DE102013211943B4 - MEMS structure with adjustable ventilation openings - Google Patents

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Abstract

MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201), welche Folgendes aufweist:
eine Rückplatte (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221),
eine Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211), die um einen Spaltabstand (904) von der Rückplatte (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221) beabstandet ist, und
eine einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238), welche sich auf der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) befindet und die dafür ausgelegt ist, eine Druckdifferenz zwischen einem ersten Raum (905), der in Kontakt mit einer ersten Seite der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) steht, und einem zweiten Raum (906), der in Kontakt mit einer entgegengesetzten zweiten Seite der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) steht, zu verringern, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) als Funktion der Druckdifferenz zwischen dem ersten Raum (905) und dem zweiten Raum (906) passiv betätigt wird und dünner als ein anderer Abschnitt der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) ist.

Figure DE102013211943B4_0000
MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201), which has the following:
a back plate (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221),
a membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) spaced a gap distance (904) from the backplate (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740 , 902, 1221) is spaced, and
an adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238), which is located on the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630 , 730, 901, 1211) and which is designed to measure a pressure difference between a first space (905) which is in contact with a first side of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211), and a second space (906), which is in contact with an opposite second side of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211), with the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) is operated passively as a function of the pressure difference between the first space (905) and the second space (906) and thinner than another portion of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211).
Figure DE102013211943B4_0000

Description

Dies ist eine Teilfortsetzungsanmeldung der am 29. Februar 2012 eingereichten Anmeldung US 2013 / 0 223 654 A1 , die die durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen wird.This is a partial continuation of the application filed on February 29, 2012 US 2013/0 223 654 A1 which is incorporated by reference in its entirety.

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein eine einstellbare Ventilationsöffnung in einer MEMS-Struktur und ein Verfahren zum Betreiben einer MEMS-Struktur.The present invention relates generally to an adjustable ventilation opening in a MEMS structure and a method of operating a MEMS structure.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Im Allgemeinen werden Mikrofone in großen Anzahlen bei niedrigen Kosten hergestellt. Infolge dieser Anforderungen werden Mikrofone häufig in Siliciumtechnologie hergestellt. Mikrofone werden mit unterschiedlichen Konfigurationen für ihre verschiedenen Anwendungsgebiete hergestellt. In einem Beispiel messen Mikrofone die Kapazitätsänderung durch Messen der Verformung oder Auslenkung der Membran in Bezug auf eine Gegenelektrode. Das Mikrofon wird typischerweise durch Legen einer Vorspannung auf einen geeigneten Wert betrieben.In general, microphones are manufactured in large numbers at a low cost. As a result of these requirements, microphones are often manufactured using silicon technology. Microphones are made with different configurations for their different uses. In one example, microphones measure the change in capacitance by measuring the deformation or deflection of the membrane with respect to a counter electrode. The microphone is typically operated by setting a bias voltage to an appropriate value.

Ein Mikrofon kann Betriebs- und andere Parameter, wie das Signal-Rausch-Verhältnis (SNR), die Steifigkeit der Membran oder der Gegenelektrode oder der Durchmesser der Membran, aufweisen, die häufig durch den Herstellungsprozess festgelegt werden. Zusätzlich kann ein Mikrofon auf der Grundlage verschiedener beim Herstellungsprozess verwendeter Materialien unterschiedliche Eigenschaften aufweisen.A microphone can have operational and other parameters, such as the signal-to-noise ratio (SNR), the stiffness of the diaphragm or counter electrode, or the diameter of the diaphragm, which are often determined by the manufacturing process. In addition, a microphone can have different properties based on different materials used in the manufacturing process.

US 2008/ 0 175 418 A1 beschreibt ein Mikrofon mit einem beweglichen Diaphragma. JP 2010 - 161 738 A beschreibt ein nicht-gerichtetes Kondensator-Mikrofon. JP H08 - 240 502 A beschreibt einen kapazitiven Drucksensor. DE 10 2013 203 180 A1 offenbart eine MEMS-Struktur mit einer Rückplatte, einer Membran und einer einstellbaren Ventilationsöffnung zur Verringerung einer Druckdifferenz zwischen einem ersten und einem zweiten Raum, welche jeweils in Kontakt mit einer Membran steht. US 9 876 446 B2 offenbart eine Platte, einen Transducer und ein Verfahren zum Herstellen und Betreiben des Transducers. US 2008/0 175 418 A1 describes a microphone with a movable diaphragm. JP 2010-161 738 A describes a non-directional condenser microphone. JP H08-240 502 A describes a capacitive pressure sensor. DE 10 2013 203 180 A1 discloses a MEMS structure having a back plate, a membrane and an adjustable ventilation opening for reducing a pressure difference between a first and a second space which is in contact with a membrane. US 9 876 446 B2 discloses a plate, transducer, and method of making and operating the transducer.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSUMMARY OF THE INVENTION

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst eine MEMS-Struktur eine Rückplatte, eine Membran und eine einstellbare Ventilationsöffnung, die dafür ausgelegt ist, eine Druckdifferenz zwischen einem in Kontakt mit der Membran stehenden ersten Raum und einem in Kontakt mit einer entgegengesetzten Seite der Membran stehenden zweiten Raum zu verringern. Die einstellbare Ventilationsöffnung wird als Funktion der Druckdifferenz zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum passiv betätigt.According to one embodiment of the present invention, a MEMS structure includes a backplate, a membrane, and an adjustable ventilation opening configured to control a pressure differential between a first space in contact with the membrane and a second space in contact with an opposite side of the membrane Decrease space. The adjustable ventilation opening is operated passively as a function of the pressure difference between the first room and the second room.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Vorrichtung eine MEMS-Struktur mit einer Rückplatte und einer Membran auf. Ein Gehäuse schließt die MEMS-Struktur ein. Eine Schallöffnung ist akustisch mit der Membran gekoppelt. Eine einstellbare Ventilationsöffnung im Gehäuse ist dafür ausgelegt, eine Druckdifferenz zwischen einem in Kontakt mit der Membran stehenden ersten Raum und einem zweiten Raum zu verringern.According to another embodiment of the present invention, a device comprises a MEMS structure with a back plate and a membrane. A housing encloses the MEMS structure. A sound opening is acoustically coupled to the membrane. An adjustable ventilation opening in the housing is designed to reduce a pressure difference between a first space in contact with the membrane and a second space.

FigurenlisteFigure list

Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Erfindung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden in Zusammenhang mit der anliegenden Zeichnung gegebenen Beschreibungen Bezug genommen. Es zeigen:

  • 1a eine Draufsicht einer MEMS-Struktur,
  • 1b eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Verbindungsgebiets einer MEMS-Struktur,
  • 1c eine Schnittansicht eines Verbindungsgebiets einer MEMS-Struktur,
  • die 2a - 2c Schnittansichten einer Ausführungsform einer einstellbaren Ventilationsöffnung,
  • 2d eine Draufsicht einer Ausführungsform einer einstellbaren Ventilationsöffnung,
  • 2e ein Diagramm für eine Eck- oder Schwellenfrequenz,
  • die 3a - 3d Ausführungsformen und eine Konfiguration einer einstellbaren Ventil ationsöffnung,
  • 4a eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer MEMS-Struktur, wobei die Membran zur Rückplatte hin gezogen ist,
  • 4b eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer MEMS-Struktur, wobei die Membran zum Substrat hin gezogen ist,
  • 5a eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer MEMS-Struktur,
  • 5b eine Draufsicht einer Ausführungsform der MEMS-Struktur aus 5a,
  • 6a eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer nicht betätigten MEMS-Struktur,
  • 6b eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer betätigten MEMS-Struktur,
  • 7a eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer nicht betätigten MEMS-Struktur,
  • 7b eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer betätigten MEMS-Struktur,
  • 7c eine Draufsicht der Ausführungsform der MEMS-Struktur aus 7a,
  • 8a ein Flussdiagramm eines Betriebs einer MEMS-Struktur, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung ursprünglich geschlossen ist,
  • 8b ein Flussdiagramm eines Betriebs einer MEMS-Struktur, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung ursprünglich offen ist,
  • 8c ein Flussdiagramm eines Betriebs einer MEMS-Struktur, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung geöffnet wird, um von einer ersten Anwendungseinstellung zu einer zweiten Anwendungseinstellung zu schalten,
  • 8d ein Flussdiagramm eines Betriebs einer MEMS-Struktur, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung geschlossen wird, um von einer ersten Anwendungseinstellung zu einer zweiten Anwendungseinstellung zu schalten,
  • 9a eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer MEMS-Struktur mit einer passiven einstellbaren Ventilationsöffnung,
  • 9b eine Draufsicht einer Ausführungsform einer MEMS-Struktur mit einer passiven einstellbaren Ventilationsöffnung,
  • 10a eine Graphik der Verschiebung einer Eckfrequenz bei einer Spitzenauslenkung einer passiven einstellbaren Ventilationsöffnung,
  • 10b eine Schnittansicht einer Ausfuhrungsform einer einstellbaren Ventilationsöffnung mit einem sich auf einer Membran befindenden Ausleger,
  • die 11a - 11f jeweils eine Draufsicht einer Ausführungsform einer einstellbaren Ventilationsöffnung,
  • 12 eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Vorrichtungsgehäuse, wobei sich eine einstellbare Ventilationsöffnung auf einer Membran befindet,
  • 13a eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Vorrichtungsgehäuse, wobei sich eine einstellbare Ventilationsöffnung auf einer Tragstruktur befindet,
  • 13b eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Vorrichtungsgehäuse, wobei sich eine einstellbare Ventilationsöffnung auf einem Deckel befindet,
  • 13c eine Schnittansicht einer Ausführungsform einer MEMS-Struktur, wobei sich eine einstellbare Ventilationsöffnung auf einer Rückplatte befindet,
  • 13d eine Ausfuhrungsform der Erfindung mit einem Gehäuse, wobei sich eine einstellbare Ventilationsöffnung im Gehäuse befindet, und die 14a und 14b eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
For a more complete understanding of the present invention and its advantages, reference is now made to the following descriptions given in conjunction with the accompanying drawings. Show it:
  • 1a a top view of a MEMS structure,
  • 1b a detailed perspective view of a connection area of a MEMS structure,
  • 1c a sectional view of a connection area of a MEMS structure,
  • the 2a - 2c Sectional views of an embodiment of an adjustable ventilation opening,
  • 2d a top view of an embodiment of an adjustable ventilation opening,
  • 2e a diagram for a corner or threshold frequency,
  • the 3a - 3d Embodiments and a configuration of an adjustable ventilation opening,
  • 4a a sectional view of an embodiment of a MEMS structure with the membrane pulled towards the backplate,
  • 4b a sectional view of an embodiment of a MEMS structure, wherein the membrane is drawn towards the substrate,
  • 5a a sectional view of an embodiment of a MEMS structure,
  • 5b FIG. 3 shows a top view of one embodiment of the MEMS structure 5a ,
  • 6a a sectional view of an embodiment of a non-actuated MEMS structure,
  • 6b a sectional view of an embodiment of an actuated MEMS structure,
  • 7a a sectional view of an embodiment of a non-actuated MEMS structure,
  • 7b a sectional view of an embodiment of an actuated MEMS structure,
  • 7c FIG. 3 shows a top view of the embodiment of the MEMS structure 7a ,
  • 8a a flowchart of an operation of a MEMS structure with the adjustable ventilation opening originally closed,
  • 8b a flow diagram of an operation of a MEMS structure with the adjustable ventilation opening originally open,
  • 8c a flowchart of an operation of a MEMS structure, wherein the adjustable ventilation opening is opened to switch from a first application setting to a second application setting,
  • 8d a flowchart of an operation of a MEMS structure, wherein the adjustable ventilation opening is closed to switch from a first application setting to a second application setting,
  • 9a a sectional view of an embodiment of a MEMS structure with a passive adjustable ventilation opening,
  • 9b a top view of an embodiment of a MEMS structure with a passive adjustable ventilation opening,
  • 10a a graph of the shift of a corner frequency with a peak deflection of a passive adjustable ventilation opening,
  • 10b a sectional view of an embodiment of an adjustable ventilation opening with a boom located on a membrane,
  • the 11a - 11f each a top view of an embodiment of an adjustable ventilation opening,
  • 12th a front view of an embodiment of the invention with a device housing, with an adjustable ventilation opening on a membrane,
  • 13a a front view of an embodiment of the invention with a device housing, with an adjustable ventilation opening located on a support structure,
  • 13b a front view of an embodiment of the invention with a device housing, with an adjustable ventilation opening on a lid,
  • 13c a sectional view of one embodiment of a MEMS structure with an adjustable ventilation opening on a back plate,
  • 13d an embodiment of the invention with a housing, wherein there is an adjustable ventilation opening in the housing, and the 14a and 14b another embodiment of the present invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERLÄUTERUNG DIENENDER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE EXPLANATION OF USEFUL EMBODIMENTS

Nachstehend werden die Herstellung und Verwendung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen detailliert erörtert. Es ist allerdings zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung viele anwendbare erfindungsgemäße Konzepte bereitstellt, die in einer großen Vielzahl spezifischer Zusammenhänge verwirklicht werden können. Die erörterten spezifischen Ausführungsformen sollen lediglich spezifische Arten der Herstellung und Verwendung der Erfindung erläutern, und sie schränken den Schutzumfang der Erfindung nicht ein.The making and using of the presently preferred embodiments are discussed in detail below. It should be understood, however, that the present invention provides many applicable inventive concepts that can be practiced in a wide variety of specific contexts. The specific embodiments discussed are intended only to illustrate specific ways to make and use the invention, and do not limit the scope of the invention.

Die vorliegende Erfindung wird mit Bezug auf Ausführungsformen in einem spezifischen Zusammenhang, nämlich Sensoren oder Mikrofone, beschrieben. Die Erfindung kann jedoch auch auf andere MEMS-Strukturen, wie Drucksensoren, HF-MEMS, Beschleunigungsmesser und Betätigungselemente, angewendet werden. Zusätzlich wird in den spezifischen Ausrührungsformen in erster Linie Luft als das Medium angenommen, in dem sich Druckwellen ausbreiten. Die Erfindung ist jedoch in keiner Weise auf Luft beschränkt und hat Anwendungen in vielen Medien.The present invention will be described with reference to embodiments in a specific context, namely sensors or microphones. However, the invention can also be applied to other MEMS structures such as pressure sensors, RF MEMS, accelerometers and actuators. In addition, in the specific embodiments, air is primarily assumed to be the medium in which pressure waves propagate. However, the invention is in no way limited to air and has applications in many media.

Mikrofone werden als parallele Plattenkondensatoren auf einem Chip verwirklicht. Der Chip wird in einem Gehäuse untergebracht, welches ein gegebenes rückseitiges Volumen einschließt. Eine bewegliche Membran schwingt infolge von Druckdifferenzen in der Art durch akustische Signale hervorgerufener Differenzen. Die Membranauslenkung wird unter Verwendung einer kapazitiven Erfassung in ein elektrisches Signal umgesetzt.Microphones are implemented as parallel plate capacitors on a chip. The chip is housed in a housing which encloses a given rear volume. A movable diaphragm vibrates as a result of pressure differences such as differences caused by acoustic signals. The diaphragm deflection is converted into an electrical signal using capacitive detection.

