CN110169085A - 与mems传声器组合的非声学传感器的系统 - Google Patents

Abstract

一种系统包括与MEMS传声器组合的压力传感器。并排布置的压力传感器和MEMS传声器形成在相同基板上。

Description

与MEMS传声器组合的非声学传感器的系统

技术领域

本公开一般涉及微机电系统（MEMS）设备，并且更特别地涉及与至少一个非声学传感器组合的MEMS传声器的系统。

发明内容

下面阐述了本文中公开的某些实施例的概述。应当理解的是，呈现这些方面仅是为了向读者提供这些某些实施例的简要概述，并且这些方面并不意图限制本公开的范围。实际上，本公开可以涵盖可能没有在下面阐述的各种各样的方面。

涉及用于MEMS声学换能器的压力传感器的本公开的实施例包括：彼此间隔开的顶部基板和底部基板、以及形成在顶部基板与底部基板之间的驱动系统。该驱动系统包括：彼此间隔开的上膜片和下膜片、以及悬挂于上膜片和下膜片的上电极元件和下电极元件。该压力传感器进一步包括：形成在顶部与底部基板之间的绝缘体结构，该绝缘体结构被设置在电极元件外部并且围绕该电极元件。该驱动系统进一步包括：将上电极元件耦合到顶部基板的第一隔离器，以及将下电极元件耦合到底部基板的第二隔离器。该电极元件经由隔离器悬挂于基板。电极元件中的每一个包括中心区域和外部区域，隔离器将电极元件中的每一个的外部区域耦合到顶部基板和底部基板。膜片和基板中的每一个是单片结构。膜片中的每一个包括中心部分和外部部分，膜片的中心部分被配置成响应于压力信号而偏转。膜片的偏转的间距（clearance）受隔离器或电极元件中的至少一个所限制。压力传感器的基板包括在其内形成的顶部空腔和底部空腔，并且膜片中的每一个的中心部分被暴露以用于接收压力信号。基板中的每一个的一部分被配置成支撑声学换能器。隔离器被配置成将声学换能器与压力传感器分离和隔离。压力传感器和声学换能器共享隔离器。基板中的每一个的剩余部分被配置成支撑压力传感器。

根据本公开的另一方面，组合传感器系统包括：声学换能器和压力传感器。该压力传感器包括：被形成为单片结构的膜片组装件和基板组装件，其限定了驱动系统；以及悬挂于驱动系统的电极元件组装件。该组合传感器系统进一步包括：绝缘体结构组装件，其被设置在电极元件组装件外部并且围绕该电极元件组装件。驱动系统包括声学驱动系统和压力驱动系统。电极元件组装件包括悬挂于声学驱动系统的第一电极元件组装件和悬挂于压力驱动系统的第二电极元件组装件。绝缘体结构组装件包括形成在外壁和内壁内的两个开口，以用于容纳驱动系统和电极元件组装件中的至少一个，其中绝缘体结构组装件的内壁被配置成将声学驱动系统与压力驱动系统分离和隔离。

附图说明

在参照附图阅读某些示例性实施例的以下详细描述时，本公开的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，在附图中相同的符号遍及各图表示相同的技术，其中：

