CN111682098B - 一种压电结构及压电装置 - Google Patents
一种压电结构及压电装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111682098B CN111682098B CN202010536551.5A CN202010536551A CN111682098B CN 111682098 B CN111682098 B CN 111682098B CN 202010536551 A CN202010536551 A CN 202010536551A CN 111682098 B CN111682098 B CN 111682098B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- piezoelectric
- substrate
- layer
- conducting layer
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 35
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 53
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 17
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 6
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 4
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
- H10N30/80—Constructional details
- H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
- B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
- B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
- B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
- B81B2201/02—Sensors
- B81B2201/0257—Microphones or microspeakers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
本发明公开了一种压电结构及压电装置，其中，包括基底、设于所述基底表面的第一导电层以及与所述第一导电层间隔的第二导电层，还包括嵌设于所述基底的连接部，所述连接部用于电连接所述第一导电层和所述第二导电层。本发明通过将连接部嵌设于基底，并以连接部连接两电极或电极与焊盘，解决了两电极间或电极与焊盘间无法直接通过压电薄膜表面的电极连接体电连接的问题，提升了压电式MEMS芯片的电气连接的稳定性及可靠性。
Description
【技术领域】
本发明涉及压电式MEMS芯片领域，尤其涉及压电结构。
【背景技术】
压电式MEMS麦克风应用领域越来越广泛，对器件的可靠性要求也越来越高。压电式MEMS麦克风中的压电MEMS的膜片层一般由单层或者多层压电材料和电极材料组成。请参阅图1及图2，现有的压电式MEMS麦克风主要是典型的悬臂梁薄膜压电式MEMS麦克风，包括有效电极100、结构电极200、压电材料300及压电薄膜的固定端400。
请参阅图3，典型的压电MEMS薄膜包括多组有效电极部，如图中所示有效电极部A、B、C，有效电极部A、B、C分别包括多层电极以及夹设于电极之间的压电材料，且各个有效电极部的对应层的压电材料一体设置。每个有效电极部的不同电极层之间以及各个有效电极部的电极之间通过电极连接体40电连接，并最终通过金线60将压电信号输出，具体的，每个有效电极部设有连通不同电极层的电极连接孔，电极连接体40的一部分设于电极连接孔的孔壁以电连接每个有效电极部不同层的电极，电极连接体的另一部分设于薄膜表面以电连接各个相邻的有效电极部的电极。但，在某些情形下，为避免短路等风险，相邻的有效电极部之间并不适于通过设于薄膜表面的电极连接体40电连接。另，在如图4的情形下，焊接金线的焊盘与有效电极部的压电材料相分离，焊盘与有效电极部的电极无法通过设置于薄膜表面的电极连接体导通。同样，当各个有效电极部及其压电材料相分离设置时，各个有效电极部之间也无法通过设置于压电材料表面的电极连接体40导通，以将有效电极收集到的信号传递到焊盘并通过金线60接出。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种压电结构，旨在解决现有技术中，两电极间或电极与焊盘间无法或不适宜直接通过压电薄膜表面的电极连接体电连接的问题。
本发明采用的第一个技术方案为：提供一种压电结构，包括基底、设于所述基底表面的第一导电层以及与所述第一导电层间隔的第二导电层，还包括嵌设于所述基底的连接部，所述连接部用于电连接所述第一导电层和所述第二导电层。
进一步地，所述压电结构包括设于所述基底上方的第一电极部，所述第一电极部包括间隔且叠层设置的若干电极层，所述压电结构还包括设于所述第一电极部的各电极层之间的第一压电材料部，所述第一导电层为所述第一电极部的靠近所述基底一侧的电极层。
进一步地，所述压电结构还包括与所述第一电极部间隔的第二电极部，所述第二电极部包括间隔且叠层设置的若干电极层，所述压电结构还包括设于所述第二电极部的各电极层之间的第二压电材料部，所述第二导电层为所述第二电极部的靠近所述基底一侧的电极层。
进一步地，所述第一压电材料部和所述第二压电材料部间隔设置。
进一步地，所述第一压电材料部和所述第二压电材料部一体设置。
进一步地，所述压电结构还包括与所述第一电极部间隔的焊接部，所述第二导电层为所述焊接部的金属层。
本发明采用的第二技术方案为：提供一种压电装置，包括上述的压电结构。
本发明的有益效果在于：通过嵌设于基底的连接部，可导通设于基底表面的电极或电极与焊盘，不仅解决了电极信号引出的问题，同时能保证连接部连接的稳定性，并大大减少外部器件对连接部的信号干扰，提升信号传输的有效性及可靠性。
【附图说明】
图1为现有技术中典型的具有悬臂梁薄膜的压电式薄膜结构俯视图；
图2为现有技术中典型的具有悬臂梁薄膜的压电式薄膜结构剖视图；
图3为现有技术中典型的压电结构的电极连接方式的示意图；
图4为现有技术中典型的压电结构的示意图；
图5为本发明第一实施例中压电结构的电极连接方式的示意图；
图6为本发明第二实施例中压电结构的电极连接方式的示意图；
图7为本发明第三实施例中压电结构的电极连接方式的示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参阅图5，图5为本发明第一实施例的压电薄膜电极连接方式示意图。在本发明的实施例中，该压电结构，包括基底1、设于基底1上的薄膜部11和焊接部7，其中薄膜部11和焊接部7分离设置，薄膜部11包括层叠设置的第一电极部2，该压电结构还包括嵌设于基底1的连接部5，连接部5用于电连接第一电极部2和焊接部7。
本实施例，通过金属沉积、刻蚀、电介质层沉积金属的机械化学抛光等方式形成连接部5。具体的，在沉积压电薄膜电极之前，先行在基底1材料中埋设连接部5。在沉积压电薄膜电极之后，连接部5即可电连接第一电极部2和焊接部7。
在本实施例中，薄膜部11包括第一压电材料部3和第一电极部2，其中第一电极部2包括设于基底1表面的第一电极层21以及依次叠设于第一电极层21之上的第二电极层22和第三电极层23，第一压电材料部3包括设于第一电极层21与第二电极层22之间的第一压电材料层31以及设于第二电极层22与第三电极层23之间的第二压电材料层32。焊接部7包括设于基底1表面的导电层71，该导电层71为用于与金线6焊接的焊盘。连接部5的两端分别与第一电极层21和导电层71连接。连接部包括第一中心部53及与第一中心部53两端分别连接的第一弯折部51和第二弯折部52，第一弯折部51电连接第一电极层21，第二弯折部52电连接导电层71。通过设置于基底1内的连接部5使第一电极层21与导电层71连接，保证了连接的稳定性，解决了分离的电极和用于与金丝焊接的焊盘之间无法通过压电薄膜表面直接连接的问题。
在本实施例中，薄膜部11还设有连通各电极层的电极连接孔13，第一电极部2的各电极层通过设于电极连接孔13的孔壁的电极连接体4电连接。
本实施例中，薄膜部11还包括设于第一压电材料部3的各压电材料层上且与第一电极部2间隔的其它电极部2＇，第一电极部2和其它电极部之间通过设于薄膜部表面的电极连接体4电连接。
请参阅图6，图6为本发明第二实施例压电薄膜电极互相连接的示意图。
在本实施中，压电结构与实施例一的区别主要在于，本实施例中与薄膜部11电连接的不是与金丝焊接的焊盘结构，而是与实施例一的薄膜部11相似的另一薄膜部12。该薄膜部12包括第二压电材料部8和第二电极部9。其中第二电极部9包括设于基底1表面的第四电极层91以及依次叠设于第四电极层91之上的第五电极层92和第六电极层93，第二压电材料部8包括设于第四电极层91与第五电极层92之间的第三压电材料层81以及设于第五电极层92与第六电极层93之间的第四压电材料层82。第二压电材料部8和第一压电材料部3分离设置。本实施例中通过连接部5将第一电极层21及第四电极层91连接完成后，即可从基底1材料内部完成两个分离的电极部之间的压电信号的传导。
请参阅图7，图7为本发明第三实施例压电薄膜电极互相连接的示意图。
在本实施中，压电结构与实施例二的区别主要在于，本实施例中,第二压电材料部8和第一压电材料部3一体设置。
本发明还提供一种压电装置，该压电装置包括上述的压电结构。压电结构的具体结构请参照上述的实施例，此处不再赘述。压电装置不限于压电MEMS麦克风，还可以为压电扬声器，超声压电模块等。
本发明针对电极间或者电极与焊盘之间不能或不适宜直接通过结构表面进行电导通提出了几种电极连接方案，不仅解决了电极信号引出的问题，同时能保证连接部连接的稳定性，并大大减少外部器件对连接部的信号干扰，提升信号传输的有效性及可靠性。
以上所述的仅是本发明的实施方式，在此应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出改进，但这些均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种压电结构，包括基底、设于所述基底表面的第一导电层以及与所述第一导电层间隔的第二导电层，其特征在于，还包括嵌设于所述基底的连接部，所述连接部用于电连接所述第一导电层和所述第二导电层；
所述压电结构包括设于所述基底上方的第一电极部，所述第一电极部包括间隔且叠层设置的若干电极层，所述压电结构还包括设于所述第一电极部的各电极层之间的第一压电材料部，所述第一导电层为所述第一电极部的靠近所述基底一侧的电极层。
2.根据权利要求1所述的压电结构，其特征在于，所述压电结构还包括与所述第一电极部间隔的第二电极部，所述第二电极部包括间隔且叠层设置的若干电极层，所述压电结构还包括设于所述第二电极部的各电极层之间的第二压电材料部，所述第二导电层为所述第二电极部的靠近所述基底一侧的电极层。
3.根据权利要求2所述的压电结构，其特征在于，所述第一压电材料部和所述第二压电材料部间隔设置。
4.根据权利要求2所述的压电结构，其特征在于，所述第一压电材料部和所述第二压电材料部一体设置。
5.根据权利要求1所述的压电结构，其特征在于，所述压电结构还包括与所述第一电极部间隔的焊接部，所述焊接部包括所述第二导电层。
6.一种压电装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的压电结构。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010536551.5A CN111682098B (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 一种压电结构及压电装置 |
| PCT/CN2020/096911 WO2021248538A1 (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-19 | 一种压电结构及压电装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010536551.5A CN111682098B (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 一种压电结构及压电装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111682098A CN111682098A (zh) | 2020-09-18 |
| CN111682098B true CN111682098B (zh) | 2022-07-01 |
Family
ID=72454016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010536551.5A Expired - Fee Related CN111682098B (zh) | 2020-06-12 | 2020-06-12 | 一种压电结构及压电装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111682098B (zh) |