1a zeigt eine Draufsicht einer MEMS-Vorrichtung 100. Eine Rückplatte oder Gegenelektrode 120 und eine bewegliche Elektrode oder Membran 130 sind durch Verbindungsgebiete 115 mit dem Substrat 110 verbunden. Die 1b und 1c zeigen detaillierte perspektivische Ansichten eines Verbindungsgebiets 115 der MEMS-Vorrichtung 100. 1b zeigt eine Draufsicht des Ausschnitts 155 aus 1a, und 1c zeigt eine Schnittansicht desselben Gebiets. Eine Rückplatte oder Gegenelektrode 120 ist über einer Membran oder einer beweglichen Elektrode 130 angeordnet. Die Rückplatte 120 ist perforiert, um eine Dämpfung zu vermeiden oder zu mildern. Die Membran 130 weist ein Ventilationsloch 140 für einen Niederfrequenzdruckausgleich auf. Angesichts der hier erörterten einstellbaren Ventilationslöcher ist das Ventilationsloch 140 optional und kann wahlweise in die verschiedenen hier erörterten Ausführungsformen aufgenommen werden. 1a Figure 12 shows a top view of a MEMS device 100 . A back plate or counter electrode 120 and a movable electrode or membrane 130 are through connecting areas 115 with the substrate 110 connected. The 1b and 1c show detailed perspective views of a connection area 115 the MEMS device 100 . 1b shows a top view of the section 155 out 1a , and 1c shows a sectional view of the same area. A back plate or counter electrode 120 is over a membrane or movable electrode 130 arranged. The back plate 120 is perforated to avoid or to dampen mitigate. The membrane 130 has a ventilation hole 140 for low frequency pressure equalization. Given the adjustable ventilation holes discussed here, the ventilation hole is 140 optional and can optionally be included in the various embodiments discussed herein.

Gemäß der Ausführungsform aus den 1a - 1c ist die Membran 130 in den Verbindungsgebieten 115 mechanisch mit dem Substrat 110 verbunden. In diesen Gebieten 115 kann sich die Membran 130 nicht bewegen. Die Rückplatte 120 ist im Verbindungsgebiet 115 auch mechanisch mit dem Substrat 110 verbunden. Das Substrat 110 bildet einen Rand 122, um Platz für das rückseitige Volumen bereitzustellen. Die Membran 130 und die Rückplatte 120 sind an oder in der Nähe des Rands 122 mit dem Substrat verbunden. Gemäß dieser Ausführungsform bilden der Rand 122 und die Membran 130 einen Kreis. Alternativ können der Rand 122 und die Membran 130 ein Quadrat bilden oder eine andere geeignete geometrische Form aufweisen.According to the embodiment from the 1a - 1c is the membrane 130 in the connecting areas 115 mechanically with the substrate 110 connected. In these areas 115 can the membrane 130 dont move. The back plate 120 is in the connecting area 115 also mechanically with the substrate 110 connected. The substrate 110 forms an edge 122 to provide space for the back volume. The membrane 130 and the back plate 120 are at or near the edge 122 connected to the substrate. According to this embodiment form the edge 122 and the membrane 130 a circle. Alternatively, the edge 122 and the membrane 130 form a square or some other suitable geometric shape.

Im Allgemeinen erfordern der Entwurf und die Herstellung eines Sensors ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR). Unter anderem kann dies erreicht werden, wenn die zu messende Kapazitätsänderung möglichst groß ist und wenn die Parasitärkapazität möglichst klein ist. Je größer der parasitäre Anteil der Kapazität in Bezug auf die Gesamtkapazität ist, desto kleiner ist das SNR.In general, sensor design and manufacture require a high signal-to-noise ratio (SNR). Among other things, this can be achieved if the change in capacitance to be measured is as large as possible and if the parasitic capacitance is as small as possible. The larger the parasitic component of the capacitance in relation to the total capacitance, the smaller the SNR.

Die Nachgiebigkeit des rückseitigen Volumens und der Widerstand des Ventilationswegs durch das Ventilationsloch definieren die mechanische RC-Konstante des Sensors. Falls das Ventilationsloch groß ist oder falls mehrere Löcher verwendet werden, ist die Eckfrequenz verhältnismäßig hoch, und falls das Ventilationsloch klein ist, ist die Eckfrequenz verhältnismäßig niedrig. Sowohl das rückseitige Volumen als auch der Durchmesser der Ventilationslöcher und ihre Anzahl sind durch die Konstruktion vorgegeben, so dass die Eckfrequenz durch die Konstruktion vorgegeben ist. Demgemäß kann die Eckfrequenz während des Betriebs nicht geändert werden, falls nur ein festes Ventilationsloch bereitgestellt ist.The compliance of the back volume and the resistance of the ventilation path through the ventilation hole define the mechanical RC constant of the sensor. If the ventilation hole is large or if multiple holes are used, the corner frequency is relatively high, and if the ventilation hole is small, the corner frequency is relatively low. Both the rear volume and the diameter of the ventilation holes and their number are predetermined by the design, so that the corner frequency is predetermined by the design. Accordingly, the corner frequency cannot be changed during operation if only one fixed ventilation hole is provided.

Ein Problem mit einem Ventilationsloch fester Größe besteht darin, dass hochenergetische Signale, die eine Frequenz oberhalb der Eckfrequenz des Ventilationslochs haben, den Sensor selbst bei Anwendung elektrischer Filter verzerren oder übersteuern. Falls ein Sensor für mehr als eine Anwendung verwendet wird, müssen überdies zwei Sensoren in ein Sensorsystem integriert werden, wodurch die Systemkosten verdoppelt werden.One problem with a fixed-size ventilation hole is that high-energy signals that have a frequency above the corner frequency of the ventilation hole distort or overdrive the sensor even when electrical filters are used. In addition, if a sensor is used for more than one application, two sensors must be integrated into one sensor system, which doubles the system costs.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht abstimmbare Ventilationsöffnungen in einer MEMS-Struktur vor. Die abstimmbaren Ventilationsöffnungen können zwischen einer offenen Position und einer geschlossenen Position geschaltet werden. Die abstimmbaren Ventilationslöcher können auch in eine Zwischenposition versetzt werden. Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht einen veränderlichen Ventilationsöffnungsquerschnitt vor. Eine Ausführungsform der Erfindung sieht eine abstimmbare Ventilationsöffnung in einem Messgebiet in der Nähe eines Rands des Substrats vor. Eine weitere Ausführungsform sieht eine abstimmbare Ventilationsöffnung in einem Abstimmungsgebiet außerhalb des Messgebiets der Membran vor. Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht eine passiv betätigte einstellbare Ventilationsöffnung vor, die sich in der Membran, der Rückplatte, einem Substrat, einer Tragstruktur, einem Vorrichtungsgehäuse oder einem Deckel befindet. Diese verschiedenen Ausführungsformen können einzeln oder in einer beliebigen Kombination implementiert werden.One embodiment of the invention provides tunable ventilation openings in a MEMS structure. The tunable ventilation openings can be switched between an open position and a closed position. The adjustable ventilation holes can also be placed in an intermediate position. Another embodiment of the invention provides a variable ventilation opening cross-section. One embodiment of the invention provides a tunable ventilation opening in a measurement area in the vicinity of an edge of the substrate. Another embodiment provides a tunable ventilation opening in a tuning area outside the measurement area of the membrane. Another embodiment of the invention provides a passively actuated adjustable ventilation opening located in the membrane, the backplate, a substrate, a support structure, a device housing or a cover. These various embodiments can be implemented individually or in any combination.

Die 2a - 2c zeigen eine Schnittansicht einer Rückplatte oder Gegenelektrode 250 und einer Membran oder beweglichen Elektrode 230 mit einem dazwischen liegenden Luftspalt 240. Die Rückplatte 250 ist bei 252 perforiert, und die Membran 230 weist eine einstellbare Ventilationsöffnung 238 auf. 2d zeigt eine Draufsicht dieser Anordnung, wobei die Kreise die perforierte Rückplatte 250, 252 angeben und die dunkle Ebene die darunter liegende Membran 230 ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist der bewegliche Abschnitt 237 des einstellbaren Ventilationslochs 238 als ein U-förmiger Schlitz 239 ausgebildet. Die einstellbare Ventilationsöffnung 238 kann rechteckig, quadratisch oder halbkreisförmig sein. Alternativ kann die einstellbare Ventilationsöffnung 238 eine beliebige geometrische Form aufweisen, solange die Form einen Ventilationsweg bereitstellen kann. Der bewegliche Abschnitt 237 der einstellbaren Ventilationsöffnung 238 kann ein Ausleger, eine Brücke oder eine federgestützte Struktur sein.The 2a - 2c Figure 11 shows a sectional view of a back plate or counter electrode 250 and a membrane or movable electrode 230 with an air gap in between 240 . The back plate 250 is at 252 perforated, and the membrane 230 has an adjustable ventilation opening 238 on. 2d Figure 12 shows a top view of this assembly, with the circles representing the perforated backplate 250 , 252 indicate and the dark plane the underlying membrane 230 is. According to this embodiment, the movable section is 237 of the adjustable ventilation hole 238 as a U-shaped slot 239 educated. The adjustable ventilation opening 238 can be rectangular, square or semicircular. Alternatively, the adjustable ventilation opening 238 have any geometric shape as long as the shape can provide a ventilation path. The moving section 237 the adjustable ventilation opening 238 can be a cantilever, bridge, or spring-loaded structure.

2a zeigt eine Konfiguration, bei der die Betätigungsspannung (Vorspannung) Vbias = 0 ist. 2a FIG. 12 shows a configuration in which the actuation voltage (bias voltage) V bias = 0.

Die einstellbare Ventilationsöffnung 238 ist unter Bildung eines kleinen Schlitzes 239 in der Membran 230 geschlossen. Wenn keine Betätigungsspannung anliegt, wird ein minimaler Ventilationsweg und damit eine niedrige Schwellenfrequenz bereitgestellt. Die einstellbare Ventilationsöffnung 238 befindet sich in einer geschlossenen oder ausgeschalteten (nicht aktivierten) Position. Ein Beispiel einer solchen niedrigen Schwellenfrequenz ist in 2e als Frequenz „A“ dargestellt.The adjustable ventilation opening 238 is forming a small slit 239 in the membrane 230 closed. If no actuation voltage is applied, a minimal ventilation path and thus a low threshold frequency is provided. The adjustable ventilation opening 238 is in a closed or off (not activated) position. An example of such a low threshold frequency is in FIG 2e shown as frequency "A".

2b zeigt eine Konfiguration, bei der die Betätigungsspannung Vbias erhöht ist, d.h. von 0 V verschieden ist, jedoch niedriger als die Einziehspannung Vpull-in ist. Die einstellbare Ventilationsöffnung 238 öffnet sich und stellt einen größeren Ventilationsweg bereit als in der Konfiguration aus 2a. De Schwellenfrequenz ist in 2e als Frequenz „B“ dargestellt. 2 B FIG. 13 shows a configuration in which the actuation voltage V bias is increased, that is, different from 0 V but lower than that Pull-in voltage is V pull-in . The adjustable ventilation opening 238 opens and provides a larger ventilation path than in the configuration 2a . The threshold frequency is in 2e shown as frequency "B".

Es sei bemerkt, dass die einstellbare Ventilationsöffnung 238 einen erheblichen Ventilationsweg bereitstellen kann, wenn die Auslenkung des beweglichen Abschnitts 237 größer als die Dicke der Membran 230 ist.It should be noted that the adjustable ventilation opening 238 can provide a significant ventilation path when the deflection of the movable section 237 greater than the thickness of the membrane 230 is.

2c zeigt eine Konfiguration, bei der die Betätigungsspannung Vbias größer als die Einziehspannung Vpull-in ist. Die einstellbare Ventilationsöffnung 238 öffnet sich vollständig, und es wird ein großer Ventilationsweg erzeugt. Die Schwellenfrequenz ist in 2e als Frequenz „C“ dargestellt. Durch Einstellen der Betätigungsspannung kann die RC-Konstante verkleinert oder vergrößert werden, und die Schwellenfrequenz kann entsprechend einem gewünschten Wert eingestellt werden. Es sei bemerkt, dass die einstellbare Ventilationsöffnung bereits bei Betätigungsspannungen, die unterhalb der Einziehspannung liegen, vollständig geöffnet sein kann. 2c FIG. 12 shows a configuration in which the actuation voltage V bias is greater than the pull-in voltage V pull-in. The adjustable ventilation opening 238 opens completely and a large ventilation path is created. The threshold frequency is in 2e shown as frequency "C". By adjusting the operating voltage, the RC constant can be decreased or increased, and the threshold frequency can be adjusted according to a desired value. It should be noted that the adjustable ventilation opening can already be fully open at actuation voltages that are below the pull-in voltage.

Mit Bezug auf 2e sei bemerkt, dass gemäß einer Ausführungsform die Schwellenfrequenz „A“ etwa 10 - 50 Hz betragen kann und als Schwellenfrequenz „C“ bis zu etwa 200 - 500 Hz verschoben werden kann. Alternativ beträgt die Schwellenfrequenz in „A“ etwa 10 - 20 Hz und wird in „C“ bis etwa 200 - 300 Hz verschoben. Gemäß einer Ausführungsform würde die Schwellenfrequenz „A“ 10 - 100 Hz betragen und wird in „C“ zu 500 - 2000 Hz geändert.Regarding 2e It should be noted that, according to one embodiment, the threshold frequency “A” can be approximately 10-50 Hz and the threshold frequency “C” can be shifted up to approximately 200-500 Hz. Alternatively, the threshold frequency in "A" is around 10 - 20 Hz and is shifted in "C" to around 200 - 300 Hz. In one embodiment, the threshold frequency "A" would be 10-100 Hz and is changed in "C" to 500-2000 Hz.

Die Schwellenfrequenz an der Position „A“ kann auch von der Anzahl der einstellbaren Ventilationsöffnungen und vom Spaltabstand, den ein Schlitz in der Membran bildet, abhängen. Die Schwellenfrequenz an der Position „A“ ist für eine MEMS-Struktur mit einer größeren Anzahl einstellbarer Ventilationsöffnungen (beispielsweise mit 32 einstellbaren Ventilationsöffnungen) höher als für eine MEMS-Struktur mit einer kleineren Anzahl einstellbarer Ventilationsöffnungen (beispielsweise mit 2, 4 oder 8 einstellbaren Ventilationsöffnungen). Die Schwellenfrequenz ist auch für MEMS-Strukturen mit einem größeren die einstellbare Ventilationsöffnung definierenden Schlitzspalt (einer größeren Schlitzbreite und/oder einer größeren Schlitzlänge) höher als für jene mit einem kleineren Schlitzspalt.The threshold frequency at position "A" can also depend on the number of adjustable ventilation openings and the gap spacing that a slit forms in the membrane. The threshold frequency at position "A" is higher for a MEMS structure with a larger number of adjustable ventilation openings (for example with 32 adjustable ventilation openings) than for a MEMS structure with a smaller number of adjustable ventilation openings (for example with 2, 4 or 8 adjustable ventilation openings ). The threshold frequency is also higher for MEMS structures with a larger slot gap defining the adjustable ventilation opening (a larger slot width and / or a larger slot length) than for those with a smaller slot gap.

