CN110809207B - 微型过滤器及mems传感器组件 - Google Patents

微型过滤器及mems传感器组件 Download PDF

Info

Publication number
CN110809207B
CN110809207B CN201911056422.XA CN201911056422A CN110809207B CN 110809207 B CN110809207 B CN 110809207B CN 201911056422 A CN201911056422 A CN 201911056422A CN 110809207 B CN110809207 B CN 110809207B
Authority
CN
China
Prior art keywords
filter membrane
mems sensor
microfilter
carrier
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911056422.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN110809207A (zh
Inventor
畠山庸平
林育菁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Weifang Goertek Microelectronics Co Ltd
Original Assignee
Weifang Goertek Microelectronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Weifang Goertek Microelectronics Co Ltd filed Critical Weifang Goertek Microelectronics Co Ltd
Priority to CN201911056422.XA priority Critical patent/CN110809207B/zh
Priority to PCT/CN2019/116566 priority patent/WO2021082052A1/zh
Publication of CN110809207A publication Critical patent/CN110809207A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110809207B publication Critical patent/CN110809207B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R1/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones
    • H04R1/02—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein
    • H04R1/028—Casings; Cabinets ; Supports therefor; Mountings therein associated with devices performing functions other than acoustics, e.g. electric candles
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

本公开内容的第一方面公开了一种微型过滤器，其包括承载件(201)和滤膜(102)。承载件(201)具有形成于其内的在其厚度方向上贯通的贯通腔(205)。滤膜(102)叠置于承载件(201)上。滤膜(102)包括覆盖贯通腔(205)的一个开口的第一部分(104)与未覆盖所述开口的第二部分(106)，第一部分(104)被第二部分(106)环绕。第一部分(104)上排布有通孔(207)，第二部分(106)接合承载件(201)。第一部分(104)仅通过单个梁(108)来连接第二部分(106)，藉此使得第一部分(104)悬置在贯通腔(205)上。本公开内容的第二方面还提供了一种MEMS传感器组件。