| WO (1) | WO2021248538A1 (zh) |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101908113B1 (ko) * | 2009-11-16 | 2018-10-15 | 삼성전자 주식회사 | 전기활성 폴리머 엑츄에이터 및 그 제조방법 |
| US10305019B1 (en) * | 2014-03-28 | 2019-05-28 | Intel Corporation | Piezoelectric devices fabricated in packaging build-up layers |
| US9395533B2 (en) * | 2014-09-30 | 2016-07-19 | Pixtronix, Inc. | Passivated microelectromechanical structures and methods |
| US20170283249A1 (en) * | 2016-04-01 | 2017-10-05 | Intel Corporation | Piezoelectric package-integrated switching devices |
| US10490728B2 (en) * | 2016-04-15 | 2019-11-26 | Globalfoundries Singapore Pte. Ltd. | Fabrication methods for a piezoelectric micro-electromechanical system (MEMS) |
| CN108217581B (zh) * | 2017-01-20 | 2021-03-16 | 迈尔森电子（天津）有限公司 | 一种mems压电传感器及其制作方法 |
| JP7031745B2 (ja) * | 2018-07-30 | 2022-03-08 | 株式会社村田製作所 | Ｍｅｍｓデバイス |
| US11557710B2 (en) * | 2018-10-31 | 2023-01-17 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Fully-wet via patterning method in piezoelectric sensor |
| CN109665488A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-04-23 | 杭州士兰集成电路有限公司 | Mems器件及其制造方法 |
| CN110475191A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-19 | 武汉大学 | 一种低空气阻尼mems压电式麦克风 |
-
2020
- 2020-06-12 CN CN202010536551.5A patent/CN111682098B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2020-06-19 WO PCT/CN2020/096911 patent/WO2021248538A1/zh active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111682098A (zh) | 2020-09-18 |
| WO2021248538A1 (zh) | 2021-12-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5605433B2 (ja) | 圧電振動装置 | |
| JP4898112B2 (ja) | パワー半導体モジュール及びその製造方法 | |
| CN106301283A (zh) | 声表面波滤波器的封装结构及制作方法 | |
| US9319800B2 (en) | Electro acoustic transducer | |
| JP4940146B2 (ja) | 圧電積層体、および圧電積層体を接触接続する方法 | |
| JP5330115B2 (ja) | 積層配線基板 | |
| JP5439683B2 (ja) | ３ｄ電子モジュール | |
| CN111682098B (zh) | 一种压电结构及压电装置 | |
| JP4729496B2 (ja) | 圧電発音器 | |
| CN111682097B (zh) | 一种压电结构及压电装置 | |
| JPH0737107U (ja) | 超音波探触子 | |
| CN206992151U (zh) | 超声波传感器组件 | |
| US20220302073A1 (en) | Semiconductor module with a first substrate, a second substrate and a spacer separating the substrates from each other | |
| WO2024145728A1 (zh) | 压力传感器及其制作方法、压力检测装置 | |
| US8084847B2 (en) | Prefabricated lead frame and bonding method using the same | |
| US4629928A (en) | Electrode terminal structure for a piezoelectric polymer | |
| JP5687278B2 (ja) | 多層圧電アクチュエータ | |
| JP7180623B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH06268151A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2005327755A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| WO2024013188A3 (en) | Method for manufacturing a solar cell module and solar cell module and junction box | |
| JP2002043599A (ja) | 光起電力装置 | |
| JPS61260799A (ja) | 超音波振動子 | |
| JPH08203964A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2002016300A (ja) | 可撓性圧電素子 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20220701 |