主要具有相同DC電位的環(huán)境。結(jié)果，實(shí)際上在信號線的各部分與其環(huán)境之間不存在DC電位差。因此，實(shí)際上消除了通過絕緣電阻的DC漏電流和因此的噪聲信號。在本變體的一個實(shí)施例中，IC芯片包括信號放大器、電阻偏置兀件和DC偏置電壓 源。MEMS換能器被經(jīng)由電阻偏置元件連接至DC偏置電壓源。DC保護(hù)結(jié)構(gòu)被電連接至電荷泵。此外，可以將DC保護(hù)結(jié)構(gòu)直接連接至作為優(yōu)選DC偏置電壓源的電荷泵。在一個實(shí)施例中，DC保護(hù)結(jié)構(gòu)包括傳導(dǎo)材料。信號線的一部分被布置在DC保護(hù)結(jié)構(gòu)之上或之下。在一個實(shí)施例中，襯底包括兩個電介質(zhì)層、在兩個電介質(zhì)層之間的金屬化層以及DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的上和下金屬化層。信號線的一部分被布置在金屬化層內(nèi)。信號線的該部分被布置在DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的上金屬化和下金屬化之間。因此，通過將各信號線嵌入DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的上金屬化與下金屬化之間來實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步改善的保護(hù)效果。在各多層襯底中，實(shí)際上不存在DC保護(hù)結(jié)構(gòu)所需的其它空間，因?yàn)槟軌驅(qū)C保護(hù)結(jié)構(gòu)組件嵌入多層襯底中。在一個實(shí)施例中，DC保護(hù)結(jié)構(gòu)包括在信號線周圍環(huán)狀地布置、但不一定是圓形的或被封閉的金屬化件?？梢詫C保護(hù)結(jié)構(gòu)的信號線和金屬化件布置在襯底的表面上。然后，在相同的金屬化層中布置DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的金屬化件和信號線。然而，可能的是DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的金屬化件和信號線被布置在多層襯底的不同金屬化層內(nèi)。DC保護(hù)結(jié)構(gòu)可以具有管狀形狀且可以將信號線或信號線的一部分布置在管狀DC保護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)。在一個實(shí)施例中，MEMS擴(kuò)音器還包括屏蔽信號線的一部分的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)。在一個實(shí)施例中，電磁屏蔽結(jié)構(gòu)屏蔽DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，即DC保護(hù)結(jié)構(gòu)或DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的至少一部分被嵌入電磁干擾屏蔽結(jié)構(gòu)內(nèi)。在一個實(shí)施例中，襯底包括選自FR-4材料、FR-5材料、聚四氟乙烯以及玻璃纖維加強(qiáng)材料的材料。在一個實(shí)施例中，襯底包括選自高溫共燒陶瓷、低溫共燒陶瓷和玻璃的材料。在另一變體中，MEMS擴(kuò)音器包括具有信號輸出端的MEMS換能器、具有信號輸入端的IC芯片、襯底、信號線和傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。MEMS傳感器和IC芯片被布置在襯底上。信號線將MEMS換能器的信號輸出端與IC芯片的信號輸入端電連接。由IC芯片經(jīng)由信號線向MEMS換能器提供DC偏置電壓。信號線和傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)被電隔離。


在所述附圖中
圖I示出在傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)中具有凹槽的MEMS擴(kuò)音器的橫截面圖，
圖2示出具有DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的MEMS擴(kuò)音器的橫截面，
圖3示出具有電磁干擾屏蔽結(jié)構(gòu)的MEMS擴(kuò)音器的等效電路圖，
圖4示出具有電磁干擾屏蔽結(jié)構(gòu)和DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的MEMS擴(kuò)音器的等效電路圖，
圖5示出包括多層襯底的MEMS擴(kuò)音器的矢狀橫截面，
圖6示出在襯底的表面上具有信號線的MEMS擴(kuò)音器的矢狀橫截面。
具體實(shí)施方式