Description

微型过滤器及MEMS传感器组件
技术领域
本公开内容主要涉及微型过滤器，其可以是一种适用于声学设备的微型过滤器，用于过滤粉尘、颗粒和/或水等不希望进入声学设备内部的物质。本公开内容还涉及一种MEMS传感器组件。
背景技术
现今，诸如笔记本电脑、平板电脑之类的便携式计算设备十分普遍，诸如智能手机之类的便携式通信设备也是如此。然而，这样的设备中留给麦克风或扬声器的内部空间十分有限。因此，麦克风和扬声器尺寸越来越小，并且变得越来越紧凑。此外，由于麦克风和扬声器部署在紧凑的便携式设备中，它们通常需要靠近设备的相关的声学输入或输出端口，故而容易因颗粒和水的进入而造成其中的MEMS传感器的故障。
在现有技术中，颗粒过滤器(又称为PB芯片、微型过滤器)常常被部署在MEMS传感器组件中来防止某些类型的碎屑进入其中。
具有高的应力的薄膜易于剥离、破裂、起皱或以其它方式从其基板上脱离。起皱是由金属丝网制成的滤膜和支撑过滤膜的承载件之间的热膨胀系数差异导致的，这使得滤膜边缘部分的约束条件变得成问题。因此，PB芯片常常在投入运行不久后就被丢弃。
由细金属丝制成的丝网或通过硅基板中的多个孔而形成的通孔已投入使用，需要具有低应力的薄膜。另外，在为了制造PB芯片结构而向基板上沉积合适的金属薄膜时，有必要获得具有低应力的薄膜。
最近，已研制出具有双支撑梁(doubly support beam)或完全夹紧薄膜(fullyclamped diaphragm)结构的微型颗粒过滤器，但这使得对防尘滤膜的应力控制的要求更加苛刻，并且使得在任何温度下都难以减少褶皱。
发明内容
本公开内容的一个目的是提供一种微型过滤器的新技术方案。
根据本公开内容的第一方面，提供了一种微型过滤器，其包括：承载件，具有形成于其内的在其厚度方向上贯通的贯通腔；以及滤膜，叠置于所述承载件上，所述滤膜包括覆盖所述贯通腔的一个开口的第一部分与未覆盖所述开口的第二部分，所述第一部分被所述第二部分环绕，所述第一部分上排布有通孔，所述第二部分接合所述承载件；其中，所述第一部分仅通过单个梁来连接所述第二部分，并藉此悬置在所述贯通腔上。
可选地，所述承载件是由聚合物材料、金属、硅或二氧化硅制成的。
可选地，所述滤膜是由非晶金属材料制成的。
可选地，所述滤膜是金属玻璃。
可选地，所述滤膜的厚度为5nm至5μm。
可选地，所述滤膜的厚度为20nm至1000nm。
可选地，所述通孔的内径均为1nm至100μm。
可选地，所述通孔的内径均为100nm至10μm。
根据本公开内容的第二方面，提供了一种MEMS传感器组件，包括：根据本公开内容的第一方面的微型过滤器；以及MEMS传感器，所述MEMS传感器上具有开口并且能够经由该开口进行感测；其中所述微型过滤器以覆盖所述开口的方式被安装到所述MEMS传感器。
可选地，所述MEMS传感器组件是用在麦克风模组或麦克风芯片中的。
根据本公开内容的一个实施方案，滤膜的热膨胀系数在任何温度下都可以被忽略，并且在对滤膜进行应力控制时仅需考虑应力梯度。
通过以下参照附图对本公开内容的示例性实施例的详细描述，本公开内容的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本公开内容的实施例，并且连同其说明一起用于解释本公开内容的原理。
图1概略示出了根据本公开内容的微型过滤器的一个实施方案，其中图1(A)是微型过滤器的平面图，图1(B)是沿图1(A)中A-O-B线的剖视图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本公开内容的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开内容的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开内容及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本公开内容提供了一种微型过滤器及应用此微型过滤器的MEMS传感器组件。该MEMS传感器组件可以是用在声学设备中的，声学设备例如可以是麦克风芯片，也可以是麦克风模组。例如，当声学设备是麦克风芯片时，MEMS传感器组件可以设置在麦克风芯片上；当声学设备是麦克风模组时，MEMS传感器组件可以设置在麦克风模组的外壳或壳体上的声孔处。当然，对于本领域技术人员而言，该声学设备也可以是其它类型的声换能器，在此不再具体说明。
图1概略示出了根据本公开内容的微型过滤器的一个实施方案，其中图1(A)是微型过滤器的平面图，图1(B)是沿图1(A)中A-O-B线的剖视图。参见图1(A)和图1(B)，微型过滤器包括承载件201和叠置在承载件上的滤膜102，承载件201具有形成于其内的、在承载件201厚度方向上贯通的贯通腔205。贯通腔205具有两个开口，每个开口位于承载件201的相对的两个表面之一上。所述两个开口中的一个被滤膜102覆盖。在滤膜102的中央部分104上排布有多个通孔207以允许空气流过，该中央部分104面对该贯通腔205并且覆盖该贯通腔205的一个开口。滤膜102的周围部分106与承载件201相接合，未覆盖该开口。中央部分104被周围部分106所环绕。中央部分104和周围部分106之间的边界110是基本镂空的，只通过单个梁108将中央部分104连接到周围部分106，从而允许所述中央部分104仅借助于所述梁108的支撑而悬置在贯通腔205上方。