图1是根据本公开所描述的实施例的传声器系统的透视图；

图2A是根据本公开所描述的实施例的图1的传声器系统的横截面图；

图2B是根据本公开所描述的实施例的具有底部端口的图1的另一传声器系统的横截面图；

图2C是根据本公开所描述的实施例的具有侧端口的图1的另一传声器系统的横截面图；

图3A和3B是安装在图1的传声器系统内并且在操作期间生成输出信号的传声器管芯的横截面图；

图3C是图3A和3B其中的传声器管芯的端子的示意图；

图4A是根据本公开的另一示例性实施例的传声器管芯的横截面图；

图4B是图4A其中的传声器管芯的端子的示意图；

图5A是根据本公开的另一示例性实施例的传声器管芯的横截面图；

图5B是图4A其中的传声器管芯的端子的示意图；

图6A是根据本公开的另一示例性实施例的传声器管芯的横截面图；

图6B是根据本公开的另一示例性实施例的传声器管芯的横截面图；

图6C是根据本公开的另一示例性实施例的传声器管芯的横截面图；

图7A是根据本公开的另一示例性实施例的传声器管芯的横截面图；

图7B是图7A其中的传声器管芯的顶视图；

图8A是根据本公开的另一示例性实施例的传声器管芯的横截面图；

图8B是根据本公开的另一示例性实施例的传声器管芯的横截面图；

图9是根据本公开的示例性实施例的非声学传感器（诸如，压力传感器）的横截面图；以及

图10是根据本公开的另一示例性实施例的与传声器管芯组合的非声学传感器（诸如，压力传感器）的横截面图。

具体实施方式

呈现以下描述以使得本领域技术人员能够制造和使用所描述的实施例，并且在特定应用及其要求的情境下提供以下描述。对于本领域技术人员来说，对所描述的实施例的各种修改是显而易见的，并且在不偏离所描述的实施例的精神和范围的情况下，可以将本文中定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，所描述的实施例不限于所示的实施例，而是要符合与本文中公开的原理和特征一致的最广范围。

本公开是用于客户端机器的传声器系统。在客户端机器内的是若干个其他电子组件，诸如传感器设备、扬声器、图形处理器单元、计算机处理器单元、主机系统、MEMS传声器、以及直接或间接耦合到传声器系统的任何合适的计算机实现的设备。客户端机器可以是个人计算机或台式计算机、膝上型计算机、蜂窝或智能电话、平板设备、个人数字助理（PDA）、游戏控制台、音频设备、视频设备，娱乐设备（诸如电视、车辆信息娱乐系统）、可穿戴设备、娱乐或信息娱乐系统遥控器、瘦客户端系统、胖客户端系统等等。可以提出不论大小、移动性或配置的其他合适的客户端机器来包括任何数量的传声器系统。

传声器系统包括：封装壳体或外壳，以用于容纳任何数量的传感器设备/管芯、内部组件或其组合。传感器设备/管芯可以是：诸如MEMS换能器、扬声器、接收器、传声器、压力传感器、热传感器、光学传感器、成像传感器、化学传感器、陀螺仪、惯性传感器、湿度传感器、加速度计、气体传感器、环境传感器、运动传感器、导航传感器、生命传感器、隧道磁阻（TMR）传感器、接近传感器、辐射热测量计或其组合。传声器可以是驻极体传声器、电容式传声器、石墨烯传声器、压电传声器、硅传声器、光学传声器或任何合适的声学传声器。

图1是根据本公开的实施例的传声器系统10的透视图。MEMS传声器系统10包括：封装壳体20，该封装壳体20具有盖子12、间隔物14和通过任何合适的附接方法附接到间隔物14的基板16。可以在传声器系统10内安装多于一个传感器设备/管芯。传感器设备/管芯可以是MEMS换能器、扬声器、接收器、传声器、压力传感器、热传感器、光学传感器、成像传感器、化学传感器、陀螺仪、湿度传感器、惯性传感器、生命传感器、TMR传感器、加速度计、气体传感器、环境传感器、运动传感器、导航传感器、接近传感器、辐射热测量计或其组合。诸如ASIC、集成电路、处理器、控制器、能量存储设备、致动器、传感器电路或任何合适的电路之类的可选组件可以安装在传声器系统10内。取决于应用，可以通过蚀刻、穿孔、钻孔、冲孔或任何合适的方法，在封装壳体20的任何位置上形成任何数量的开口22，诸如用于接收来自环境的属性的端口或通道。例如，开口22可以形成在盖子12、基板16或间隔物14上。在一些实施例中，开口22可以形成在封装壳体20的多个位置上。该属性可以是声学信号、压力信号、光学信号、气体信号和任何合适的信号。可选的屏障可以在开口22内形成。该屏障被配置为过滤器并且作为过滤器起作用以去除碎屑、污染物、颗粒、蒸汽、流体等等。在一些实施例中，屏障可以在壳体20的外表面上形成以覆盖开口22，使得碎屑、污染物、颗粒等等不能渗透到壳体中。在又另一实施例中，屏障可以形成在开口22下方，其中屏障的一部分附接到壳体20的内表面，以用于过滤或去除碎屑、污染物、颗粒等等。在其他实施例中，屏障可以被直接制造在可移动构件（诸如，膜片）上。在又另一实施例中，屏障被形成为分层薄膜或分层材料，并且可以在制造期间集成到壳体20中，或者被设置在壳体20的外表面或内表面上。尽管描述了一个屏障，但是取决于应用，可以在MEMS封装上实现多层屏障或任何合适数量的屏障。屏障不仅在经由开口22暴露于环境时起到颗粒去除的作用，屏障还可以用于其他目的，诸如减震器、或振动阻尼器或其组合。尽管如所描绘的传声器系统10包括多结构封装壳体20，但是在单个结构封装壳体、两件式结构封装壳体或多结构封装壳体中的各种方面和配置可以被用来密封至少一个内部组件。作为示例，盖子12和间隔物14可以被形成为单个结构、限定了盖或帽。可以通过任何合适的方法在基板18、盖子12、间隔物14或封装壳体20的多个位置上形成一个或多个焊盘18。一旦引入了焊盘18，传声器系统10就可以容易地安装到客户端机器的外部印刷电路板或另一个支撑构件上。在一些实施例中，封装壳体进一步包括将盖12耦合到间隔物14或基板16的插入件。

图2A-2C图示了根据本公开所描述的实施例的图1的传声器系统10的横截面图，该传声器系统10具有形成在封装壳体20的各种位置上的至少一个开口22。该传声器系统10包括传感器设备/管芯30以及安装在封装壳体20的任何位置内的组件26。形成在封装壳体20的任何位置上的开口22与传感器设备30或组件26中的至少一个邻近，提供传感器设备30或组件26以接收来自外部环境的属性或刺激。可以引入连接链路24来将传感器设备30通信地耦合到组件26。连接链路24可以是引线接合、焊料凸起、焊料微凸起、焊料球或任何合适的连接器。在一些实施例中，连接链路24可以是无线通信链路，并且传感器设备30通信地耦合到组件26，其中内置接口形成在传感器设备30和组件26两者中。无线通信链路例如可以是WiFi、近场通信（NFC）、Zigbee、智能WiFi、蓝牙（BT）Qi无线通信、超宽带（UWB）、蜂窝协议频率、射频或任何合适的通讯链路。取决于应用，可以使用任何数量的传感器设备30、组件26或该传感器设备与该组件之间的连接链路24。尽管在图1中图示了组件26和传感器设备30的并排配置，但是任何合适的配置都是可能的。例如，传感器设备30可以被放置或安装在组件26的顶部上以形成堆叠配置。在另一个示例中，传感器设备30可以被安装在形成在组件26内的孔中，该孔被配置成容纳传感器设备以形成围绕的配置。

图3A图示了根据本公开的示例性实施例的安装在图1的传声器系统10内的传声器管芯30的横截面图。传声器系统10包括第一膜片元件38、第二膜片元件40，该第二膜片元件40与第一膜片元件38间隔开并且经由间隔物48连接到第一膜片元件38。设置在膜片元件38、40之间的是平板电容器元件42。在一个实施例中，膜片元件38、40、间隔物48和平板电容器元件42可以形成具有相同材料的整体结构。在另一实施例中，可以整体地形成间隔物48和平板电容器元件42。然后，通过任何合适的附接方法将间隔物48的两端附接到膜片元件38、40。在又另一实施例中，可以整体地形成间隔物48和膜片元件38、40，并且形成在两个子平板电容器元件中的平板电容器元件42通过任何合适的附接方法附接到间隔物48的主体部分或外表面。在另一个实施例中，第一间隔物和第一膜片元件38可以形成整体结构。类似地，第二间隔物和第二膜片元件40可以形成整体结构。第一间隔物的端部附接到平板电容器元件42的第一表面。同样地，第二间隔物的端部附接到平板电容器元件42的第二表面。在一些实施例中，可以单独地提供两个平板电容器元件，并且每个平板电容器元件包括在其中整体地形成的间隔物。在两个平板电容器元件被附接或层压以形成单个平板电容器元件42之后，可以将与平板电容器元件相对的间隔物的端部附接到第一和第二膜片元件38、40。可以在膜片元件38、40的圆周部分的周围形成绝缘体结构43。位于与绝缘体结构43邻近的膜片元件38、40的外部内表面处的是第一和第二膜片隔离件45、47。