Die Ausführungsform aus 3a zeigt eine Konfiguration einer Betätigungsspannung (Abstimmungs- oder Schaltspannung), wobei die Betätigungsspannung mit der Messvorspannung identisch ist. Die MEMS-Struktur weist eine einzige Elektrode auf der Rückplatte 350, einen Luftspalt 340 und eine Membran 330 auf. Die Elektrode der Rückplatte 350 ist auf ein Betätigungspotential gelegt, und die Membran 330 ist auf Masse gelegt. Die einstellbare Ventilationsöffnung 338 ist bei einer niedrigen Betätigungsspannung (AUS-Position) geschlossen und bei einer hohen Betätigungsspannung (EIN-Position) offen. Eine niedrige Betätigungsspannung führt zu einer niedrigen Eck- oder Schwellenfrequenz und einer niedrigen Empfindlichkeit der MEMS-Struktur, und eine hohe Betätigungsspannung führt zu einer hohen Eck- oder Schwellenfrequenz und einer hohen Empfindlichkeit.The embodiment from 3a Fig. 13 shows a configuration of an actuation voltage (tuning or switching voltage), the actuation voltage being identical to the measurement bias. The MEMS structure has a single electrode on the back plate 350 , an air gap 340 and a membrane 330 on. The backplate electrode 350 is placed on an actuation potential, and the membrane 330 is grounded. The adjustable ventilation opening 338 is closed with a low actuation voltage (OFF position) and open with a high actuation voltage (ON position). A low actuation voltage results in a low corner or threshold frequency and low sensitivity of the MEMS structure, and a high actuation voltage results in a high corner or threshold frequency and high sensitivity.

Die Ausführungsform aus 3b zeigt eine Konfiguration, bei der die Betätigungsspannung (Abstimmungs- oder Schaltspannung) von der Messvorspannung unabhängig ist. Die MEMS-Struktur umfasst eine strukturierte Rückplatte 350, beispielsweise eine Rückplatte, die mindestens zwei Elektroden, einen Luftspalt 340 und eine Membran 330 aufweist. Die zweite Elektrode 352 der Rückplatte 350 ist auf ein Betätigungspotential gelegt, und die erste Elektrode 351 ist auf ein Messpotential gelegt. Die Membran 330 ist auf Masse gelegt. Die beiden Elektroden sind voneinander isoliert. Beispielsweise kann die Rückplatte 350 die strukturierte Elektrode und einen Isolationsträger 355 aufweisen. Der Isolationsträger 355 kann der Membran 330 zugewandt sein oder von der Membran 330 abgewendet sein. Die Abstimmungs- oder Schaltspannung beeinflusst die Empfindlichkeit der MEMS-Struktur nicht.The embodiment from 3b shows a configuration in which the actuation voltage (tuning or switching voltage) is independent of the measurement bias voltage. The MEMS structure includes a structured back plate 350 , for example a back plate, the at least two electrodes, an air gap 340 and a membrane 330 having. The second electrode 352 the backplate 350 is applied to an actuation potential, and the first electrode 351 is placed on a measuring potential. The membrane 330 is grounded. The two electrodes are isolated from each other. For example, the back plate 350 the structured electrode and an insulation support 355 exhibit. The insulation carrier 355 can the membrane 330 facing or from the membrane 330 be averted. The tuning or switching voltage does not affect the sensitivity of the MEMS structure.

Die einstellbare Ventilationsöffnung 338 ist bei einer niedrigen Betätigungsspannung (AUS-Position) geschlossen und bei einer hohen Betätigungsspannung (EIN-Position) offen. Eine niedrige Betätigungsspannung führt zu einer niedrigen Eck- oder Schwellenfrequenz, und eine hohe Betätigungsspannung führt zu einer hohen Eck- oder Schwellenfrequenz. Die Messvorspannung ist von der Betätigungsspannung unabhängig und kann konstant gehalten oder unabhängig verringert oder erhöht werden.The adjustable ventilation opening 338 is closed with a low actuation voltage (OFF position) and open with a high actuation voltage (ON position). A low actuation voltage results in a low corner or threshold frequency and a high actuation voltage results in a high corner or threshold frequency. The measuring preload is independent of the actuation voltage and can be kept constant or independently reduced or increased.

Die Ausführungsform aus 3c zeigt eine Konfiguration einer Betätigungsspannung (Abstimmungs- oder Schaltspannung), wobei die Betätigungsspannung mit der Messvorspannung identisch ist. Die MEMS-Struktur weist eine einzige Elektrode in der Rückplatte 350, einen Luftspalt 340 und eine Membran 330 auf. Die einstellbare Ventilationsöffnung 338 ist bei einer hohen Betätigungsspannung (EIN-Position) geschlossen und bei einer niedrigen Betätigungsspannung (AUS-Position) offen. Der bewegliche Abschnitt 337 der einstellbaren Ventilationsöffnung 338 berührt die Rückplatte 350, wenn er aktiviert ist, und er ist in einer Ebene mit dem Rest der Membran, wenn er nicht aktiviert ist. Eine niedrige Betätigungsspannung führt zu einer hohen Eck- oder Schwellenfrequenz und einer niedrigen Empfindlichkeit der MEMS-Struktur, und eine hohe Betätigungsspannung führt zu einer niedrigen Eck- oder Schwellenfrequenz und einer hohen Empfindlichkeit der MEMS-Struktur. Die Rückplatte 350 weist Ventilationsöffnungen 357 auf, und der bewegliche Abschnitt 337 der einstellbaren Ventilationsöffnung 338 weist Ventilationsöffnungen 336 auf. Die Ventilationsöffnungen 336 im beweglichen Abschnitt 337 der einstellbaren Ventilationsöffnung 338 sind in einer EIN-Position (oder aktivierten Position) geschlossen. Es gibt einen kleineren Ventilationsweg durch die einstellbare Ventilationsöffnung 338, wenn sich die einstellbare Ventilationsöffnung in der EIN-Position (oder aktivierten Position) befindet.The embodiment from 3c Fig. 13 shows a configuration of an actuation voltage (tuning or switching voltage), the actuation voltage being identical to the measurement bias. The MEMS structure has a single electrode in the backplate 350 , an air gap 340 and a membrane 330 on. The adjustable ventilation opening 338 is closed with a high actuation voltage (ON position) and open with a low actuation voltage (OFF position). The moving section 337 the adjustable ventilation opening 338 touches the back plate 350 when activated and level with the rest of the membrane when not activated. A low actuation voltage results in a high corner or threshold frequency and a low one Sensitivity of the MEMS structure, and a high actuation voltage leads to a low corner or threshold frequency and a high sensitivity of the MEMS structure. The back plate 350 has ventilation openings 357 on, and the movable section 337 the adjustable ventilation opening 338 has ventilation openings 336 on. The ventilation openings 336 in the moving section 337 the adjustable ventilation opening 338 are closed in an ON (or activated) position. There is a smaller ventilation path through the adjustable ventilation opening 338 when the adjustable ventilation hole is in the ON (or activated) position.

Die Ausführungsform aus 3d zeigt die Betätigungsspannung (Abstimmungs- oder Schaltspannung), wobei die Betätigungsspannung von der Messvorspannung unabhängig ist. Die MEMS-Struktur weist eine strukturierte Rückplatte 350 auf, wobei die Rückplatte beispielsweise eine erste Elektrode 351 und eine zweite Elektrode 352, einen Luftspalt 340 und eine Membran 330 aufweisen kann. Alternativ kann die strukturierte Rückplatte 350 mehr als zwei Elektroden aufweisen. Die zweite Elektrode 352 der Rückplatte 350 ist auf ein Betätigungspotential gelegt, und die erste Elektrode 351 ist auf ein Messpotential gelegt. Die Membran 330 ist auf Masse gelegt. Die erste Elektrode 351 und die zweite Elektrode 352 sind voneinander isoliert. Beispielsweise kann die Rückplatte 350 die strukturierte Elektrode und einen Isolationsträger 355 aufweisen. Der Isolationsträger 355 kann der Membran 330 zugewandt sein oder von der Membran 330 abgewendet sein. Die Abstimmungs- oder Schaltspannung beeinflusst die Empfindlichkeit der MEMS-Struktur nicht.The embodiment from 3d shows the actuation voltage (tuning or switching voltage), whereby the actuation voltage is independent of the measuring bias voltage. The MEMS structure has a structured back plate 350 on, with the backplate, for example, a first electrode 351 and a second electrode 352 , an air gap 340 and a membrane 330 may have. Alternatively, the textured backplate 350 have more than two electrodes. The second electrode 352 the backplate 350 is applied to an actuation potential, and the first electrode 351 is placed on a measuring potential. The membrane 330 is grounded. The first electrode 351 and the second electrode 352 are isolated from each other. For example, the back plate 350 the structured electrode and an insulation support 355 exhibit. The insulation carrier 355 can the membrane 330 facing or from the membrane 330 be averted. The tuning or switching voltage does not affect the sensitivity of the MEMS structure.

Die einstellbare Ventilationsöffnung ist bei einer hohen Betätigungsspannung (EIN-Position) geschlossen und bei einer niedrigen Betätigungsspannung (AUS-Position) offen. Eine niedrige Betätigungsspannung (AUS-Position) führt zu einer hohen Eck- oder Schwellenfrequenz, und eine hohe Betätigungsspannung (EIN-Position) führt zu einer niedrigen Eck- oder Schwellenfrequenz. Die Messvorspannung ist von der Betätigungsspannung unabhängig und kann konstant gehalten oder unabhängig verringert oder erhöht werden.The adjustable ventilation opening is closed with a high actuation voltage (ON position) and open with a low actuation voltage (OFF position). A low actuation voltage (OFF position) results in a high corner or threshold frequency, and a high actuation voltage (ON position) results in a low corner or threshold frequency. The measuring preload is independent of the actuation voltage and can be kept constant or independently reduced or increased.

Die Rückplatte 350 weist Ventilationsöffnungen 357 auf, und der bewegliche Abschnitt 337 der einstellbaren Ventilationsöffnung 338 weist auch Ventilationsöffnungen 336 auf. Die Ventilationsöffnungen 336 in der einstellbaren Ventilationsöffnung 338 sind in der EIN-Position geschlossen. Es gibt einen kleineren Ventilationsweg durch die Ventilationsöffnungen 357 der Rückplatte 338 und die Ventilationsöffnungen 336 der einstellbaren Ventilationsöffnung 338, wenn die einstellbare Ventilationsöffnung 338 offen ist. Es gibt einen Ventilationsweg durch die Ventilationsöffnungen 357 der Rückplatte 350 und die Ventilationsöffnungen 336 der einstellbaren Ventilationsöffnung 338, wenn die einstellbare Ventilationsöffnung 338 geschlossen oder in einer AUS-Position ist.The back plate 350 has ventilation openings 357 on, and the movable section 337 the adjustable ventilation opening 338 also has ventilation openings 336 on. The ventilation openings 336 in the adjustable ventilation opening 338 are closed in the ON position. There is a smaller ventilation path through the ventilation openings 357 the backplate 338 and the ventilation openings 336 the adjustable ventilation opening 338 when the adjustable ventilation opening 338 is open. There is a ventilation path through the ventilation openings 357 the backplate 350 and the ventilation openings 336 the adjustable ventilation opening 338 when the adjustable ventilation opening 338 closed or in an OFF position.

Die Ausführungsform aus 4a zeigt eine Schnittansicht einer MEMS-Struktur 400. Die MEMS-Struktur weist ein Substrat 410 auf. Das Substrat 410 weist Silicium oder andere Halbleitermaterialien auf. Alternativ weist das Substrat 410 Verbindungshalbleiter, wie beispielsweise GaAs, InP, Si/Ge oder SiC, auf. Das Substrat 410 kann einkristallines Silicium, amorphes Silicium oder polykristallines Silicium (Polysilicium) aufweisen. Das Substrat 410 kann aktive Komponenten, wie Transistoren, Dioden, Kondensatoren, Verstärker, Filter oder andere elektrische Vorrichtungen, oder eine integrierte Schaltung aufweisen. Die MEMS-Struktur 400 kann eine alleinstehende Vorrichtung sein, oder sie kann mit einem IC in einen einzelnen Chip integriert sein.The embodiment from 4a Figure 11 shows a cross-sectional view of a MEMS structure 400 . The MEMS structure has a substrate 410 on. The substrate 410 comprises silicon or other semiconductor materials. Alternatively, the substrate 410 Compound semiconductors such as GaAs, InP, Si / Ge or SiC. The substrate 410 may comprise monocrystalline silicon, amorphous silicon or polycrystalline silicon (polysilicon). The substrate 410 may include active components such as transistors, diodes, capacitors, amplifiers, filters, or other electrical devices, or an integrated circuit. The MEMS structure 400 can be a stand-alone device, or it can be integrated with an IC into a single chip.

Die MEMS-Struktur 400 weist ferner eine erste Isolierschicht oder ein erstes Abstandselement 420 über dem Substrat 410 auf. Die Isolierschicht 420 kann ein isolierendes Material, wie Siliciumdioxid, Siliciumnitrid oder Kombinationen davon aufweisen.The MEMS structure 400 further comprises a first insulating layer or a first spacer element 420 above the substrate 410 on. The insulating layer 420 may comprise an insulating material such as silicon dioxide, silicon nitride, or combinations thereof.

Die MEMS-Struktur 400 weist ferner eine Membran 430 auf. Die Membran 430 kann eine kreisförmige Membran oder eine quadratische Membran sein. Alternativ kann die Membran 430 andere geometrische Formen aufweisen. Die Membran 430 kann ein leitendes Material, wie Polysilicium, dotiertes Polysilicium oder ein Metall, aufweisen. Die Membran 430 ist oberhalb der Isolierschicht 420 angeordnet. Die Membran 430 ist in einem Gebiet in der Nähe des Rands des Substrats 410 physikalisch mit dem Substrat 410 verbunden.The MEMS structure 400 also has a membrane 430 on. The membrane 430 can be a circular membrane or a square membrane. Alternatively, the membrane 430 have other geometric shapes. The membrane 430 may comprise a conductive material such as polysilicon, doped polysilicon, or a metal. The membrane 430 is above the insulating layer 420 arranged. The membrane 430 is in an area near the edge of the substrate 410 physically with the substrate 410 connected.

Überdies weist die MEMS-Struktur 400 eine zweite Isolierschicht oder ein zweites Abstandselement 440 über einem Abschnitt der Membran 430 auf. Die zweite Isolierschicht 440 kann ein isolierendes Material, wie Siliciumdioxid, Siliciumnitrid oder Kombinationen davon aufweisen.Moreover, the MEMS structure has 400 a second insulating layer or a second spacer element 440 over a section of the membrane 430 on. The second layer of insulation 440 may comprise an insulating material such as silicon dioxide, silicon nitride, or combinations thereof.

Eine Rückplatte 450 ist über der zweiten Isolierschicht oder dem Abstandselement 440 angeordnet. Die Rückplatte 450 kann ein leitendes Material, wie Polysilicium, dotiertes Polysilicium oder ein Metall, beispielsweise Aluminium, aufweisen. Überdies kann die Rückplatte 450 einen isolierenden Träger oder Isolierschichtgebiete aufweisen. Der isolierende Träger kann zur Membran 430 hin oder von dieser fort angeordnet sein. Das Isolierschichtmaterial kann Siliciumoxid, Siliciumnitrid oder Kombinationen davon sein. Die Rückplatte 450 kann perforiert sein.A back plate 450 is over the second insulating layer or spacer 440 arranged. The back plate 450 may comprise a conductive material such as polysilicon, doped polysilicon, or a metal such as aluminum. In addition, the back plate 450 have an insulating carrier or insulating layer regions. The insulating support can be attached to the membrane 430 be arranged towards or away from this. The insulating layer material can be silicon oxide, silicon nitride, or combinations thereof. The back plate 450 can be perforated.

Die Membran 430 kann mindestens eine einstellbare Ventilationsöffnung 460 aufweisen, wie vorstehend beschrieben wurde. Die einstellbaren Ventilationsöffnungen 460 können einen beweglichen Abschnitt 465 aufweisen. Gemäß einer Ausführungsform befinden sich die einstellbaren Ventilationsöffnungen 460 in einem Gebiet in der Nähe des Rands des Substrats 410. Beispielsweise können sich die einstellbaren Ventilationsöffnungen 460 in den äußeren 20 % des Radius der Membran 430 oder den äußeren 20 % des Abstands von einem Zentrumspunkt zu einer Kante eines Quadrats oder eines Rechtecks der Membran 430 befinden. Insbesondere können sich die einstellbaren Ventilationsöffnungen 460 nicht in einem zentralen Gebiet der Membran 430 befinden. Beispielsweise können sich die einstellbaren Ventilationsöffnungen 460 nicht in den inneren 80 % des Radius oder des Abstands befinden. Die einstellbaren Ventilationsöffnungen 460 können sich in äquidistanten Abständen voneinander entlang einer Peripherie der Membran 430 befinden.The membrane 430 can have at least one adjustable ventilation opening 460 as described above. The adjustable ventilation openings 460 can have a moving section 465 exhibit. According to one embodiment, the adjustable ventilation openings are located 460 in an area near the edge of the substrate 410 . For example, the adjustable ventilation openings 460 in the outer 20% of the radius of the membrane 430 or the outer 20% of the distance from a center point to an edge of a square or rectangle of the membrane 430 are located. In particular, the adjustable ventilation openings 460 not in a central area of the membrane 430 are located. For example, the adjustable ventilation openings 460 not in the inner 80% of the radius or distance. The adjustable ventilation openings 460 can be equidistant from one another along a periphery of the membrane 430 are located.

Die Ausführungsform aus 4a ist so ausgelegt, dass sich die einstellbaren Ventilationsöffnungen 460 zur Rückplatte 450 hin öffnen. Die Membran 430 und die Rückplatte 450 können beliebige der in den 2a - 2d und 3a - 3d beschriebenen Konfigurationen aufweisen. Die Rückplatte 450 ist auf eine Messspannung Vsense und eine Betätigungsspannung Vp (die Messspannung und die Betätigungsspannung können gleich oder verschieden sein, wie vorstehend beschrieben) gelegt, und die Membran 430 ist auf Masse gelegt, oder umgekehrt.The embodiment from 4a is designed so that the adjustable ventilation openings 460 to the backplate 450 open to. The membrane 430 and the back plate 450 can use any of the 2a - 2d and 3a - 3d have described configurations. The back plate 450 is applied to a measurement voltage V sense and an actuation voltage V p (the measurement voltage and the actuation voltage can be the same or different, as described above), and the membrane 430 is grounded, or vice versa.

Die MEMS-Struktur 400 der Ausführungsform aus 4b zeigt eine ähnliche Struktur wie die Ausführungsform in 4a. Die Konfiguration ist jedoch verschieden, beispielsweise ist der bewegliche Abschnitt 465 der einstellbaren Ventilationsöffnung 460 zum Substrat 410 hin gezogen. Die Rückplatte ist auf eine Messspannung Vsense gelegt, das Substrat ist auf die Betätigungsspannung Vp gelegt, und die Membran ist auf Masse gelegt. Bei dieser Konfiguration der MEMS-Struktur 400 ist die Betätigungsspannung (Abstimmungs- oder Schaltspannung) unabhängig von der Messspannung.The MEMS structure 400 the embodiment 4b FIG. 13 shows a similar structure to the embodiment in FIG 4a . However, the configuration is different, for example, the movable section is 465 the adjustable ventilation opening 460 to the substrate 410 pulled there. The backplate is connected to a measurement voltage V sense , the substrate is connected to the actuation voltage V p , and the membrane is connected to ground. With this configuration of the MEMS structure 400 the actuation voltage (tuning or switching voltage) is independent of the measuring voltage.

Die Ausführungsform aus 5a zeigt eine Schnittansicht, und 5b zeigt eine Draufsicht einer MEMS-Struktur 500 mit einer Membran 530, die sich über einem Abschnitt eines Substrats 510 und außerhalb eines Messgebiets 533 erstreckt. Die MEMS-Struktur 500 umfasst ein Substrat 510, ein Verbindungsgebiet 520, eine Membran 530 und eine Rückplatte 540, welche ähnliche Materialien aufweisen wie sie mit Bezug auf die Ausführungsform in 4a beschrieben wurden. Die Membran 530 weist ein Messgebiet 533 und ein Abstimmungsgebiet 536 auf. Das Messgebiet 533 befindet sich zwischen den entgegengesetzten Rändern des Substrats 510 oder zwischen den entgegengesetzten Verbindungsgebieten 520. Das Abstimmungsgebiet 536 erstreckt sich über einem Abschnitt des Substrats 510 und befindet sich außerhalb des Messgebiets 533. Das Messgebiet 533 kann sich auf einer ersten Seite des Verbindungsgebiets 520 befinden, und das Abstimmungsgebiet 536 kann sich auf einer zweiten Seite des Verbindungsgebiets 520 befinden. Eine Aussparung 515 (Unterätzung) ist zwischen der Membran 530 und dem Substrat 510 im Abstimmungsgebiet 536 ausgebildet. Die Rückplatte 540 liegt nur über dem Messgebiet 533, jedoch nicht über dem Abstimmungsgebiet 536 der Membran 530. Die Rückplatte 540 kann perforiert sein. Die Rückplatte 540 ist auf eine Vorspannung Vsense gelegt, das Substrat 510 ist auf eine Abstimmungsspannung Vp gelegt, und die Membran ist auf Masse gelegt. Bei dieser Konfiguration der MEMS-Struktur 500 ist die Abstimmungsspannung unabhängig von der Messspannung.The embodiment from 5a shows a sectional view, and 5b Figure 11 shows a top view of a MEMS structure 500 with a membrane 530 extending over a section of a substrate 510 and outside a measurement area 533 extends. The MEMS structure 500 comprises a substrate 510 , a connecting area 520 , a membrane 530 and a back plate 540 , which have materials similar to those with respect to the embodiment in FIG 4a have been described. The membrane 530 indicates a measurement area 533 and a voting area 536 on. The measurement area 533 is located between the opposite edges of the substrate 510 or between the opposite connecting areas 520 . The voting area 536 extends over a portion of the substrate 510 and is located outside the measurement area 533 . The measurement area 533 can be on a first page of the connection area 520 and the voting area 536 can be on a second side of the connection area 520 are located. A recess 515 (Undercut) is between the membrane 530 and the substrate 510 in the voting area 536 educated. The back plate 540 is only above the measurement area 533 but not above the voting area 536 the membrane 530 . The back plate 540 can be perforated. The back plate 540 is applied to a bias voltage V sense , the substrate 510 is connected to a tuning voltage V p and the diaphragm is connected to ground. With this configuration of the MEMS structure 500 the tuning voltage is independent of the measurement voltage.

Das Abstimmungsgebiet 536 der Membran 530 weist mindestens eine einstellbare Ventilationsöffnung 538 auf, die in einer nicht betätigten Position (AUS-Position) einen Ventilationsweg bereitstellt und in einer betätigten Position (EIN-Position) keinen Ventilationsweg bereitstellt. Die nicht betätigte oder offene Position (AUS-Position) ist eine Position, bei der die einstellbaren Ventilationsöffnungen 538 in derselben Ebene wie die Membran 530 im Messgebiet 533 in ihrer Ruheposition liegen. Die betätigte oder geschlossene Position (EIN-Position) ist eine Position, bei der die einstellbaren Ventilationsöffnungen 538 gegen das Substrat 510 gedrückt sind und der Ventilationsweg blockiert ist. Zwischenpositionen können durch Ziehen der einstellbaren Ventilationsöffnungen 538 zum Substrat 510 hin eingestellt werden, wobei die einstellbaren Ventilationsöffnungen 538 jedoch nicht gegen das Substrat 510 gedrückt sind. Es sei bemerkt, dass das Messgebiet 533 einstellbare Ventilationsöffnungen 538 aufweisen kann oder dass dies nicht der Fall sein kann.The voting area 536 the membrane 530 has at least one adjustable ventilation opening 538 which provides a ventilation path in a non-actuated position (OFF position) and does not provide a ventilation path in an actuated position (ON position). The inoperative or open position (OFF position) is a position in which the adjustable ventilation holes 538 in the same plane as the membrane 530 in the measurement area 533 lie in their resting position. The actuated or closed position (ON position) is a position in which the adjustable ventilation holes 538 against the substrate 510 are pressed and the ventilation path is blocked. Intermediate positions can be adjusted by pulling the adjustable ventilation holes 538 to the substrate 510 can be adjusted with the adjustable ventilation openings 538 but not against the substrate 510 are pressed. It should be noted that the measurement area 533 adjustable ventilation openings 538 may or that this may not be the case.

Die Ausführungsform aus den 6a und 6b zeigt eine Schnittansicht einer MEMS-Struktur 600 mit einer Membran 630, die sich über einen Abschnitt eines Substrats 610 außerhalb eines Messgebiets 633 erstreckt. Die MEMS-Struktur 600 umfasst ein Substrat 610, ein Verbindungsgebiet 620, eine Membran 630 und eine Rückplatte 640, welche ähnliche Materialien aufweisen wie sie mit Bezug auf die Ausführungsform in 4a beschrieben wurden. Die Membran 630 weist ein Messgebiet 633 und ein Abstimmungsgebiet 636 auf. Das Messgebiet 633 befindet sich zwischen den entgegengesetzten Rändern des Substrats 610 oder zwischen den entgegengesetzten Verbindungsgebieten 620. Das Abstimmungsgebiet 636 erstreckt sich über einem Abschnitt des Substrats 610 und befindet sich außerhalb des Messgebiets 633. Das Messgebiet 633 kann sich auf einer ersten Seite des Verbindungsgebiets 620 befinden, und das Abstimmungsgebiet 636 kann sich auf einer zweiten Seite des Verbindungsgebiets 620 befinden. Eine Aussparung 615 ist zwischen der Membran 630 und dem Substrat 610 im Abstimmungsgebiet 636 ausgebildet.The embodiment from the 6a and 6b Figure 11 shows a cross-sectional view of a MEMS structure 600 with a membrane 630 extending over a section of a substrate 610 outside a measurement area 633 extends. The MEMS structure 600 comprises a substrate 610 , a connecting area 620 , a membrane 630 and a back plate 640 , which have materials similar to those with respect to the embodiment in FIG 4a have been described. The membrane 630 indicates a measurement area 633 and a voting area 636 on. The measurement area 633 is located between the opposite edges of the substrate 610 or between the opposite connecting areas 620 . The voting area 636 extends over a portion of the substrate 610 and is located outside the measurement area 633 . The measurement area 633 can be on a first page of the connection area 620 and the voting area 636 can be on a second side of the connection area 620 are located. A recess 615 is between the membrane 630 and the substrate 610 in the voting area 636 educated.

Die Rückplatte 640 liegt über dem Messgebiet 633 und dem Abstimmungsgebiet 636 der Membran 630. Die Rückplatte 640 kann im Messgebiet 633 und im Abstimmungsgebiet perforiert sein. Alternativ kann die Rückplatte 640 im Messgebiet 633, jedoch nicht im Abstimmungsgebiet 636, perforiert sein. Die Rückplatte 640 weist eine erste Elektrode 641 und eine zweite Elektrode 642 auf. Alternativ weist die Rückplatte 640 mehr als zwei Elektroden auf. Die erste Elektrode 641 ist von der zweiten Elektrode 642 isoliert. Die erste Elektrode 641 ist im Messgebiet 633 angeordnet, und die zweite Elektrode 642 ist im Abstimmungsgebiet 636 angeordnet. Die erste Elektrode 641 ist auf eine Vorspannung Vsense gelegt, und die zweite Elektrode 642 ist auf die Abstimmungsspannung Vp gelegt. Die Membran 630 ist auf Masse gelegt. Bei dieser Konfiguration der MEMS-Struktur 600 ist die Abstimmungsspannung unabhängig von der Messspannung.The back plate 640 lies above the measurement area 633 and the voting area 636 the membrane 630 . The back plate 640 can be in the measurement area 633 and be perforated in the voting area. Alternatively, the back plate 640 in the measurement area 633 , but not in the voting area 636 , be perforated. The back plate 640 has a first electrode 641 and a second electrode 642 on. Alternatively, the back plate 640 more than two electrodes. The first electrode 641 is from the second electrode 642 isolated. The first electrode 641 is in the measurement area 633 arranged, and the second electrode 642 is in the voting area 636 arranged. The first electrode 641 is applied to a bias voltage V sense , and the second electrode 642 is applied to the tuning voltage V p . The membrane 630 is grounded. With this configuration of the MEMS structure 600 the tuning voltage is independent of the measurement voltage.

Das Abstimmungsgebiet 636 der Membran 630 weist eine oder mehrere einstellbare Ventilationsöffnungen 638 auf, welche in einer nicht betätigten Position (AUS-Position) in 6a einen Ventilationsweg bereitstellen und in einer betätigten Position (EIN-Position) in 6b keinen Ventilationsweg bereitstellen. Die offene Position oder nicht betätigte Position (AUS-Position) ist eine Position, bei der sich die einstellbaren Ventilationsöffnungen 638 in derselben Ebene befinden wie die Membran 630 im Messgebiet 633 in ihrer Ruheposition. Die geschlossene Position oder betätigte Position (EIN-Position) ist eine Position, bei der die einstellbaren Ventilationsöffnungen 638 gegen die Rückplatte 640 gedrückt sind und der Ventilationsweg blockiert ist. Die MEMS-Struktur 600 stellt einen Ventilationsweg und eine hohe Eckfrequenz bereit, wenn sie sich nicht in einer betätigten Position (AUS-Position) befindet. Die MEMS-Struktur 600 stellt einen geschlossenen Ventilationsweg und eine niedrige Eckfrequenz bereit, wenn sie sich in einer betätigten Position (EIN-Position) befindet. Zwischenpositionen können durch Ziehen der einstellbaren Ventilationsöffnungen 638 zur Rückplatte 640, wobei die einstellbaren Ventilationsöffnungen 638 jedoch nicht gegen die Rückplatte 640 gedrückt sind, festgelegt werden. Es sei bemerkt, dass das Messgebiet 633 einstellbare Ventilationsöffnungen 638 aufweisen kann oder dass dies nicht der Fall sein kann.The voting area 636 the membrane 630 has one or more adjustable ventilation openings 638 which in a non-actuated position (OFF position) in 6a provide a ventilation path and in an actuated position (ON position) in 6b do not provide a ventilation path. The open position or inoperative position (OFF position) is a position in which the adjustable ventilation holes are 638 are in the same plane as the membrane 630 in the measurement area 633 in their resting position. The closed position or actuated position (ON position) is a position at which the adjustable ventilation holes 638 against the backplate 640 are pressed and the ventilation path is blocked. The MEMS structure 600 provides a ventilation path and high corner frequency when not in an actuated (OFF) position. The MEMS structure 600 provides a closed ventilation path and low corner frequency when in an actuated (ON) position. Intermediate positions can be adjusted by pulling the adjustable ventilation holes 638 to the backplate 640 , with the adjustable ventilation openings 638 but not against the backplate 640 are pressed. It should be noted that the measurement area 633 adjustable ventilation openings 638 may or that this may not be the case.