相比于双支撑梁(doubly support beam)或完全夹紧薄膜(fully clampeddiaphragm)结构的微型过滤器(其未在边界110处镂空)，图1中所示的实施方案的微型过滤器免于由应力诱发的滤膜褶皱。从而，滤膜的热膨胀系数在任何温度下都可以被忽略，并且在对滤膜进行应力控制时仅需考虑应力梯度。
梁108可以是滤膜102的一部分，也就是说，梁108与中央部分104和周围部分106是一体的。在一个实施例中，通过将边界110处的滤膜材料去除而形成梁108。在一个实施例中，梁108是与中央部分104和周围部分106一体地成型的，也就是说，在滤膜102最初成型时，边界110处就是镂空的。
可选地，滤膜102的厚度为5nm至5μm，优选地为20nm至1000nm。
可选地，通孔207的内径均为1nm至100μm，优选地为100nm至10μm。
承载件201可以是由聚合物材料、金属、硅或二氧化硅制成的。承载件201有利于将滤膜102固位，也有利于组装防尘芯片(PB chip)。
滤膜102可以是金属薄膜，更优选地是由非晶金属材料制成的,更优选地是由金属玻璃制成的。由于非晶金属具有不规则的原子排列并且没有特定的滑移面，因此与结晶金属相比，它具有更高的强度以及优异的疲劳性能、弹性变形能力、和抗震能力。有若干种方法可以生产非晶金属材料，包括极快速冷却，物理气相沉积(PVD)、电镀、脉冲激光沉积(PLD)、固态反应、离子辐射和机械合金化。可选地，滤膜102是通过PVD工艺、电镀工艺或PLD工艺来成型的。
由于金属玻璃是各向同性和均匀的，故而基本上不存在由于多晶结构引起的缺陷诸如晶粒边界和偏析等，并且其尺寸效应小。因此，在设计微型过滤器时，不必考虑由于各向异性和尺寸引起的物理性质的变化，这方便了微型过滤器的结构设计。另外，由于金属玻璃是由多种元素组成的合金，因此微型过滤器设计中材料选择的范围变宽，并且可以设计和制造更高性能的微型过滤器。
本公开内容的第二方面还提供了一种MEMS传感器组件，包括：如图1的实施方案所示的微型过滤器；以及MEMS传感器，MEMS传感器上具有开口并且能够经由该开口进行感测；所述微型过滤器以覆盖所述开口的方式被安装到所述MEMS传感器。
虽然已经通过例子对本公开内容的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开内容的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开内容的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本公开内容的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种微型过滤器，其特征在于，包括：
承载件，具有形成于其内的在其厚度方向上贯通的贯通腔；以及
滤膜，叠置于所述承载件上，所述滤膜包括覆盖所述贯通腔的一个开口的第一部分与未覆盖所述开口的第二部分，所述第一部分被所述第二部分环绕,所述第一部分上排布有通孔，所述第二部分接合所述承载件；
其中，所述滤膜是由金属玻璃制成的，所述第一部分仅在其边缘处通过单个梁来连接所述第二部分，并藉此悬置在所述贯通腔上，所述梁是所述滤膜的一部分并且是与所述第一部分和所述第二部分一体成型的。
2.根据权利要求1所述的微型过滤器，其特征在于，所述滤膜的厚度为5nm至5μm。
3.根据权利要求2所述的微型过滤器，其特征在于，所述滤膜的厚度为20nm至1000nm。
4.根据权利要求1所述的微型过滤器，其特征在于，所述通孔的内径均为1nm至100μm。
5.根据权利要求4所述的微型过滤器，其特征在于，所述通孔的内径均为100nm至10μm。
6.一种MEMS传感器组件，其特征在于，包括：
根据权利要求1至5中任一项所述的微型过滤器，以及
MEMS传感器，所述MEMS传感器上具有开口并且能够经由该开口进行感测；
所述微型过滤器以覆盖所述开口的方式被安装到所述MEMS传感器。
7.根据权利要求6所述的MEMS传感器组件，其特征在于，所述MEMS传感器组件是用在麦克风模组或麦克风芯片中的。
CN201911056422.XA 2019-10-31 2019-10-31 微型过滤器及mems传感器组件 Active CN110809207B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911056422.XA CN110809207B (zh) 2019-10-31 2019-10-31 微型过滤器及mems传感器组件
PCT/CN2019/116566 WO2021082052A1 (zh) 2019-10-31 2019-11-08 微型过滤器及mems传感器组件