如图3A中图示的，第一膜片隔离件45通过任何合适的制造方法形成在第一膜片元件38的内表面上。类似地，第二膜片隔离件47通过任何合适的制造方法形成在第二膜片元件40的内表面上。在一个实施例中，第一和第二膜片隔离件45、47可以与绝缘体结构43间隔开。在另一个实施例中，第一和第二膜片隔离件45、47和绝缘体结构43可以整体地形成为单个隔离器结构。在又另一实施例中，可以整体地形成第一膜片隔离件45和绝缘结构43。在另外的实施例中，可以整体地形成第二膜片隔离件47和绝缘体结构43。第一和第二电极元件44、46可以被提供在膜片元件38、40之间。如图3A中图示的，与第一膜片元件38相对的第一电极元件44通过任何合适的附接方法附接到第一膜片隔离件45。类似地，与第二膜片元件40相对的第二电极元件46通过任何合适的附接方法附接到第二膜片隔离件47。在一个实施例中，第一和第二电极元件44、46可以与绝缘体结构43间隔开。在另一个实施例中，第一和第二电极元件44、46分别耦合或附接到第一和第二膜片隔离件45、47，并且还可以耦合或附接到绝缘体结构43。在又另一实施例中，耦合或附接到第一膜片隔离件45的第一电极元件44可以与绝缘体结构43间隔开，而耦合或附接到第二膜片隔离件47的第二电极元件46可以耦合或附接到绝缘体结构43。反之亦然，在一些实施例中，耦合或附接到第一膜片隔离件45的第一电极元件44可以耦合或附接到绝缘体结构43，而耦合或附接到第二膜片隔离件47的第二电极元件46可以与绝缘体结构43间隔开。在图3A中描绘的传声器模管芯10的示例中，平板电容器元件42夹在绝缘体43、电极元件44、46和膜片元件38、40之间并与它们间隔开。在一个实施例中，第一间隙G1可以形成在第一膜片元件38、第一膜片隔离件45、第一电极元件44与平板电容器元件42之间。在一个实施例中，第二间隙G2可以形成在第二膜片元件40、第二膜片隔离件47、第二电极元件46与平板电容器元件42之间。至少一个基板34可以形成在第一和第二膜片元件38、40中的至少一个上。在一个实施例中，基板34可以形成在第二膜片元件40的外表面部分上。在另一个实施例中，基板34可以形成在第一膜片元件38的外表面部分上。第二膜片元件40下方的开口35可以形成在基板34上以接收声压。如果在第一膜片元件38上方提供并形成类似于基板34的第二基板，则可以在该基板上形成用于接收声压的第二开口。

现在参考图3B，当声压撞击在第二膜片元件40上时，第二膜片元件40响应于该声压而振荡或变形。第二膜片元件40的这种振荡运动进而使得具有耦合到第二膜片元件40的一端的间隔物48在相同的方向上振荡。具有耦合到第一膜片元件38的第二端的间隔物48也在与第二膜片元件40相同的方向上振荡。由于平板电容器元件42经由间隔物48耦合到膜片元件40，因此平板电容器元件42也在与膜片元件38、40和间隔物48相同的方向上振荡。间隙G1、G2内的压力由于作用在第二膜片元件40上的声波而改变，这导致在G1内的平板电容器元件42与第一电极元件44之间、以及在G2内的平板电容器元件42与第二电极元件46之间的电容中的改变。耦合到电极元件44、46的电路系统将电容的改变转换成电信号。

图3C图示了具有三端子配置的图3A和3B的传声器管芯30的示意图。第一端子T1连接到平板电容器元件42，第二端子T2连接到电极元件46，并且第三端子T3连接到电极元件44。端子T1、T2、T3通信地且电气地耦合到外部电路。在一些实施例中，端子T1、T2、T3可以分别是接地端子、输出端子。具有三端子配置的传声器管芯30定义为差分传声器，并且提供经改进的共模抑制。此外，差分传声器30可以包括更高的信噪比（SNR）和更高的声学过载点（AOP）。

图4A和4B图示了具有本公开的双端子配置的另一传声器管芯130，其定义为单端传声器。传声器管芯130类似于图3A-3C中所图示的传声器管芯30，除了传声器管芯130包括形成在第二膜片元件40上并经由隔离件47与第二膜片元件40隔离的仅一个电极元件46。第一端子T1连接到平板电容器元件42，并且第二端子T2连接到电极元件46。在一个实施例中，连接到平板电容器元件42的第一端子T1是接地端子。在另一个实施例中，连接到平板电容器元件42的第一端子T1是输出端子。类似地，如果连接到平板电容器元件42的第一端子T1是接地端子，则连接到电极元件46的第二端子T2是输出端子。在一些实施例中，输出端子通信地且电气地耦合到外部电路。单端传声器管芯130的共模抑制、SNR和AOP的输出可以低于差分传声器的输出，单端传声器仅需要较小的ASIC占用面积。