Die Rückplatte 640 weist Ventilationsöffnungen 639 auf, und die Membran 630 weist im Abstimmungsgebiet 636 einstellbare Ventilationsöffnungen 638 auf. Gemäß einer Ausführungsform sind die Ventilationsöffnungen 639 und die einstellbaren Ventilationsöffnungen 638 umgekehrt zueinander ausgerichtet.The back plate 640 has ventilation openings 639 on, and the membrane 630 points in the voting area 636 adjustable ventilation openings 638 on. According to one embodiment, the ventilation openings are 639 and the adjustable ventilation openings 638 oriented in reverse to each other.

Die Ausführungsform aus den 7a und 7b zeigt eine Schnittansicht, und 7c zeigt eine Draufsicht einer MEMS-Struktur 700 mit einer Membran 730, die sich über einem Abschnitt eines Substrats 710 und außerhalb eines Messgebiets 733 erstreckt. Die MEMS-Struktur 700 umfasst ein Substrat 710, ein Verbindungsgebiet 720, eine Membran 730 und eine Rückplatte 740, welche ähnliche Materialien wie die mit Bezug auf die Ausführungsform aus 4a beschriebenen aufweisen. Die Rückplatte 740 kann eine Messrückplatte (beispielsweise kreisförmig oder rechteckig) 741 und eine Rückplattenbrücke 742 aufweisen.The embodiment from the 7a and 7b shows a sectional view, and 7c Figure 11 shows a top view of a MEMS structure 700 with a membrane 730 extending over a section of a substrate 710 and outside a measurement area 733 extends. The MEMS structure 700 comprises a substrate 710 , a connecting area 720 , a membrane 730 and a back plate 740 which are similar materials to those relating to the embodiment 4a have described. The back plate 740 may have a measurement backplate (e.g., circular or rectangular) 741 and a backplate bridge 742 exhibit.

Die Membran 730 weist ein Messgebiet 733 und ein Abstimmungsgebiet 736 auf. Das Messgebiet 733 befindet sich zwischen den entgegengesetzten Rändern des Substrats 710 oder zwischen den entgegengesetzten Verbindungsgebieten 720. Das Abstimmungsgebiet 736 erstreckt sich über einem Abschnitt des Substrats 710 und außerhalb des Messgebiets 733. Das Messgebiet 733 kann sich auf einer ersten Seite des Verbindungsgebiets 720 befinden, und das Abstimmungsgebiet 736 kann sich auf einer zweiten Seite des Verbindungsgebiets 720 befinden. Eine Aussparung 715 (Unterätzung) ist zwischen der Membran 730 und dem Substrat 710 im Abstimmungsgebiet 736 ausgebildet. Die Membran 730 weist eine durch einen Schlitz 735 ausgebildete einstellbare Ventilationsöffnung 738 auf. Der Schlitz 735 bildet einen beweglichen Abschnitt, wie in den 2a - 2c für die einstellbare Ventilationsöffnung 738 beschrieben wurde.The membrane 730 indicates a measurement area 733 and a voting area 736 on. The measurement area 733 is located between the opposite edges of the substrate 710 or between the opposite connecting areas 720 . The voting area 736 extends over a portion of the substrate 710 and outside the measurement area 733 . The measurement area 733 can be on a first page of the connection area 720 and the voting area 736 can be on a second side of the connection area 720 are located. A recess 715 (Undercut) is between the membrane 730 and the substrate 710 in the voting area 736 educated. The membrane 730 has one through a slot 735 trained adjustable ventilation opening 738 on. The slot 735 forms a movable section, as in the 2a - 2c for the adjustable ventilation opening 738 has been described.

Die Rückplatte 740 liegt über dem Messgebiet 733 und dem Abstimmungsgebiet 736 der Membran 730. Beispielsweise liegt die Messrückplatte 741 (die erste Elektrode) über dem Messgebiet 733 und liegt die Rückplattenbrücke 742 (die zweite Elektrode) über dem Abstimmungsgebiet 736. Alternativ weist die Rückplatte 740 mehr als zwei Elektroden auf. Die erste Elektrode 741 ist von der zweiten Elektrode 742 isoliert. Die erste Elektrode 741 ist auf eine Vorspannung Vsense gelegt, und die zweite Elektrode 742 ist auf eine Abstimmungsspannung Vp gelegt. Die Membran 730 ist auf Masse gelegt. Bei dieser Konfiguration der MEMS-Struktur 700 ist die Abstimmungsspannung unabhängig von der Messspannung. Die Rückplatte 740 kann im Messgebiet 733 und im Abstimmungsgebiet 736 perforiert sein. Alternativ kann die Rückplatte 740 im Messgebiet 733, jedoch nicht im Abstimmungsgebiet 736, perforiert sein. Die Rückplattenbrücke 742 weist Ventilationsöffnungen 749 auf.The back plate 740 lies above the measurement area 733 and the voting area 736 the membrane 730 . For example, the measuring back plate lies 741 (the first electrode) over the measurement area 733 and lies the backplate bridge 742 (the second electrode) over the tuning area 736 . Alternatively, the back plate 740 more than two electrodes. The first electrode 741 is from the second electrode 742 isolated. The first electrode 741 is applied to a bias voltage V sense , and the second electrode 742 is applied to a tuning voltage V p . The membrane 730 is grounded. With this configuration of the MEMS structure 700 the tuning voltage is independent of the measurement voltage. The back plate 740 can be in the measurement area 733 and in the voting area 736 be perforated. Alternatively, the back plate 740 in the measurement area 733 , but not in the voting area 736 , be perforated. The backplate bridge 742 has ventilation openings 749 on.

Das Abstimmungsgebiet 736 der Membran 730 weist eine oder mehrere einstellbare Ventilationsöffnungen 738 auf, welche in einer betätigten Position (EIN-Position) in 7b einen Ventilationsweg bereitstellen und in einer nicht betätigten Position (AUS-Position) in 7a einen kleineren Ventilationsweg bereitstellen. Die geschlossene oder nicht betätigte Position (AUS-Position) ist eine Position, bei der die einstellbaren Ventilationsöffnungen 738 in derselben Ebene liegen wie die Membran 730 im Messgebiet 733 in ihrer Ruheposition. Die offene oder betätigte Position (EIN-Position) ist eine Position, bei der die einstellbaren Ventilationsöffnungen 738 gegen die Rückplatte 740 gedrückt sind und der Ventilationsweg offen ist. Die MEMS-Struktur 700 stellt einen Ventilationsweg und eine höhere Eckfrequenz bereit, wenn sie sich in einer betätigten Position (EIN-Position) befindet. Die MEMS-Struktur 700 stellt einen geschlossenen Ventilationsweg und eine niedrige Eckfrequenz bereit, wenn sie sich in einer nicht betätigten Position (AUS-Position) befindet. Zwischenpositionen können durch Ziehen der einstellbaren Ventilationsöffnungen 738 zur Rückplatte 740 hin, wobei die einstellbaren Ventilationsöffnungen 738 jedoch nicht gegen die Rückplatte 740 gedrückt werden, festgelegt werden. Es sei bemerkt, dass das Messgebiet 733 einstellbare Ventilationsöffnungen 738 aufweisen kann oder dass dies nicht der Fall sein kann.The voting area 736 the membrane 730 has one or more adjustable ventilation openings 738 which in an actuated position (ON position) in 7b provide a ventilation path and in a non-actuated position (OFF position) in 7a provide a smaller ventilation path. The closed or non-operated position (OFF position) is a position in which the adjustable ventilation holes 738 lie in the same plane as the membrane 730 in the measurement area 733 in their resting position. The open or operated position (ON position) is a position in which the adjustable ventilation holes 738 against the backplate 740 are pressed and the ventilation path is open. The MEMS structure 700 provides a ventilation path and higher corner frequency when in an actuated (ON) position. The MEMS structure 700 provides a closed ventilation path and a low corner frequency when in a non-actuated (OFF) position. Intermediate positions can be adjusted by pulling the adjustable ventilation holes 738 to the backplate 740 down, with the adjustable ventilation openings 738 but not against the backplate 740 be pressed. It should be noted that the measurement area 733 adjustable ventilation openings 738 may or that this may not be the case.

8a zeigt eine Ausführungsform zum Betreiben einer MEMS-Struktur. In einem ersten Schritt 810 wird ein akustisches Signal durch Bewegen einer Membran in Bezug auf eine Rückplatte gemessen. Die einstellbare Ventilationsöffnung befindet sich in einer geschlossenen Position. In einem nächsten Schritt 812 wird ein Hochenergiesignal erfasst. Die einstellbare Ventilationsöffnung wird bei 814 aus einer geschlossenen Position in eine offene Position bewegt. Die offene Position kann eine vollständig offene Position oder eine teilweise offene Position sein. 8a Figure 3 shows one embodiment for operating a MEMS structure. In a first step 810 an acoustic signal is measured by moving a membrane in relation to a backplate. The adjustable ventilation opening is in a closed position. In a next step 812 a high energy signal is detected. The adjustable ventilation opening is at 814 moved from a closed position to an open position. The open position can be a fully open position or a partially open position.

8b zeigt eine Ausführungsform zum Betreiben einer MEMS-Struktur. In einem ersten Schritt 820 wird ein akustisches Signal durch Bewegen einer Membran in Bezug auf eine Rückplatte gemessen. Die einstellbare Ventilationsöffnung befindet sich in einer betätigten (EIN) geschlossenen Position. In einem nächsten Schritt 822 wird ein Hochenergiesignal erfasst. 8b Figure 3 shows one embodiment for operating a MEMS structure. In a first step 820 an acoustic signal is measured by moving a membrane in relation to a backplate. The adjustable ventilation opening is in an actuated (ON) closed position. In a next step 822 a high energy signal is detected.

Die einstellbare Ventilationsöffnung wird aus der betätigten (EIN) geschlossenen Position in eine nicht betätigte (AUS) offene Position 824 bewegt. Die offene Position kann eine vollständig offene Position oder eine teilweise offene Position sein.The adjustable ventilation opening changes from the actuated (ON) closed position to a non-actuated (OFF) open position 824 emotional. The open position can be a fully open position or a partially open position.

8c zeigt eine Ausführungsform zum Betreiben einer MEMS-Struktur. In einem ersten Schritt 830 befindet sich die MEMS-Struktur in einer ersten Anwendungseinstellung, in der akustische Signale durch Bewegen einer Membran in Bezug auf eine Rückplatte gemessen werden. Die einstellbare Ventilationsöffnung befindet sich in einer geschlossenen Position. In einem zweiten Schritt 832 befindet sich die MEMS-Struktur in einer zweiten Anwendungseinstellung, in der akustische Signale durch Bewegen einer Membran in Bezug auf eine Rückplatte gemessen werden. Die einstellbare Ventilationsöffnung wird aus einer geschlossenen Position in eine offene Position bewegt. Die offene Position kann eine vollständig offene Position oder eine teilweise offene Position sein. 8c Figure 3 shows one embodiment for operating a MEMS structure. In a first step 830 the MEMS structure is in a first application setting in which acoustic signals are measured by moving a membrane in relation to a backplate. The adjustable ventilation opening is in a closed position. In a second step 832 the MEMS structure is in a second application setting, in which acoustic signals are measured by moving a membrane in relation to a backplate. The adjustable ventilation opening is moved from a closed position to an open position. The open position can be a fully open position or a partially open position.

8d zeigt eine Ausführungsform zum Betreiben einer MEMS-Struktur. In einem ersten Schritt 840 befindet sich die MEMS-Struktur in einer ersten Anwendungseinstellung, in der akustische Signale durch Bewegen einer Membran in Bezug auf eine Rückplatte gemessen werden. Die einstellbare Ventilationsöffnung befindet sich in einer offenen Position. In einem zweiten Schritt 842 befindet sich die MEMS-Struktur in einer zweiten Anwendungseinstellung, in der akustische Signale durch Bewegen einer Membran in Bezug auf die Rückplatte gemessen werden. Die einstellbare Ventilationsöffnung wird aus einer offenen Position in eine geschlossene Position bewegt. Die geschlossene Position kann eine vollständig geschlossene Position oder eine teilweise geschlossene Position sein. 8d Figure 3 shows one embodiment for operating a MEMS structure. In a first step 840 the MEMS structure is in a first application setting in which acoustic signals are measured by moving a membrane in relation to a backplate. The adjustable ventilation opening is in an open position. In a second step 842 the MEMS structure is in a second application setting in which acoustic signals are measured by moving a membrane in relation to the backplate. The adjustable ventilation opening is moved from an open position to a closed position. The closed position can be a fully closed position or a partially closed position.

Eine weitere Ausführungsform betrifft eine passiv betätigte einstellbare Ventilationsöffnung. Die einstellbare Ventilationsöffnung ist passiv, weil sie keine Steuereingabe empfängt. Die einstellbare Ventilationsöffnung kann durch die auf sie wirkende Druckdifferenz mechanisch betätigt werden.Another embodiment relates to a passively actuated adjustable ventilation opening. The adjustable ventilation opening is passive because it does not receive any control input. The adjustable ventilation opening can be operated mechanically by the pressure difference acting on it.

Die 9a und 9b zeigen eine Ausführungsform einer MEMS-Struktur 900 mit einer passiv betätigten einstellbaren Ventilationsöffnung an der Membran. 9a zeigt einen Querschnitt der MEMS-Struktur 900, welche eine Membran 901, eine Rückplatte 902 und eine Ventilationsöffnung 903 aufweist. Die Rückplatte 902 ist mit Rückplattenperforationslöchern 912 perforiert. Die Rückplatte 902 und die Membran 901 sind durch einen Spaltabstand 904 getrennt. Der Spaltabstand kann von 0,5 µm bis 5 µm reichen. Gemäß einer Ausführungsform beträgt der Spaltabstand etwa 2 µm.The 9a and 9b show one embodiment of a MEMS structure 900 with a passively operated adjustable ventilation opening on the membrane. 9a Figure 10 shows a cross section of the MEMS structure 900 , which is a membrane 901 , a back plate 902 and a ventilation opening 903 having. The back plate 902 is with backplate perforation holes 912 perforated. The back plate 902 and the membrane 901 are through a gap distance 904 Cut. The gap distance can range from 0.5 µm to 5 µm. According to one embodiment, the gap distance is approximately 2 μm.