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911056422.XA CN110809207B (zh) 2019-10-31 2019-10-31 微型过滤器及mems传感器组件

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110809207A CN110809207A (zh) 2020-02-18
CN110809207B true CN110809207B (zh) 2020-12-08

Family

ID=69489940

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911056422.XA Active CN110809207B (zh) 2019-10-31 2019-10-31 微型过滤器及mems传感器组件

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN110809207B (zh)
WO (1) WO2021082052A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111147993A (zh) * 2019-12-31 2020-05-12 歌尔股份有限公司 防尘结构、麦克风封装结构以及电子设备
CN112492476B (zh) * 2020-12-02 2022-08-09 潍坊歌尔微电子有限公司 微型麦克风防尘装置及mems麦克风

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6478974B1 (en) * 1996-06-24 2002-11-12 The Regents Of The University Of California Microfabricated filter and shell constructed with a permeable membrane
CN102264019A (zh) * 2010-05-26 2011-11-30 国立清华大学 微机电电容式麦克风
CN110267173A (zh) * 2019-06-28 2019-09-20 歌尔股份有限公司 一种微型过滤器及声学设备
CN110351618A (zh) * 2019-06-28 2019-10-18 歌尔股份有限公司 一种微型过滤器及声学设备

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9565488B2 (en) * 2015-05-20 2017-02-07 Infineon Technologies Ag Micro-electro-mechanical system devices
CN207763855U (zh) * 2017-12-19 2018-08-24 歌尔科技有限公司 压力检测芯片和压力传感器
CN110324767A (zh) * 2019-06-28 2019-10-11 歌尔股份有限公司 一种微型过滤器及声学设备

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6478974B1 (en) * 1996-06-24 2002-11-12 The Regents Of The University Of California Microfabricated filter and shell constructed with a permeable membrane
CN102264019A (zh) * 2010-05-26 2011-11-30 国立清华大学 微机电电容式麦克风
CN110267173A (zh) * 2019-06-28 2019-09-20 歌尔股份有限公司 一种微型过滤器及声学设备
CN110351618A (zh) * 2019-06-28 2019-10-18 歌尔股份有限公司 一种微型过滤器及声学设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN110809207A (zh) 2020-02-18
WO2021082052A1 (zh) 2021-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110267173B (zh) 一种微型过滤器及声学设备
CN110809207B (zh) 微型过滤器及mems传感器组件
US8447054B2 (en) Microphone with variable low frequency cutoff
US9936306B1 (en) MEMS microphone
CN109890748A (zh) Mems麦克风、其制造方法以及电子设备
TW201838908A (zh) Ｍｅｍｓ裝置及製程
GB2436460A (en) MEMS capacitive microphone
WO2020258364A1 (zh) 一种微型过滤器及声学设备
EP2396274B1 (en) Mems device with leakage path
US20180122356A1 (en) Microphone system and method for manufacturing the same
WO2020258362A1 (zh) 一种微型过滤器及声学设备
US11317199B2 (en) Vented acoustic transducers, and related methods and systems
CN114531632B (zh) 电子设备和电声设备
WO2018064804A1 (en) Mems device and electronics apparatus
WO2020258361A1 (zh) 一种微型过滤器及声学设备
CN211047215U (zh) 用于mems器件的防尘结构及mems麦克风封装结构
CN109644308B (zh) Mems设备和方法
CN110759313B (zh) Mems传感器组件制造方法以及以该法制造的传感器组件
KR101893056B1 (ko) 멤스 마이크로폰 칩 구조체 및 마이크로폰 패키지
CN110775940B (zh) Mems传感器组件制造方法、以及以该法制造的mems传感器组件
US11212621B2 (en) Composite diaphragms having balanced stress
US11197088B2 (en) MEMS microphone with acoustic relief channels
CN114572928A (zh) 半导体器件以及用于制造半导体器件的方法
SE536769C2 (sv) Anordning innefattande en deflekterbar struktur

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20200603

Address after: 261061 building 10, Geer phase II Industrial Park, No. 102, Ronghua Road, Ronghua community, Xincheng street, high tech Zone, Weifang City, Shandong Province

Applicant after: Weifang goer Microelectronics Co.,Ltd.

Address before: 261031 Dongfang Road, Weifang high tech Development Zone, Shandong, China, No. 268

Applicant before: GOERTEK Inc.

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant