被限位的膜的制作方法
【專利說明】被限位的膜
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本專利申請(qǐng)要求在前提交的且再審的美國臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/829，550的權(quán)益(提交日:2013年5月31日)，該臨時(shí)申請(qǐng)的全部內(nèi)容在此以參考方式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及一種用于MEMS麥克風(fēng)的膜。具體地，本發(fā)明涉及一種利用一個(gè)層或兩個(gè)層來限位MEMS麥克風(fēng)的膜的結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明提供了一種MEMS的被限位的膜。所述MEMS的被限位的膜包括第一層和第二結(jié)構(gòu)。所述第一層具有外部段和內(nèi)膜。所述外部段和內(nèi)膜通過間隙彼此分離并具有內(nèi)膜突起和外部段突起，內(nèi)膜突起和外部段突起通過所述間隙形成的。第二結(jié)構(gòu)耦接至所述外部段并具有疊置在對(duì)應(yīng)的內(nèi)膜突起上方的第二突起。
【附圖說明】
[0005]圖1A是用于MEMS麥克風(fēng)的被限位的膜的截面的示意圖。
[0006]圖1B是圖1示出的被限位的膜的分解圖。
[0007]圖2A是圖1示出的被限位的膜的第一超程止擋結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0008]圖2B是第一超程止擋結(jié)構(gòu)的替代構(gòu)造。
[0009]圖3A是圖1示出的被限位的膜的第二超程止擋結(jié)構(gòu)的剖視圖。
[0010]圖3B是第二超程止擋結(jié)構(gòu)的替代構(gòu)造。
【具體實(shí)施方式】
[0011]在詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例之前，需要理解的是，本發(fā)明沒有將它的應(yīng)用局限于下述說明所提出的或下述附圖所展示的構(gòu)造的細(xì)節(jié)和部件的布置上。本發(fā)明可以具有其它實(shí)施例并且能夠以各種方式實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤?br>[0012]一般而言，MEMS麥克風(fēng)包括移動(dòng)式第一層膜和相對(duì)的穿孔式對(duì)電極元件(背板)，該穿孔式對(duì)電極元件可包括單層導(dǎo)電層、或包含有導(dǎo)電層以及附加的導(dǎo)電或非導(dǎo)電層的復(fù)合結(jié)構(gòu)。本文所描述的被限位的膜可以通過與膜的一個(gè)面或兩個(gè)面相對(duì)地沉積附加層而形成。這些附加層可以通過用作超程止擋(即限定膜的運(yùn)動(dòng)以防止泄漏)或用作聲學(xué)泄露控制特征(即在膜周圍形成更高或更窄的空氣路徑)來控制麥克風(fēng)系統(tǒng)的低頻率的響應(yīng)而用于與麥克風(fēng)性能相關(guān)的多種用途，而不僅僅局限于對(duì)機(jī)械強(qiáng)度的改進(jìn)。在一些實(shí)施例，包括對(duì)電極元件(背板)的一個(gè)或多個(gè)層可以用來實(shí)現(xiàn)保持膜并提供超程止擋和/或聲學(xué)泄漏控制特征的益處的功能。
[0013]圖1A展示了 MEMS麥克風(fēng)的被限位的膜100的結(jié)構(gòu)。第一層具有外部段105、內(nèi)膜110、以及間隙115。間隙115為蜿蜒狀并且可以由任何合適的方法(例如蝕刻等)形成。第二層120具有蜿蜒狀邊緣125，該蜿蜒狀邊緣125部分地或全部地疊置在內(nèi)膜110上的對(duì)應(yīng)的蜿蜒狀突起上方。第二層120與膜110間隔地定位并且在點(diǎn)130處在膜110上方延伸。在一些構(gòu)型中，第二層120直接附接至外部段105。在其它構(gòu)型中，第二層120利用一個(gè)或多個(gè)連接層附接至外部段105，所述一個(gè)或多個(gè)連接層還能夠設(shè)定第一層與第二層之間的間距。
[0014]第二層120形成用于限定膜110沿第一方向可以移動(dòng)的距離的第一超程止擋(over-travel stop ;0TS)。多個(gè)凸片135在點(diǎn)140處親接至膜110，并且在外部段105上方延伸。凸片135形成用于限定膜110沿第二方向可以移動(dòng)的距離的第二 0TS。所述第二方向相對(duì)于第一方向偏移180°。圖1B展示出圖1A的部件，這些部件為了清楚呈分解狀態(tài)。
[0015]圖2A是浮動(dòng)膜100的在圖1中標(biāo)記為AA的截面的剖視圖。外部段105通過一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)150錨接至第二層120。在一些構(gòu)型中，連接結(jié)構(gòu)150可用作密封結(jié)構(gòu)并使得連接層155在加工后保留在第二層120與外部段105之間。圖2B展示出利用傳統(tǒng)的MEMS制造技術(shù)形成的截面AA的替代結(jié)構(gòu)。形成在另一材料層中的獨(dú)立元件160直接附接至外部段105并用作第一 0TS。在圖2A與2B示出的構(gòu)型中，第二層120/元件160在膜110上方延伸并限定膜沿第一方向(由箭頭170代表)的行進(jìn)。除了一些其它的實(shí)施例之外，第二層120和元件160還可以形成為周期性的凸片狀結(jié)構(gòu)、或者可以形成連續(xù)的環(huán)狀結(jié)構(gòu)。
[0016]圖3A和3B是浮動(dòng)膜100的在圖1中標(biāo)記為BB的截面的剖視圖。在圖3A中，夕卜部段105仍是通過一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)150錨接至第二層120。在一些構(gòu)型中，連接結(jié)構(gòu)150用作密封結(jié)構(gòu)并使得連接層155在加工后保留在第二層120與外部段105之間。凸片135通過一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)180連接至膜110。在一些構(gòu)型中，連接結(jié)構(gòu)180用作密封結(jié)構(gòu)(例如密封環(huán))并使得連接層185在加工后保留在凸片135與膜110之間。圖3B展示出利用MEMS制造技術(shù)形成的替代結(jié)構(gòu)。凸片是直接附接至膜110的單獨(dú)的元件190。在圖3A和3B示出的構(gòu)型中，凸片135/元件190在外部段105上方延伸并限定膜沿第二方向(由箭頭195代表)的行進(jìn)。
[0017]替代地，定位在膜110的與第二層120相反的一側(cè)上的第三層可以用作第二方向OTSo在一些構(gòu)型中，膜110不具有能夠減小任何由材料引起的拉伸以及壓應(yīng)力的連接結(jié)構(gòu)(例如彈簧)。然而，在一些構(gòu)型中，彈簧可以用來限定特定的膜剛度。利用第二層或者選擇性的第三層的構(gòu)造還可以用來控制膜110周圍的聲流阻(例如通過延長流動(dòng)路徑)，從而更好地控制麥克風(fēng)的低頻率性能。
[0018]由此，本發(fā)明提供了一種用于MEMS麥克風(fēng)的被限位的膜。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MEMS的被限位的膜，所述MEMS的被限位的膜包括: 第一層，所述第一層具有外部段和內(nèi)膜，所述外部段和所述內(nèi)膜通過間隙彼此分開，所述內(nèi)膜具有內(nèi)膜突起并且所述外部段具有外部段突起，所述內(nèi)膜突起與所述外部段突起通過所述間隙形成；以及 第二結(jié)構(gòu)，所述第二結(jié)構(gòu)耦接至所述外部段并具有疊置在對(duì)應(yīng)的內(nèi)膜突起上方的第二關(guān)起。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)是第二層。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)通過一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)錨接至所述外部段。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)用作密封結(jié)構(gòu)，用以密封位于所述一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)之間的連接層。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)是利用MEMS技術(shù)附接至所述外部段的第二元件。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述間隙呈蜿蜒狀。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)用作所述內(nèi)膜在第一方向上的超程止擋。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述第二結(jié)構(gòu)直接附接至所述外部段。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述MEMS的被限位的膜還包括將所述第二結(jié)構(gòu)從所述外部段隔開的連接層。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述MEMS的被限位的膜還包括多個(gè)凸片，所述凸片耦接至所述內(nèi)膜并疊置在所述外部段突起上方。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述多個(gè)凸片由第二層形成。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述多個(gè)凸片通過一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)錨接至所述內(nèi)膜。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)用作密封結(jié)構(gòu)，用以密封位于所述一個(gè)或多個(gè)連接結(jié)構(gòu)之間的連接層。14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述多個(gè)凸片是利用MEMS技術(shù)附接至所述內(nèi)膜的獨(dú)立的元件。15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的MEMS的被限位的膜，其特征在于，所述多個(gè)凸片用作所述內(nèi)膜在第二方向上的超程止擋。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種MEMS的被限位的膜。所述MEMS的被限位的膜包括第一層和第二結(jié)構(gòu)。所述第一層具有外部段和內(nèi)膜。所述外部段和內(nèi)膜通過間隙彼此分開并具有內(nèi)膜突起和外部段突起，內(nèi)膜突起和外部段突起通過所述間隙形成的。第二結(jié)構(gòu)耦接至所述外部段并具有疊置在對(duì)應(yīng)的內(nèi)膜突起上方的第二突起。
【IPC分類】H04R19/00, H04R19/01, B81B3/00
【公開號(hào)】CN105263851
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201480030777
【發(fā)明人】J·W·津恩
【申請(qǐng)人】羅伯特·博世有限公司
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2014年6月2日
【公告號(hào)】EP3003965A1, US20160122177, WO2014194316A1