图5A和5B图示了具有本公开的双端子配置的另一传声器管芯230，其定义为单端传声器。传声器管芯230类似于图3A-3C中所图示的传声器管芯30，除了传声器管芯230包括经由绝缘体49彼此间隔开并彼此隔离的平板电容器元件42a、42b。如图5A中描绘的，位于平板电容器元件42a、42b之间的诸如凸起、柱等等的绝缘体49可以形成在平板电容器元件42a、42b的圆周区域和中心区域上。在一个实施例中，由薄膜或涂层形成的绝缘体49可以形成在平板电容器元件42a、42b之间，并且将平板电容器元件42a、42b彼此隔离。

现在参考图5B，两个端子T1、T2分别连接到平板电容器元件42a、42b。第三端子T3连接到电极元件44，而第四端子T4连接到电极元件46。一个或多个端子T1-T4通信地且电气地耦合到外部电路。端子T1-T4可以是输出端子、接地端子或其组合。T1-T4端子组合可以被用来利用差分输出，减小寄生电容、RF屏蔽，并且允许在传声器管芯的输出端处连接不同的ASIC结构。

图6A-6C图示了本公开的传声器管芯330的各种示例性实施例。如在先前的实施例中描述的，至少一个端子可以用合适的端子配置耦合到传声器管芯330。传声器管芯330类似于图3A-3C中所图示的传声器管芯30，除了传声器管芯330包括在处于静止方位的平板电容器元件42中的应力梯度。当平板电容器的长度增加或高于阈值，或平板电容器的厚度减小或低于阈值时，电容器元件42可以朝向第一膜片元件38向上弯曲，或者朝向第二膜片元件40向下弯曲。应力梯度在平板电容器元件42中的弯曲力矩处产生，从而使平板电容器元件42弯曲。例如，取决于弯曲方向而形成在膜片元件38与平板电容器元件48之间的间隙G1不等于由于处于静止方位的平板电容器元件42中的应力梯度和高电场而形成在膜片元件40与平板电容器元件42之间的间隙G2，这导致两个电极元件44与46之间的偏移、以及由于可能的过早拉入所致的移动元件42的较小的可允许或有限的位移，并且因此导致传声器的较小动态范围，如图6A和6B中描绘的。当作用在膜片元件38、40之一上的声波使得膜片元件38、40振荡，该振荡进而使得平板电容器元件42也同相振荡，因为电容器元件42经由间隔物机械地连接到膜片元件38、40。图6A和6B是相同的，除了在图6B中，对电极元件44、46进行交替以妥协在平板电容器元件48的远端处形成的曲率。耦合到第一膜片隔离件45的内表面的是分别在平板电容器元件42的远端附近的电极元件44、46。与电极元件44相对的是耦合到第二膜片隔离件47的电极元件46。与耦合到第一膜片隔离件45的电极元件44对角的第二组电极元件44耦合到第二膜片隔离件47。因此，当平板电容器元件42振荡时，交替的电极元件44、46对抗间隙灵敏度差异中的改变。

现在参考图6C，传声器管芯类似于具有或不具有交替的电极元件布置的图6A和6B的传声器管芯，除了传声器管芯330包括埋在平板电容器元件42中的氧化物49，该平板电容器元件42由诸如多晶硅之类的任何合适的材料制成。形成其中埋有氧化物49的平板电容器元件42不仅减小了由于应力梯度而在平板电容器元件42的远端上所致的曲率，特别是存在曲率的远端处的埋在平板电容器元件42中的氧化物49被抵消。取决于曲率方向，埋有氧化物49的位置可以朝向平板电容器元件42的上表面或下表面偏移。在一些实施例中，可以调整氧化物的厚度以减小曲率。