Gemäß dieser Ausführungsform befindet sich die Ventilationsöffnung 903 in der Membran 901. Wie nachstehend erörtert wird, sind auch andere Stellen möglich. Die Öffnung 903 ist aus einer flexiblen Struktur 913 gebildet, die dafür ausgelegt ist, auszulenken, wenn eine Kraft oder eine Druckdifferenz auf sie einwirkt. Wie für MEMS-Mikrofone typisch ist, trennt die Membran 901 einen ersten Raum 905, der durch einen Druck A gekennzeichnet ist, von einem zweiten Raum 906, der durch einen Druck B gekennzeichnet ist.According to this embodiment, the ventilation opening is located 903 in the membrane 901 . Other locations are also possible, as discussed below. The opening 903 is made of a flexible structure 913 formed, which is designed to deflect when a force or a pressure difference acts on it. As is typical of MEMS microphones, the membrane separates 901 a first room 905 , indicated by one print A, from a second room 906 , which is indicated by a print B.

Bei einem typischen Betrieb eines MEMS-Mikrofons bewirkt die Differenz zwischen den Drücken A und B, dass die Membran ausgelenkt wird. Die Auslenkung wird durch eine sich ändernde Spannung über die Membran 901 und die Rückplatte 902, die als Kondensatorplatten wirken, gemessen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bewirkt die Differenz zwischen den Drücken A und B in den Räumen 905 und 906, dass die flexible Struktur 913 mechanisch betätigt wird. Es ist keine Eingabe von einem Steuermechanismus erforderlich. Die flexible Struktur 913 kann durch eine mechanische Steifigkeit gekennzeichnet sein, welche bestimmt, welche Druckdifferenzen veränderliche Betätigungsniveaus hervorrufen.In typical operation of a MEMS microphone, the difference between pressures A and B causes the diaphragm to deflect. The deflection is caused by a changing voltage across the membrane 901 and the back plate 902 , which act as capacitor plates, measured. According to one embodiment of the invention, the difference between the pressures A and B causes in the spaces 905 and 906 that the flexible structure 913 is operated mechanically. No input from a control mechanism is required. The flexible structure 913 can be characterized by a mechanical rigidity which determines which pressure differentials cause variable actuation levels.

Ausführungsformen der flexiblen Struktur 913 können unterschiedliche mechanische Geometrien, Längen, Breiten, Dicken oder Materialien aufweisen, die alle dafür ausgelegt sind, Werte der mechanischen Steifigkeit auszuwählen. Zusätzlich beeinflusst die Geometrie der Ventilationsöffnung 903, einschließlich der Länge und der Breite der flexiblen Struktur 913, stark die Menge des durch die Öffnung fließenden Fluids. Die Menge des durch die Öffnung fließenden Fluids beeinflusst, wie schnell die Druckdifferenz zwischen den Räumen 905 und 906 verringert werden kann.Embodiments of the flexible structure 913 can have different mechanical geometries, lengths, widths, thicknesses or materials, all of which are designed to select values of mechanical stiffness. In addition, it influences the geometry of the ventilation opening 903 including the length and width of the flexible structure 913 , greatly the amount of fluid flowing through the opening. The amount of fluid flowing through the opening affects how quickly the pressure difference between the spaces 905 and 906 can be reduced.

9b zeigt eine Draufsicht einer Ausführungsform einer MEMS-Struktur 900, wobei sich die einstellbare Ventilationsöffnung 903 unterhalb (oder oberhalb) eines Rückplattenfensters 922 befindet. Das Rückplattenfenster 922 befindet sich, ähnlich der in den 1a und 1b dargestellten Ausführungsform, in der Nähe einer Außenkante der Rückplatte 902. 9b Figure 12 shows a top view of one embodiment of a MEMS structure 900 , with the adjustable ventilation opening 903 below (or above) a backplate window 922 is located. The back panel window 922 is located, similar to the one in the 1a and 1b illustrated embodiment, in the vicinity of an outer edge of the back plate 902 .

Mit Bezug auf Ausführungsformen der MEMS-Struktur mit passiv betätigten einstellbaren Ventilationsöffnungen können mindestens zwei spezielle Problemkategorien gelöst werden. Dabei handelt es sich um Probleme in Bezug auf niederfrequente Geräusche und Probleme in Bezug auf beschädigende Hochdruckereignisse. Feste Ventilationsöffnungen können eine Beschädigung einer Membran verhindern, verringern jedoch die Empfindlichkeit des Mikrofons durch Begrenzen der Bandbreite. Die passive einstellbare Ventilationsöffnung stellt eine höhere Bandbreite und einen besseren Schutz vor beschädigenden Hochdruckereignissen bereit. Das Verhalten der passiven einstellbaren Ventilationsöffnung in Bezug auf diese beiden Problemklassen kann in drei Fällen beschrieben werden.With respect to embodiments of the MEMS structure with passively actuated adjustable ventilation openings, at least two specific categories of problems can be solved. These are problems related to low frequency noise and problems related to high pressure damaging events. Fixed ventilation openings can prevent damage to a membrane, but reduce the sensitivity of the microphone by limiting the bandwidth. The passive adjustable ventilation opening provides higher bandwidth and better protection from damaging high pressure events. The behavior of the passive adjustable ventilation opening in relation to these two problem classes can be described in three cases.

Fall 1 betrifft ein Niederfrequenzsignal eines moderaten oder niedrigen Drucks (beispielsweise bis zu etwa 120 dB SPL). Wie zuvor beschrieben wurde, wirken Ventilationsschlitze mit einer äquivalenten Zeitkonstante als Hochpassfilter mit einer Eckfrequenz. Für Fall 1 stellen die nicht einstellbaren Ventilationsschlitze eine Eckfrequenz oberhalb der Niederfrequenzsignale bereit. Bei der passiven einstellbaren Ventilationsöffnung bewirkt der verhältnismäßig niedrige Druck der Signale im Fall 1 nicht, dass sich die Ventilationsöffnungen öffnen. Wiederum mit Bezug auf die Ausführungsform in 9a sei bemerkt, dass eine geringe Reduktion des Drucks zwischen Raum 905 und Raum 906 auftritt. Das Niederfrequenzsignal kann mit der vollen Bandbreite gemessen werden.Case 1 concerns a low frequency signal of moderate or low pressure (e.g. up to about 120 dB SPL). As previously described, ventilation slots with an equivalent time constant act as a high pass filter with a corner frequency. For case 1, the non-adjustable ventilation slots provide a corner frequency above the low frequency signals. With the passive adjustable ventilation opening, the relatively low pressure of the signals in case 1 does not cause the ventilation openings to open. Again with reference to the embodiment in FIG 9a it should be noted that a small reduction in pressure between space 905 and space 906 occurs. The low frequency signal can be measured with the full bandwidth.

Fall 2 betrifft niederfrequente Geräusche. Häufig können in typischen Situationen Signale eines verhältnismäßig hohen Drucks bei niedrigen Frequenzen angetroffen werden (beispielsweise Geräusche zwischen etwa 120 und 140 dB SPL mit Frequenzen unterhalb von etwa 100 Hz). Beispiele dieses Geräuschtyps können Windgeräusche bei einer Fahrt in einem Kabrioauto oder niederfrequente Musik beim Vorbeigehen an einer Stereoanlage sein. In diesen Fällen ist allerdings die gleichzeitige Erfassung höherfrequenter Signale (beispielsweise gewöhnlicher Sprache) durch ein MEMS-Mikrofon wünschenswert. In diesem Fall wird eine passive einstellbare Ventilationsöffnung selbständig durch das niederfrequente Hochdruckgeräusch eingestellt. Die hohe Druckdifferenz zwischen den Räumen 905 und 906 bewirkt ein Öffnen einer Ventilationsöffnung und ein Verringern der Druckdifferenz. Die höherfrequenten Niederdrucksignale erregen die Membran jedoch weiterhin und ermöglichen, dass das Signal durch das MEMS-Mikrofon mit einem verringerten Signal-Rausch-Verhältnis gemessen wird.Case 2 concerns low-frequency noise. Often, in typical situations, relatively high pressure signals may be encountered at low frequencies (e.g., sounds between about 120 and 140 dB SPL with frequencies below about 100 Hz). Examples of this type of noise include wind noise when driving a convertible car or low-frequency music when walking past a stereo system. In these cases, however, the simultaneous acquisition of higher-frequency signals (for example common speech) by a MEMS microphone is desirable. In this case, a passive adjustable ventilation opening is set automatically by the low-frequency high-pressure noise. The high pressure difference between the rooms 905 and 906 causes a ventilation opening to open and the pressure difference to decrease. However, the higher frequency, low pressure signals continue to excite the diaphragm and allow the signal to be measured by the MEMS microphone with a reduced signal-to-noise ratio.

Fall 3 betrifft beschädigende Signale eines extremen Überdrucks. Dies ist der Fall, wenn das Mikrofon fallen gelassen wird oder ein Weg zu der Membran mechanisch angeschlagen wird, wodurch bewirkt wird, dass sich ein großer Druckfluss der Membran nähert und gegen sie schlägt (beispielsweise wenn eine Person mit einem Finger gegen einen Mikrofoneingang klopft). Diese extremen Signale können bewirken, dass das Mikrofon ausfällt, indem sie das Reißen oder Brechen der Membran bewirken. Feste Ventilationslöcher können verwendet werden, um eine Membran vor einem extremen Überdruck zu schützen. Je größer jedoch die Löcher sind (und damit je besser der Schutz vor größeren Schocks ist), desto höher ist die Eckfrequenz des durch die Ventilationslöcher bewirkten Hochpassfilters. Auf diese Weise kommt ein besserer Schutz auf Kosten einer verringerten Bandbreite.Case 3 concerns damaging signals of extreme overpressure. This is the case when the microphone is dropped or a path to the diaphragm is mechanically struck, causing a large flow of pressure to approach the diaphragm and strike against it (for example, when a person taps a finger on a microphone inlet) . These extreme signals can cause the microphone to fail by causing the membrane to tear or break. Fixed ventilation holes can be used to protect a membrane from extreme overpressure. However, the larger the holes are (and thus the better the protection against larger shocks), the higher the corner frequency of the high-pass filter caused by the ventilation holes. This way, better protection comes at the expense of reduced bandwidth.

Für die passive einstellbare Ventilationsöffnung bewirken die extremen Überdruckereignisse von Fall 3, dass sich die Ventilationsöffnungen infolge der Druckdifferenz selbständig öffnen, um den Druck zwischen dem Raum 905 und dem Raum 906 zu verringern. Wie in Fall 1 gesehen, betätigen die Öffnungen nicht bei regulären Drucksignalen. Demgemäß ist das Mikrofon vor einer Beschädigung durch extreme Überdruckereignisse geschützt, behält jedoch die große Bandbreite, die erforderlich ist, um niederfrequente Signale zu erfassen. Es muss hervorgehoben werden, dass die passiven einstellbaren Ventilationsöffnungen die Lösung für die in den Fällen 1 bis 3 gesehenen Probleme ohne einen Steuermechanismus bereitstellen können.For the passive adjustable ventilation opening, the extreme overpressure events of case 3 cause the ventilation openings to open as a result the pressure difference will open automatically to the pressure between the space 905 and the room 906 to reduce. As seen in case 1, the ports do not operate on regular pressure signals. Accordingly, the microphone is protected from damage from extreme overpressure events, but retains the large bandwidth required to capture low frequency signals. It must be emphasized that the passive adjustable ventilation openings can provide the solution to the problems seen in cases 1 to 3 without a control mechanism.

Die passive Ventilationsöffnung (oder die passiven Ventilationsöffnungen) können die einzigen in der Membran bereitgestellten Öffnungen sein. Alternativ könnten auch feste Öffnungen (beispielsweise kleine Löcher) aufgenommen werden. Bei einer anderen Alternative kann eine betätigte Öffnung in Kombination mit der passiven Öffnung aufgenommen werden. Beispielsweise kann die betätigte Öffnung verwendet werden, um die Frequenzecke abzustimmen, während die passive Öffnung dafür ausgelegt ist, eine Beschädigung zu verhindern (beispielsweise Fall 3). Es ist auch zu verstehen, dass alle drei Typen in derselben Vorrichtung verwendet werden können.The passive ventilation opening (or the passive ventilation openings) can be the only openings provided in the membrane. Alternatively, fixed openings (for example small holes) could also be added. In another alternative, an actuated port can be included in combination with the passive port. For example, the actuated port can be used to tune the frequency corner, while the passive port is designed to prevent damage (e.g. case 3). It is also to be understood that all three types can be used in the same device.

Die 10a und 10b zeihen das mechanische Ansprechen einer Ausführungsform der Erfindung. 10a zeigt die Verschiebung einer Eckfrequenz 1001 bei einer Spitzenauslenkung 1002 einer passiven einstellbaren Ventilationsöffnung, wenn die Druckdifferenz über die Ventilationsöffnung zunimmt. Die Eckfrequenzverschiebung wurde bereits zuvor in 2e beschrieben.The 10a and 10b denote the mechanical response of an embodiment of the invention. 10a shows the shift of a corner frequency 1001 at a tip deflection 1002 a passive adjustable ventilation opening when the pressure difference across the ventilation opening increases. The cutoff frequency shift was previously shown in 2e described.

10b zeigt eine Ausführungsform einer passiven einstellbaren Ventilationsöffnung 1010, die aus einem Ausleger 1011 besteht. Der Ausleger 1011 ist bei einer durch eine Druckdifferenz zwischen einem Raum 1012 mit einem Druck A und einem Raum 1013 mit einem Druck B hervorgerufenen Auslenkung dargestellt. Gemäß der spezifischen Ausführungsform aus 10b könnte die Länge des Auslegers 1011 70 µm betragen und seine Breite 20 µm betragen. Gemäß anderen Ausführungsformen könnte die Länge des Auslegers 1011 von 10 bis 500 µm reichen und seine Breite von 5 bis 100 µm reichen. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Anzahl der Ausleger pro Ventilationsöffnung auch von 1 bis zu vielen reichen. 10b shows an embodiment of a passive adjustable ventilation opening 1010 coming from a boom 1011 consists. The boom 1011 is at one by a pressure difference between a room 1012 with a print A and a space 1013 with a pressure B caused deflection. According to the specific embodiment 10b could be the length of the boom 1011 70 µm and its width are 20 µm. According to other embodiments, the length of the boom could 1011 range from 10 to 500 µm and its width range from 5 to 100 µm. According to another embodiment, the number of arms per ventilation opening can also range from 1 to many.

Die 11a - 11f zeigen verschiedene Ausführungsformen einer einstellbaren Ventilationsöffnung. 11a zeigt eine Ausführungsform einer einstellbaren Ventilationsöffnung 1110 mit einer quadratischen flexiblen Struktur 1101. Die flexible Struktur 1101 weist eine Länge 1102, eine Breite 1103 und einen Öffnungsspalt 1104 auf. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verhältnis zwischen der Länge und der Breite von etwa 1 : 1 bis etwa 10 : 1 reichen. Der Öffnungsspalt 1104 liegt typischerweise zwischen etwa 0,5 und 5 µm. 11b zeigt eine Ausführungsform einer einstellbaren Ventilationsöffnung 1120 mit kleinen Öffnungen 1125 an Enden eines Öffnungsspalts 1104. Diese kleinen Öffnungen 1125 an Ecken einer flexiblen Struktur 1101 können als feste Ventilationslöcher dienen, oder sie können dafür ausgelegt sein, die mechanische Steifigkeit der flexiblen Struktur 1101 zu beeinflussen. Gemäß einer Ausführungsform sollen die kleinen Öffnungen 1125 auch die Einkerbungsspannung verringern.The 11a - 11f show different embodiments of an adjustable ventilation opening. 11a shows an embodiment of an adjustable ventilation opening 1110 with a square flexible structure 1101 . The flexible structure 1101 has a length 1102 , one width 1103 and an opening gap 1104 on. According to various embodiments, the ratio between the length and the width can range from about 1: 1 to about 10: 1. The opening gap 1104 is typically between about 0.5 and 5 µm. 11b shows an embodiment of an adjustable ventilation opening 1120 with small openings 1125 at the ends of an opening gap 1104 . These little openings 1125 at corners of a flexible structure 1101 can serve as fixed ventilation holes, or they can be designed to increase the mechanical rigidity of the flexible structure 1101 to influence. According to one embodiment, the small openings should 1125 also decrease the notch stress.