為了明了起見，在圖中未示出與本發(fā)明無關(guān)的部分，即使其對于MEMS擴(kuò)音器的功能而言可能是必要的，例如外殼、聲端口、外部端子等。圖I示出MEMS擴(kuò)音器麗的橫截面。MEMS擴(kuò)音器麗包括MEMS換能器MT和IC芯片1C。MEMS換能器MT和IC芯片IC被兩個傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)CS和信號線SL電連接。信號線SL分別將換能器MT的信號輸出端SO與IC芯片IC的信號輸入端SI電連接。傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)CS還將MEMS換能器MT和IC芯片IC電連接。傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)CS可以包括到地的連接，或者可以包括另一信號或電源傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)。圖I的上部分中所示的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)CS包括凹槽REC。凹槽REC的形狀被以信號線SL與傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)CS之間或信號輸入端SI或信號輸出端SO端口與傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的距離保持超過由Xl指示的某個最小值的方式布置。此外，圖I的下部分中所示的信號線SL和傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)被以如x2和x3所指示地保持最小距離的方式布置。這些距離僅僅是示例。更一般地，意指具有除Ubias之外的其它電位的從信號線的任何點(diǎn)至傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的任何點(diǎn)的橫向距離。在任何情況下，此距離必須為至少200 Mm、更優(yōu)選地至少500 Mm。凹槽REC僅僅是意圖實(shí)現(xiàn)以上條件的各種可能布局的示例。作為這些最小距離的結(jié)果，增加了信號線SL與另一傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)CS之間的有效電阻。如果適當(dāng)?shù)剡x擇傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的各凹槽或傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的布置，則此類最小距離未顯著地抵消朝向小型化的趨勢。圖2示出包括圖I的上傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)CS和DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS的MEMS擴(kuò)音器麗的橫截面。DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS完全或在某種程度上至少在與襯底平行的平面內(nèi)環(huán)狀地圍繞信號線SL，使得DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS被至少部分地布置在上傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)CS中的凹槽內(nèi)。DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS被電連接至IC芯片IC的另一端口 P。DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS減小信號線SL與另一圍繞的傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)CS之間的漏電流。由于此效果，不再需要保持以上最小距離。此外，由于不存在對保護(hù)結(jié)構(gòu)與類似于屏蔽的其它傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的距離的限制，所以布局得到簡化。再次地，凹槽僅僅是用于可能布置的布局示例。圖3示出包括MEMS換能器MT中的MEMS電容器MC和IC芯片IC中的信號放大器AMP的MEMS擴(kuò)音器的等效電路圖。信號放大器AMP是被集成在IC芯片IC中的ASIC(ASIC=專用集成電路)的一部分。ASIC還包括可以是電荷泵CP的電壓源。電荷泵CP具有本征電阻RdwgeP_。ASIC還包括偏置電阻元件Rbias。借助于電荷泵CP，MEMS電容器MC的薄膜被保持在可以在10 V范圍內(nèi)的某個工作電壓。電磁干擾屏蔽結(jié)構(gòu)EMIS屏蔽將MEMS換能器MT與IC芯片IC電連接的信號線SL的至少一部分。在本實(shí)施例中，電磁干擾屏蔽結(jié)構(gòu)EMIS被電連接至地。電阻元件Ra僅僅是虛擬的并表示信號線SL的不完美DC絕緣。雖然電磁干擾屏蔽結(jié)構(gòu)EMIS增加了針對諸如射頻信號的電磁信號的保護(hù)，但電磁干擾屏蔽結(jié)構(gòu)EMIS通常不改善信號線的DC絕緣。為此，如在圖4中能夠看到的，提供DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS。圖4示出MEMS擴(kuò)音器的一示意性一等效電路圖，其中，信號線SL的一部分被DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS圍繞。DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS被電連接至ASIC的電荷泵。