图7A和7B图示了本公开的另一传声器管芯430。如在先前的实施例中描述的，至少一个端子可以用合适的端子配置耦合到传声器管芯430。传声器管芯430类似于图3A-3C中图示的传声器管芯30，除了如下尺寸：其中平板电容器元件42的长度基本上短于或等于电极元件44、46的长度。隔离件45和47包括短于电极元件44、46的长度。在一个实施例中，隔离件45和47可以包括等于平板电容器元件42的长度。当声波作用在膜片元件38、40之一上时，膜片元件38、40变形。膜片元件38、40的振荡移动的间距受电极元件44、46所限制。对于膜片元件38、40的偏转小于平板电容器元件42、46的情况，噪声信号压力水平失真，并且实现了宽的或高的动态范围。

图8A和8B图示了具有本公开的3端子配置的另一传声器管芯530。传声器管芯530类似于图5A和5B中图示的传声器管芯230，除了传声器管芯530包括由间隔物48c间隔开的双平板电容器元件42a、42b。如图8A中描绘的，第二间隔物48b形成在第一膜片元件38与平板电容器元件42a之间。类似地，在第二膜片元件40与平板电容器元件42b之间形成的是第三间隔物48a。间隔物48c延伸通过形成在电极元件44、46中的开口80。彼此重叠的电极元件44、46由形成在电极元件44、46的远端处的隔离器49间隔开。端子T1连接到电极元件44。端子T2连接到电极元件46，并且端子T3连接到双平板电容器元件42a、42b的间隔物48c附近的点。

现在参考图8B，形成在双平板电容器元件42a、42b之间的间隔物48c被隔离器49代替。两个端子T1、T2分别连接到电极元件44、46。端子T3连接到平板电容器元件42b，并且端子T4连接到平板电容器元件42a。

图9图示了传感器的示例性实施例，该传感器诸如本公开的压力传感器630。如在先前的实施例中描述的，至少一个端子可以用合适的端子配置耦合到压力传感器630。与先前的实施例不同，在压力传感器630中不需要平板电容器元件和将平板电容器元件耦合到膜片元件38、40的空间。电极元件44b、46b耦合到隔离器元件45、46。在一个实施例中，没有任何开口的电极元件44b、46b可以耦合到隔离器元件45、46。在一些实施例中，用于MEMS声学换能器的压力传感器630包括彼此间隔开的顶部基板34和底部基板34、以及形成在顶部基板与底部基板之间的驱动系统。该驱动系统包括彼此间隔开的上膜片38和下膜片40、以及悬挂于上膜片38和下膜片40的上电极元件44b和下电极元件46b。压力传感器进一步包括形成在顶部基板与底部基板之间的绝缘体结构43，该绝缘体结构被设置在电极元件外部并且围绕该电极元件。驱动系统进一步包括将上电极元件耦合到顶部基板的第一隔离器和将下电极元件耦合到底部基板的第二隔离器。该电极元件经由隔离器悬挂于基板。电极元件中的每一个包括中心区域和外部区域，隔离器将电极元件中的每一个的外部区域耦合到顶部基板和底部基板。膜片和基板中的每一个是单片结构。膜片中的每一个包括中心部分和外部部分，膜片的中心部分被配置成响应于压力信号而偏转。膜片的偏转的间距受隔离器或电极元件中的至少一个所限制。压力传感器的基板包括在其内形成的顶部空腔和底部空腔，并且膜片中的每一个的中心部分被暴露以用于接收压力信号。基板中的每一个的一部分被配置成支撑声学换能器。隔离器被配置成将声学换能器与压力传感器分离和隔离。压力传感器和声学换能器共享隔离器。基板中的每一个的剩余部分被配置成支撑压力传感器。

图10图示了将图9的压力传感器630与本公开的图7A的传声器管芯430进行组合的系统700的横截面图。先前描述的其他传声器管芯配置可以耦合到压力传感器630。传声器管芯430和压力传感器630由基板34支撑。并排安装的传声器管芯430和压力传感器630共享隔离件43。在一个实施例中，压力传感器630的直径等于传声器管芯430的直径。在另一个实施例中，压力传感器630的直径小于或大于传声器管芯430的直径。在某些实施例中，组合传感器系统700包括声学换能器430和压力传感器630。压力传感器630包括：被形成为单片结构的膜片组装件38、40和基板组装件34，其限定了驱动系统；以及悬挂于驱动系统的电极元件组装件44a、44b。组合传感器系统700进一步包括：绝缘体结构组装件43，其被设置在外部电极元件组装件并且围绕该电极元件组装件。驱动系统包括声学驱动系统和压力驱动系统。电极元件组装件包括悬挂于声学驱动系统的第一电极元件组装件和悬挂于压力驱动系统的第二电极元件组装件。绝缘体结构组装件包括形成在外壁和内壁内的两个开口，以用于容纳驱动系统和电极元件组装件中的至少一个，其中绝缘体结构组装件的内壁被配置成将声学驱动系统与压力驱动系统分离和隔离。