因此，DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS主要被保持在與信號線SL相同的DC電位。然而，電荷泵CP與信號線SL之間的電阻元件Rbias分別緩沖信號線與DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS之間的所需電壓的變化。由于信號線和DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS主要在相同DC電位上，所以來自信號線的漏電流的流動被抑制且電阻元件Ra不再能夠使在信號線SL中傳播的信號的質(zhì)量劣化。MEMS擴(kuò)音器的噪聲水平被降低。此外，電磁干擾屏蔽結(jié)構(gòu)EMIS分別保護(hù)DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS和信號線SL免于高頻失真。圖5示出MEMS擴(kuò)音器麗的矢狀橫截面。擴(kuò)音器麗包括多層襯底ML、MEMS換能器MT和IC芯片1C。MEMS換能器MT和IC芯片IC被布置在多層襯底ML的表面上。多層襯底ML包括兩個電介質(zhì)層DL。在電介質(zhì)層DL之間，布置了金屬化層ML。在金屬化層ML內(nèi)，對信號線SL進(jìn)行結(jié)構(gòu)化。信號線借助于多層襯底ML中的通孔將MEMS換能器MT的凸塊連接與IC芯片IC電連接。 MEMS換能器MT包括換能器芯片TC。換能器芯片TC包括柔性或可移動薄膜MB和建立MEMS換能器MT的MEMS電容器的背板BP。由于信號線SL被集成在多層襯底ML內(nèi)，所以改善了信號線的電隔離。尤其是減小了表面漏電流。圖6示出MEMS擴(kuò)音器MM的矢狀橫截面，其中，信號線SL被布置在襯底SU的表面上。矢狀橫截面示出DC保護(hù)結(jié)構(gòu)DCGS的兩個部分，其環(huán)狀地圍繞信號線SL且被布置在襯底SU的表面上。本發(fā)明包括用于減小來自MEMS擴(kuò)音器的信號線的DC漏電流的裝置。本發(fā)明的基本概念并不取決于諸如關(guān)于DC保護(hù)結(jié)構(gòu)或信號線和傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的布局的幾何細(xì)節(jié)的細(xì)節(jié)。此外，本發(fā)明不受變體或?qū)嵤├蚋綀D的限制。尤其是基于不同幾何構(gòu)造的實(shí)施例也是可能的。例如，可以將信號線布置在襯底上或中。因此，在不脫離本發(fā)明的情況下，可以有脫離附圖的許多變化。附圖標(biāo)記列表
AMP :信號放大器 ASIC :專用集成電路 BP :背板
BU :凸塊連接
CP :電荷泵/電壓源
CS :傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)
DCGS DC保護(hù)結(jié)構(gòu)
DL :電介質(zhì)層
EMIS :電磁干擾屏蔽結(jié)構(gòu)IC IC芯片
MB :柔性或可移動薄膜MC MEMS電容器ML :金屬化層ML :多層襯底MM :MEMS擴(kuò)音器MT =MEMS換能器
P :換能器芯片或IC芯片的另一端口Rbias :偏置電阻元件(約10 GQ )
Rchargepump
:電荷泵的本征電阻(在IM Ω范圍內(nèi))REC :凹槽
RSL :信號線的絕緣電阻SI :IC芯片IC的信號輸入端SL :信號線
SO :換能器MT的信號輸出端
SU :襯底
TC :換能器芯片
xl、x2、x3 :信號線與其它傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的距離。
權(quán)利要求
1.一種MEMS擴(kuò)音器， 一包括具有信號輸出端的MEMS換能器、具有信號輸入端的IC芯片、襯底、信號線和傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中 -MEMS換能器和IC芯片被布置在襯底上， 一信號線將MEMS換能器的信號輸出端與IC芯片的信號輸入端電連接， 一由IC芯片經(jīng)由信號線向MEMS換能器提供DC偏置電壓， 一傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)被電連接至不同于DC偏置電壓的DC電位，以及 一信號線與傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的最小橫向距離被保持在至少200 u m。
2.權(quán)利要求I的MEMS擴(kuò)音器，其中，信號線與傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的橫向距離為至少500 u m0
3.權(quán)利要求I的MEMS擴(kuò)音器，其中，傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)包括在信號線附近具有凹槽以便保持傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)與信號線之間的最小距離的區(qū)域。
4.權(quán)利要求I的MEMS擴(kuò)音器，其中 -MEMS擴(kuò)音器具有電磁屏蔽電位，以及 一傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)被電連接至電磁屏蔽電位。
5.權(quán)利要求I的MEMS擴(kuò)音器，其中 -MEMS擴(kuò)音器具有接地電位，以及 一傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)被電連接至接地電位。
6.權(quán)利要求I的MEMS擴(kuò)音器，還包括形成信號線的一部分的、襯底與MEMS換能器之間或襯底與IC芯片之間的凸塊連接。
7.權(quán)利要求I的MEMS擴(kuò)音器，其中 一襯底包括兩個電介質(zhì)層和在兩個電介質(zhì)層之間的金屬化層， 一信號線的一部分被布置在金屬化層內(nèi)。
8.權(quán)利要求I的MEMS擴(kuò)音器，還包括將朝向相鄰傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的信號線的一部分圍起來的DC保護(hù)結(jié)構(gòu)，所述傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有不同于DC偏置電壓的DC電位。
9.權(quán)利要求I的MEMS擴(kuò)音器，其中，所述襯底是包括選自FR-4材料、FR-5材料、聚四氟乙烯、以及玻璃纖維加強(qiáng)材料的材料的有機(jī)層壓件。
10.一種MEMS擴(kuò)音器，包括 一具有信號輸出端的MEMS換能器、具有信號輸入端的IC芯片、襯底、信號線和DC保護(hù)結(jié)構(gòu)，其中 -MEMS換能器和IC芯片被布置在襯底上， 一信號線將MEMS換能器的信號輸出端與IC芯片的信號輸入端電連接， 一由IC芯片經(jīng)由信號線向MEMS換能器提供DC偏置電壓， 一 DC保護(hù)結(jié)構(gòu)將朝向相鄰傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)的信號線的一部分圍起來，所述相鄰傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)具有不同于DC偏置電壓的DC電位。
11.權(quán)利要求10的MEMS擴(kuò)音器，還包括 一信號放大器、電阻偏置元件和DC偏置源，其中 -MEMS換能器經(jīng)由電阻偏置元件被連接至DC偏置電壓， -DC保護(hù)結(jié)構(gòu)被電連接至DC偏置源。
12.權(quán)利要求10的MEMS擴(kuò)音器，其中，所述DC保護(hù)結(jié)構(gòu)包括傳導(dǎo)材料且信號線的一部分被布置在DC保護(hù)結(jié)構(gòu)之上或之下。
13.權(quán)利要求10的MEMS擴(kuò)音器，其中 一襯底包括兩個電介質(zhì)層、在兩個電介質(zhì)層之間的金屬化層，以及 -DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的上和下金屬化層， 一信號線的一部分被布置在金屬化層內(nèi)， 一信號線的該部分被布置在DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的上金屬化和下金屬化之間。
14.權(quán)利要求10的MEMS擴(kuò)音器，其中，所述DC保護(hù)結(jié)構(gòu)包括環(huán)狀地布置 在信號線周圍的金屬化件。
15.權(quán)利要求10的MEMS擴(kuò)音器，還包括屏蔽信號線的一部分的電磁屏蔽結(jié)構(gòu)。
16.權(quán)利要求15的MEMS擴(kuò)音器，其中，所述電磁屏蔽結(jié)構(gòu)屏蔽DC保護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分。
17.權(quán)利要求10的MEMS擴(kuò)音器，其中，所述襯底是包括選自FR-4材料、FR-5材料、聚四氟乙烯、以及玻璃纖維加強(qiáng)材料的材料的有機(jī)層壓件。
18.權(quán)利要求I的MEMS擴(kuò)音器，其中，所述襯底包括選自高溫共燒陶瓷、低溫共燒陶瓷和玻璃的材料。
19.一種MEMS擴(kuò)音器，包括 一具有信號輸出端的MEMS換能器、具有信號輸入端的IC芯片、襯底、信號線和傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中 -MEMS換能器和IC芯片被布置在襯底上， 一信號線將MEMS換能器的信號輸出端與IC芯片的信號輸入端電連接， 一由IC芯片經(jīng)由信號線向MEMS換能器提供DC偏置電壓， 一信號線和傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)被電隔離。
全文摘要
本發(fā)明涉及MEMS擴(kuò)音器。提供了一種由于減小的DC漏電流而具有改善的噪聲性能的MEMS擴(kuò)音器。為此，保持MEMS擴(kuò)音器的信號線與其它傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)之間的最小距離。此外，提供了將信號線的至少一部分圍起來的DC保護(hù)結(jié)構(gòu)。
文檔編號B81B7/00GK102655627SQ20121005120
公開日2012年9月5日 申請日期2012年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月1日
發(fā)明者萊德爾 A., 貝爾 A., 容孔茨 M., 帕爾 W. 申請人:埃普科斯股份有限公司