已经作为示例示出了上述实施例，并且应当理解的是，这些实施例可以容许各种修改和替换形式。应当进一步理解的是，权利要求不意图限于所公开的特定形式，而是覆盖落入本公开的精神和范围内的全部修改、等同物和替换方案。

虽然已经参照各种实施例描述了该专利，但是将理解的是，这些实施例是说明性的，并且本公开的范围不限于此。许多变型、修改、添加和改进是可能的。更一般地，已经在上下文或特定实施例中描述了根据该专利的实施例。在本公开的各种实施例中，可以用框的形式不同地分离或组合功能，或者利用不同的术语来描述功能。这些和其他变型、修改、添加和改进可以落入如所附权利要求中限定的本公开的范围内。

Claims (17)

1.一种用于微机电系统（MEMS）声学换能器的压力传感器，其包括：

彼此间隔开的顶部基板和底部基板；

驱动系统，其形成在所述顶部基板与所述底部基板之间，所述驱动系统包括：

彼此间隔开的上膜片和下膜片；以及

上电极元件和下电极元件，它们悬挂于所述上膜片和下膜片；以及

绝缘体结构，其形成在所述顶部基板与底部基板之间，所述绝缘体结构被设置在所述电极元件外部并且围绕所述电极元件。

2.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述驱动系统进一步包括：

第一隔离器，其将所述上电极元件耦合到所述顶部基板；以及

第二隔离器，其将所述下电极元件耦合到所述底部基板。

3.根据权利要求2所述的压力传感器，其中所述电极元件经由所述隔离器悬挂于所述基板。

4.根据权利要求3所述的压力传感器，其中所述电极元件中的每一个包括中心区域和外部区域，所述隔离器将所述电极元件中的每一个的外部区域耦合到所述顶部基板和底部基板。

5.根据权利要求1所述的压力传感器，其中所述膜片和所述基板中的每一个是单片结构。

6.根据权利要求5所述的压力传感器，其中所述膜片中的每一个包括中心部分和外部部分，所述膜片的中心部分被配置成响应于压力信号而偏转。

7.根据权利要求6所述的压力传感器，其中所述膜片的偏转的间距受所述隔离器或所述电极元件中的至少一个所限制。

8.根据权利要求7所述的压力传感器，其中所述基板包括在其内形成的顶部空腔和底部空腔，并且所述膜片中的每一个的中心部分被暴露以用于接收所述压力信号。

9.根据权利要求8所述的压力传感器，其中所述基板中的每一个的一部分被配置成支撑所述声学换能器。

10.根据权利要求9所述的压力传感器，其中所述隔离器被配置成将所述声学换能器与所述压力传感器分离和隔离。

11.根据权利要求9所述的压力传感器，其中所述压力传感器和所述声学换能器共享所述隔离器。

12.根据权利要求9所述的压力传感器，其中所述基板中的每一个的剩余部分被配置成支撑所述压力传感器。

13.一种组合传感器系统，其包括：

声学换能器；

压力传感器，所述压力传感器包括：

被形成为单片结构的膜片组装件和基板组装件，其限定了驱动系统；以及

悬挂于所述驱动系统的电极元件组装件；以及

绝缘体结构组装件，其被设置在所述电极元件组装件外部并且围绕所述电极元件组装件。

14.根据权利要求13所述的组合传感器系统，其中所述驱动系统包括声学驱动系统和压力驱动系统。

15.根据权利要求14所述的组合传感器系统，其中所述电极元件组装件包括：

第一电极元件组装件，其悬挂于所述声学驱动系统；以及

第二电极元件组装件，其悬挂于所述压力驱动系统。

16.根据权利要求15所述的组合传感器系统，其中所述绝缘结构组装件包括形成在外壁和内壁内的两个开口，以用于容纳驱动系统和所述电极元件组装件中的至少一个。

17.根据权利要求16所述的组合传感器系统，其中所述绝缘体结构组装件的内壁被配置成将所述声学驱动系统与所述压力驱动系统分离和隔离。