11c zeigt eine Ausführungsform einer einstellbaren Ventilationsöffnung 1130 mit einer abgerundeten flexiblen Struktur 1101 und einem Öffnungsspalt 1104, welcher die Klappe 1101 vom Rest der Membran trennt. Die Form der flexiblen Struktur 1101 beeinflusst die Luftströmungsdynamik durch die Öffnung. Die Form ändert die Strömungsrate in der anfänglichen Öffnung der flexiblen Struktur (kleine Auslenkung) 1101 und in einer größeren Öffnung der flexiblen Struktur (große Auslenkung) 1101. Demgemäß beeinflusst die Form direkt, wie schnell eine Druckdifferenzverringerung erzeugt werden kann. Zusätzlich zu runden oder quadratischen Formen kann eine beliebige andere vernünftige Struktur verwendet werden (beispielsweise dreieckig, sägezahnförmig oder mit anderen Polygonen). 11c shows an embodiment of an adjustable ventilation opening 1130 with a rounded flexible structure 1101 and an opening gap 1104 which the flap 1101 separates from the rest of the membrane. The shape of the flexible structure 1101 affects the air flow dynamics through the opening. The shape changes the flow rate in the initial opening of the flexible structure (small deflection) 1101 and in a larger opening of the flexible structure (large deflection) 1101 . Accordingly, the shape directly affects how quickly a pressure differential reduction can be created. In addition to round or square shapes, any other reasonable structure can be used (for example, triangular, sawtooth, or with other polygons).

11d zeigt eine Ausführungsform einer einstellbaren Ventilationsöffnung mit gekrümmten Öffnungen 1145 an einem Ende eines Öffnungsspalts 1104. Die gekrümmten Öffnungen können dazu dienen, die Einkerbungsspannung von der Auslegerbasis fortzunehmen. 11d shows an embodiment of an adjustable ventilation opening with curved openings 1145 at one end of an opening gap 1104 . The curved openings can serve to relieve the notch stress from the cantilever base.

11e zeigt eine Ausführungsform einer einstellbaren Ventilationsöffnung 1150 mit ineinander eingreifenden flexiblen Strukturen 1101, welche einen serpentinenförmigen Öffnungsspalt 1104 aufweisen. Diese Struktur könnte eine erhöhte Luftströmung bereitstellen, während die höhere mechanische Steifigkeit der flexiblen Strukturen 1101 beibehalten wird. 11e shows an embodiment of an adjustable ventilation opening 1150 with interlocking flexible structures 1101 , which has a serpentine opening gap 1104 exhibit. This structure could provide increased air flow while the higher mechanical rigidity of the flexible structures 1101 is retained.

1 1 f zeigt eine Ausführungsform einer einstellbaren Ventilationsöffnung, wobei zwei flexible Strukturen 1101 mit getrennten Öffnungsspalten 1104 angrenzend zueinander angeordnet sind. Es sind zusätzliche Schlitze 1105 aufgenommen, um die Ventilation zu erhöhen und die Flexibilität der Struktur zu vergrößern. Die Schlitze 1105 verringern die Steifigkeit einer einstellbaren Ventilationsöffnung 1160 und ermöglichen, dass die gesamte Struktur weiter ausgelenkt wird. Die Strukturen 1101 könnten unterschiedliche Größen des Öffnungsspalts 1104 oder die gleiche Größe des Öffnungsspalts aufweisen. Die Strukturen 1101 könnten gleiche oder unterschiedliche Breiten 1103 oder Längen 1102 aufweisen. Die einstellbare Ventilationsöffnung 1160 könnte eine gesamte Membran aufweisen, oder die Öffnung könnte einen kleineren Teil einer größeren Membran aufweisen. Die Parameter könnten gewählt werden, um die Funktion der einstellbaren Ventilationsöffnungen und des Mikrofons zu verbessern. 1 1 f shows an embodiment of an adjustable ventilation opening, with two flexible structures 1101 with separate opening gaps 1104 are arranged adjacent to each other. There are additional slots 1105 added to increase ventilation and increase the flexibility of the structure. The slots 1105 reduce the stiffness of an adjustable ventilation opening 1160 and allow the entire structure to be deflected further. The structures 1101 could have different sizes of the opening gap 1104 or have the same size of the opening gap. The structures 1101 could be the same or different widths 1103 or lengths 1102 exhibit. The adjustable ventilation opening 1160 could comprise an entire membrane, or the opening could comprise a smaller portion of a larger membrane. The parameters could be chosen to improve the function of the adjustable ventilation openings and the microphone.

Die Ausführungsformen in den 11 a - 1 1 f sollen zeigen, dass eine einstellbare Ventilationsöffnung in vielen Ausführungsformen mit verschiedenen Geometrien und Abmessungen gebildet werden kann. Eine oder mehrere dieser verschiedenen Ausführungsformen könnten zusammen verwendet werden. Ferner sei bemerkt, dass beliebige Materialien in diesen Strukturen verwendet werden können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist eine einstellbare Ventilationsöffnung eine gewellte Oberfläche und/oder einen Haftverhinderungsmechanismus in der Art von Höckern und/oder Beschichtungen auf.The embodiments in 11 a - 1 1 f is intended to show that an adjustable ventilation opening can be formed in many embodiments with different geometries and dimensions. One or more of these different embodiments could be used together. It should also be noted that any materials can be used in these structures. According to various embodiments, an adjustable ventilation opening has a corrugated surface and / or an adhesion prevention mechanism such as bumps and / or coatings.

Gemäß anderen Ausführungsformen weist eine einstellbare Ventilationsöffnung dünnere oder dickere Materialien als eine Struktur auf, von der die einstellbare Ventilationsöffnung ein Teil ist. Um die mechanische Steifigkeit einer einstellbaren Ventilationsöffnung zu erhöhen (durch eine dickere mechanische Struktur) oder zu verringern (durch eine dünnere mechanische Struktur), könnte die strukturelle Dicke einer flexiblen Struktur geändert werden. Gemäß einer Ausführungsform, welche eine einstellbare Ventilationsöffnung auf einer Membran aufweist, kann die Struktur unter Verwendung von Techniken, die üblicherweise bei der Herstellung von MEMS oder Mikroelektronik verwendet werden, mikrofabriziert werden. Während des Herstellungsprozesses kann die flexible Struktur selektiv geätzt werden (beispielsweise durch die Verwendung von Photoresist, um andere Gebiete zu schützen), um eine dünnere mechanische Struktur zu erzeugen. Alternativ können zusätzliche Materialien auf die flexible Struktur aufgebracht werden, oder die umgebenden Strukturmaterialien der Membran können stärker geätzt werden als die flexible Struktur selbst. Bei all diesen Ausführungsformen wird die Strukturschichtdicke der flexiblen Struktur effektiv geändert, um unterschiedliche mechanische Steifigkeitswerte und ein verbessertes Verhalten der einstellbaren Ventilationsöffnung zu erzeugen.According to other embodiments, an adjustable ventilation opening comprises thinner or thicker materials than a structure of which the adjustable ventilation opening is a part. In order to increase (through a thicker mechanical structure) or decrease (through a thinner mechanical structure) the mechanical stiffness of an adjustable ventilation opening, the structural thickness of a flexible structure could be changed. According to one embodiment having an adjustable ventilation opening on a membrane, the structure can be microfabricated using techniques commonly used in the manufacture of MEMS or microelectronics. During the manufacturing process, the flexible structure can be selectively etched (e.g., using photoresist to protect other areas) to create a thinner mechanical structure. Alternatively, additional materials can be applied to the flexible structure, or the surrounding structural materials of the membrane can be etched more than the flexible structure itself. In all of these embodiments, the structure layer thickness of the flexible structure is effectively changed to different mechanical stiffness values and an improved behavior of the adjustable Generate ventilation opening.

Eine Ausführungsform kann mehrere einstellbare Ventilationsöffnungen aufweisen. Die Aufnahme von mehr als einer einstellbaren Ventilationsöffnung ist bedeutsam, wenn die Eckfrequenz des Hochpassfilters linear mit der Anzahl der einstellbaren Ventilationsöffnungen skaliert. Zusätzlich verringert die Aufnahme mehrerer Ventilationsöffnungen das Risiko einer Fehlfunktion (die beispielsweise durch eine einzige Ventilationsöffnung behindernden Schmutz hervorgerufen wird).One embodiment can have multiple adjustable ventilation openings. The inclusion of more than one adjustable ventilation opening is significant if the corner frequency of the high-pass filter scales linearly with the number of adjustable ventilation openings. In addition, the inclusion of several ventilation openings reduces the risk of malfunction (caused, for example, by dirt obstructing a single ventilation opening).

Die 12 und 13a - 13d zeigen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit unterschiedlichen Konfigurationen einer passiven einstellbaren Ventilationsöffnung. Wiederum können die Merkmale dieser verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden.The 12th and 13a - 13d show different embodiments of the invention with different configurations of a passive adjustable ventilation opening. Again, the features of these different embodiments can be combined.

12 zeigt eine Ausführungsform mit einem in einem Vorrichtungsgehäuse verkapselten MEMS-Mikrofon 1200. Das Vorrichtungsgehäuse weist eine Tragstruktur 1202 und eine Deckelstruktur 1203 auf. Die Tragstruktur 1202 kann beispielsweise aus einem Laminat in der Art einer gedruckten Leiterplatte gebildet sein. Die Tragstruktur 1202 kann elektrische Kontakte auf einer Innenfläche aufweisen, um mit den Komponenten innerhalb des Gehäuses, beispielsweise einem MEMS 1201 und einer ASIC (anwendungsspezifischen integrierten Schaltung) 1204 zu verbinden. Diese Kontakte können durch die Tragstruktur 1202 geleitet sein, um von außen zugänglich zu sein. 12th Figure 3 shows an embodiment having a MEMS microphone encapsulated in a device housing 1200 . The device housing has a support structure 1202 and a lid structure 1203 on. The supporting structure 1202 may for example be formed from a laminate such as a printed circuit board. The supporting structure 1202 may have electrical contacts on an inner surface for interfacing with components within the housing, such as a MEMS 1201 and an ASIC (application-specific integrated circuit) 1204 connect to. These contacts can be through the support structure 1202 be directed to be accessible from the outside.

Der Deckel 1203 kann verwendet werden, um die Komponenten der Vorrichtung 1200 einzuschließen. Gemäß der dargestellten Ausführungsform belässt der Deckel 1203 einen Luftraum über einer Rückplatte 1221. Dieser Luftspalt, der infolge der Löcher in der Rückplatte 1221 auf dem gleichen Druck liegt wie der Raum direkt oberhalb der Membran 1211, stellt einen der Drücke bereit, anhand derer die Druckdifferenz bestimmt wird. Der Deckel 1203 kann aus Metall, Kunststoff oder Laminatmaterialien sowie einem anderen für eine Deckelstruktur geeigneten Material bestehen.The lid 1203 can be used to assemble the components of the device 1200 to include. According to the embodiment shown, the lid leaves 1203 an air space over a backplate 1221 . This air gap, which is due to the holes in the back plate 1221 is at the same pressure as the space directly above the membrane 1211 , provides one of the pressures on the basis of which the pressure difference is determined. The lid 1203 can consist of metal, plastic or laminate materials as well as any other material suitable for a lid structure.

Eine MEMS-Struktur 1201 ist an der Tragstruktur 1202 angebracht. Wie vorstehend beschrieben, weist die MEMS-Struktur eine Membran 1211 und eine Rückplatte 1221 auf. Eine Schallöffnung 1207 stellt einen Weg für eine Druckwelle (beispielsweise ein Schallsignal) durch die Tragstruktur 1202 zur Membran 1211 bereit.A MEMS structure 1201 is on the supporting structure 1202 appropriate. As described above, the MEMS structure has a membrane 1211 and a back plate 1221 on. A sound opening 1207 provides a path for a pressure wave (e.g. a sound signal) through the support structure 1202 to the membrane 1211 ready.

Ein Messelektronikblock 1204 ist auch an der Tragstruktur 1202 angebracht. Der Messelektronikblock 1204 ist mit der MEMS-Struktur 1201 verbunden. Der Messelektronikblock 1204 ist dafür ausgelegt, eine sich ändernde Spannung über die Membran 1211 und die Rückplatte 1221 zu messen. Schallsignale, welche auf die Membran fallen, bewirken, dass die Membran ausgelenkt wird. Die sich ergebenden Änderungen in einem Spaltabstand, der die Membran 1211 und die Rückplatte 1221 trennt, spiegeln sich in der sich über die beiden Elemente ändernden Spannung wider. Der Messelektronikblock 1204 verarbeitet dieses sich ändernde Spannungssignal, um ein Ausgangssignal bereitzustellen, welches die Audioinformationen der einfallenden Schallwelle enthält.A measurement electronics block 1204 is also on the supporting structure 1202 appropriate. The measurement electronics block 1204 is with the MEMS structure 1201 connected. The measurement electronics block 1204 is designed to have a changing voltage across the membrane 1211 and the back plate 1221 to eat. Sound signals that fall on the membrane cause the membrane to be deflected. The resulting changes in a gap distance that the membrane 1211 and the back plate 1221 separates, are reflected in the tension that changes across the two elements. The measurement electronics block 1204 processes this changing voltage signal to provide an output signal containing the audio information of the incident sound wave.

Gemäß der spezifischen Ausführungsform aus 12 weist die Membran 1211 eine einstellbare Ventilationsöffnung 1208 auf. Die Membran 1211 trennt einen Raum 1205 mit einem Druck A von einem Raum 1206 mit einem Druck B. Die einstellbare Ventilationsöffnung 1208 gemäß einer Ausführungsform besteht aus einem Ausleger. Die einstellbare Ventilationsöffnung 1208 wird mechanisch betätigt, um infolge einer großen Druckdifferenz von A nach B oder umgekehrt zwischen den Räumen 1205 und 1206 auszulenken. Für Drucksignale in einem Messbereich der MEMS-Struktur 1201 wird die einstellbare Ventilationsöffnung 1208 nur sehr wenig oder gar nicht ausgelenkt.According to the specific embodiment 12th exhibits the membrane 1211 an adjustable ventilation opening 1208 on. The membrane 1211 separates a room 1205 with a print A of one room 1206 with a pressure B. The adjustable ventilation opening 1208 according to one embodiment consists of a boom. The adjustable ventilation opening 1208 is mechanically operated to move between the rooms as a result of a large pressure difference from A to B or vice versa 1205 and 1206 deflect. For pressure signals in a measuring range of the MEMS structure 1201 becomes the adjustable ventilation opening 1208 very little or no deflection.

Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die MEMS-Struktur 1201 ein Substrat aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat die Tragstruktur 1202 oder ein getrenntes Substrat sein. Gemäß anderen Ausführungsformen kann die Tragstruktur eine gedruckte Leiterplatte (PCB) oder eine Kunststoff- oder Laminatstruktur als Teil des Vorrichtungsgehäuses sein.According to various embodiments, the MEMS structure can 1201 have a substrate. According to various embodiments, the substrate can be the support structure 1202 or a separate substrate. According to other embodiments, the support structure can be a printed circuit board (PCB) or a plastic or laminate structure as part of the device housing.

Gemäß weiteren Ausführungsformen kann die Schallöffnung 1207 Zugang zur Membran 1211 im Raum 1205 entgegengesetzt zur Seite mit der Rückplatte 1221 bereitstellen oder kann die Schallöffnung 1207 Zugang zur Membran 1211 im Raum 1206 auf derselben Seite wie die Rückplatte 1221 (beispielsweise durch die Deckelstruktur 1203) bereitstellen. Gemäß dieser spezifischen Ausführungsform wäre der Raum 1205 versiegelt und wäre die Schallöffnung 1207 in der Tragstruktur 1202 nicht vorhanden.According to further embodiments, the sound opening 1207 Access to the membrane 1211 in the room 1205 opposite to the side with the back plate 1221 provide or can the sound opening 1207 Access to the membrane 1211 in the room 1206 on the same side as the back plate 1221 (for example through the structure of the lid 1203 ) provide. According to this specific embodiment, the room would be 1205 sealed and would be the sound opening 1207 in the supporting structure 1202 unavailable.

Die bisher erörterten Ausführungsformen umfassen die einstellbare Ventilationsöffnung in der Membran. Dies ist lediglich ein möglicher Ort. Wie mit Bezug auf die 13a - 13d beschrieben wird, kann sich die Ventilationsöffnung auch in anderen Teilen der Vorrichtung befinden.The embodiments discussed so far include the adjustable ventilation opening in the membrane. This is just one possible place. How with regards to the 13a - 13d is described, the ventilation opening can also be located in other parts of the device.

13a zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei der eine einstellbare Ventilationsöffnung 1208 in eine Tragstruktur 1202 aufgenommen ist. In diesem Fall wird die einstellbare Ventilationsöffnung 1208 durch eine Druckdifferenz zwischen einem Raum 1205 und einem Raum 1206 betätigt. Wenngleich eine Membran 1211 in einer MEMS-Struktur 1201 überhaupt keine Ventilationsöffnungen bereitstellen kann, stellt die einstellbare Ventilationsöffnung 1208 in der Tragstruktur 1202 eine Verringerung des Drucks bereit, die erforderlich ist, um die Probleme der drei zuvor beschriebenen Fälle zu lösen. Als Teil der Tragstruktur 1202 ist es, falls erforderlich, möglich, die einstellbare Ventilationsöffnung 1208 größer zu machen als wenn sie ein Teil der Membran 1211 wäre. Die Größe des Lochs kann von 0,1 bis 1 mm reichen und in der Querschnittsform (beispielsweise kreisförmig, rechteckig, quadratisch) variieren. 13a shows an embodiment of the invention in which an adjustable ventilation opening 1208 in a supporting structure 1202 is recorded. In this case, the adjustable ventilation opening 1208 by a pressure difference between a room 1205 and a room 1206 actuated. Albeit a membrane 1211 in a MEMS structure 1201 cannot provide any ventilation openings at all, the adjustable ventilation opening provides 1208 in the supporting structure 1202 provides a reduction in pressure required to solve the problems of the three cases described above. As part of the supporting structure 1202 If necessary, it is possible to use the adjustable ventilation opening 1208 make them larger than if they were part of the diaphragm 1211 would. The size of the hole can range from 0.1 to 1 mm and vary in cross-sectional shape (e.g. circular, rectangular, square).

13b zeigt eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Vorrichtungsgehäuse 1200, wobei eine einstellbare Ventilationsöffnung 1208 in eine Deckelstruktur 1203 aufgenommen ist. Ähnlich 13a stellt die einstellbare Ventilationsöffnung 1208 eine Verringerung des Drucks zwischen einem Raum 1205 und einem Raum 1206 bereit. Die sich in der Deckelstruktur 1203 befindende einstellbare Ventilationsöffnung 1208 könnte viele Abmessungen und Konfigurationen annehmen. Das Anordnen der Öffnung 1208 in der Deckelstruktur 1203 stellt den Vorteil eines einfachen Zugangs am Oberteil des Vorrichtungsgehäuses 1200 bereit. 13b Figure 3 shows an embodiment of the invention with a device housing 1200 , with an adjustable ventilation opening 1208 into a lid structure 1203 is recorded. Similar 13a sets the adjustable ventilation opening 1208 a reduction in pressure between a space 1205 and a room 1206 ready. Which is in the lid structure 1203 located adjustable ventilation opening 1208 could take on many dimensions and configurations. Arranging the opening 1208 in the lid structure 1203 provides the advantage of easy access at the top of the device housing 1200 ready.

13c zeigt eine Ausführungsform der Erfindung durch einen Querschnitt einer MEMS-Struktur 1201. Die MEMS-Struktur 1201 weist eine Rückplatte 1221, eine Membran 1211, eine Abstandsschicht 1209 und eine Tragstruktur 1202 auf. Gemäß einer Ausführungsform ist eine einstellbare Ventilationsöffnung 1208 an der Rückplatte 1221 aufgenommen. Die Rückplatte 1221 weist auch Rückplattenperforationslöcher 1210 auf. Die Membran 1211 trennt einen Raum 1205 mit einem Druck A von einem Raum 1206 mit einem Druck B. Die einstellbare Ventilationsöffnung 1208 kann einen Weg bereitstellen, um eine Druckdifferenz von A im Raum 1205 zu B im Raum 1206 zu verringern, falls diese Druckdifferenz groß ist. Das Verhalten der passiven einstellbaren Ventilationsöffnung 1208 wird durch die drei vorstehend erklärten Fälle beschrieben. Beim typischen Messen bleibt die passive einstellbare Ventilationsöffnung 1208 geschlossen. Die Abstandsschicht 1209 kann beliebige Materialien aufweisen. Gemäß einigen Ausführungsformen könnte die Abstandsschicht 1209 aus Silicium, Oxid, Polymer oder einem Verbundmaterial bestehen. Gemäß einer Ausführungsform weist die Tragstruktur 1202 ein Substrat auf. Gemäß einer anderen Ausführungsform weist die Tragstruktur 1202 eine gedruckte Leiterplatte (PCB) auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Tragstruktur 1202 einen Kunststoff oder ein Laminatmaterial auf. 13c shows an embodiment of the invention through a cross section of a MEMS structure 1201 . The MEMS structure 1201 has a back plate 1221 , a membrane 1211 , a spacer layer 1209 and a support structure 1202 on. According to one embodiment, there is an adjustable ventilation opening 1208 on the back plate 1221 recorded. The back plate 1221 also has backplate perforation holes 1210 on. The membrane 1211 separates a room 1205 with a print A of one room 1206 with a pressure B. The adjustable ventilation opening 1208 can provide a way to get a pressure difference of A in space 1205 to B in the room 1206 to be reduced if this pressure difference is large. The behavior of the passive adjustable ventilation opening 1208 is described by the three cases explained above. With typical measurements, the passive adjustable ventilation opening remains 1208 closed. The spacer layer 1209 can have any materials. According to some embodiments, the spacer layer could 1209 consist of silicon, oxide, polymer or a composite material. According to one embodiment, the support structure 1202 a substrate. According to another embodiment, the support structure 1202 a printed circuit board (PCB). According to a further embodiment, the support structure 1202 a plastic or a laminate material.

13d zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, welche ein Gehäuse 1230 aufweist. Das Gehäuse 1230 umfasst ein Vorrichtungsgehäuse 1200, eine Schallöffnung 1207, eine Druckumgehungsöffnung 1237 sowie eine einstellbare Ventilationsöffnung 1238. Das Vorrichtungsgehäuse weist eine MEMS-Struktur 1201, eine Tragstruktur 1202, eine Deckelstruktur 1203 sowie einen Messelektronikblock 1204 auf. Die MEMS-Struktur 1201 weist eine Rückplatte 1221 und eine Membran 1211 auf. Die Membran trennt einen Raum 1205 mit einem Druck A von einem Raum 1206 mit einem Druck B. Die einstellbare Ventilationsöffnung 1238 trennt den Raum 1205 von einem Raum 1236 mit einem Druck C. Eine Kombination der Druckumgehungsöffnung 1237 und der einstellbaren Ventilationsöffnung 1238 stellt einen Weg für in die Schallöffnung 1207 im Raum 1205 eintretende Signale mit einer großen Druckdifferenz zwischen A im Raum 1205 und B im Raum 1206 oder C im Raum 1236 bereit, die in den Raum 1236 hinein zu verringern ist. Diese Ausführungsform zeigt, dass es nicht erforderlich ist, dass die einstellbare Ventilationsöffnung in die Vorrichtung oder die MEMS-Struktur aufgenommen wird, sondern dass sie in verschiedenen Anwendungen als Teil des Gehäuses wirksam funktionieren kann. 13d Figure 3 shows an embodiment of the invention which includes a housing 1230 having. The case 1230 includes a device housing 1200 , a sound opening 1207 , a pressure bypass port 1237 as well as an adjustable ventilation opening 1238 . The device housing has a MEMS structure 1201 , a supporting structure 1202 , a lid structure 1203 as well as a measuring electronics block 1204 on. The MEMS structure 1201 has a back plate 1221 and a membrane 1211 on. The membrane separates a room 1205 with a print A of one room 1206 with a pressure B. The adjustable ventilation opening 1238 separates the room 1205 of a room 1236 with a pressure C. A combination of the pressure bypass port 1237 and the adjustable ventilation opening 1238 provides a path for into the sound aperture 1207 in the room 1205 incoming signals with a large pressure difference between A in space 1205 and B in space 1206 or C in space 1236 ready that in the room 1236 is to decrease into it. This embodiment shows that it is not necessary that the adjustable ventilation opening be incorporated into the device or MEMS structure, but that it can function effectively as part of the housing in various applications.

Die 14a und 14b zeigen eine alternative Ausführungsform, welche eine MEMS-Struktur 1400 aufweist. 14a zeigt eine Draufsicht der Struktur 1400, welche eine Membran 1401 aufweist, die um den Umfang herum durch eine Feder getragen wird. Die Feder besteht aus der Membran 1401, wobei Schlitze 1402 aus ausgewählten Abschnitten entfernt sind. Wie dargestellt, ist der Ausleger von einem federförmigen Spalt umgeben, so dass zumindest zwei Abschnitte des Spalts an ein Gebiet (in diesem Fall jede Seite) des Auslegers angrenzen. Wenngleich die Schlitze als durch quadratische Ecken verbunden dargestellt sind, könnten diese Ecken alternativ auch abgerundet sein.The 14a and 14b show an alternate embodiment utilizing a MEMS structure 1400 having. 14a Figure 10 shows a top view of the structure 1400 , which is a membrane 1401 which is carried around the circumference by a spring. The spring consists of the membrane 1401 , being slots 1402 are removed from selected sections. As shown, the cantilever is surrounded by a spring-shaped gap so that at least two sections of the gap adjoin an area (in this case each side) of the cantilever. Although the slots are shown as being connected by square corners, these corners could alternatively be rounded.

14b zeigt eine Schnittansicht eines Querschnitts 14b in 14a, wenn sich die Lüftungsöffnung in einer geöffneten Position befindet. Die Membran 1401 trennt den Raum 1406 mit einem Druck A von einem Raum 1407 mit einem Druck B. Die Breite der Schlitze 1402 ist durch einen Öffnungsspalt 1404 gegeben. Die Membran 1401 ist an einem Substrat 1405 angebracht. In 14b ist die Membran in einer großen Auslenkung dargestellt, wobei der Druck A im Raum 1406 viel größer ist als der Druck B im Raum 1407. In diesem Fall einer hohen Druckdifferenz ist die Membran 1401 weiter als ihre Dicke ausgelenkt, wodurch eine stark erhöhte Ventilation bereitgestellt ist. 14b Fig. 11 is a sectional view of a cross section 14b in 14a when the air vent is in an open position. The membrane 1401 separates the room 1406 with a print A of one room 1407 with a pressure B. The width of the slots 1402 is through an opening gap 1404 given. The membrane 1401 is on a substrate 1405 appropriate. In 14b the membrane is shown in a large deflection, with the pressure A in space 1406 is much greater than the pressure B in space 1407 . In this case the diaphragm is a high pressure differential 1401 deflected further than its thickness, whereby a greatly increased ventilation is provided.

Die 12, 13a - 13d und 14a - 14b zeigen die Erfindung in einer Anzahl von Ausführungsformen mit der ausdrücklichen Absicht hervorzuheben, dass eine einstellbare Ventilationsöffnung in einen beliebigen Teil einer MEMS-Struktur, eines Vorrichtungsgehäuses, einer Verkapselung, eines Substrats oder in einen beliebigen Teil des Gesamtsystems aufgenommen werden kann. In diesen Beispielen trennt die einstellbare Ventilationsöffnung einen ersten Raum, der in Kontakt mit einer Membran steht, von einem zweiten Raum, der gewöhnlich in Kontakt mit einer entgegengesetzten Seite der Membran steht. Der zweite Raum braucht jedoch nicht in Kontakt mit der entgegengesetzten Seite der Membran zu stehen.The 12th , 13a - 13d and 14a - 14b show the invention in a number of embodiments with the express intention of emphasizing that an adjustable ventilation opening can be incorporated into any part of a MEMS structure, a device housing, an encapsulation, a substrate or any part of the overall system. In these examples, the adjustable ventilation opening separates a first space, which is in contact with a membrane, from a second space, which is usually in contact with an opposite side of the membrane. However, the second space need not be in contact with the opposite side of the membrane.

Wie Fachleute verstehen werden, wird eine einstellbare Ventilationsöffnung häufig für eine bessere Funktionsweise in den drei vorstehend beschriebenen Fällen mehrere einstellbare Ventilationsöffnungen umfassen. Demgemäß umfassen spezifische Ausführungsformen der Erfindung mehrere einstellbare Ventilationsöffnungen, die in beliebigen der vorstehend beschriebenen Strukturen oder in beliebigen Kombinationen der vorstehend beschriebenen Strukturen enthalten sind (beispielsweise Membranen, Rückplatten, Substrate, Tragstrukturen, Deckelstrukturen, Gehäuse, Kapselungen usw.).As those skilled in the art will understand, an adjustable ventilation opening will often comprise a plurality of adjustable ventilation openings for better functioning in the three cases described above. Accordingly, specific embodiments of the invention include a plurality of adjustable ventilation openings included in any of the structures described above or in any combination of the structures described above (e.g., membranes, backplates, substrates, support structures, lid structures, housings, enclosures, etc.).

Wenngleich die vorliegende Erfindung und ihre Vorteile detailliert beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass verschiedene Änderungen, Substitutionen und Modifikationen daran vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und vom Schutzumfang der durch die anliegenden Ansprüche definierten Erfindung abzuweichen.While the present invention and its advantages have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions, and modifications can be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

Claims (26)

MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201), welche Folgendes aufweist: eine Rückplatte (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221), eine Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211), die um einen Spaltabstand (904) von der Rückplatte (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221) beabstandet ist, und eine einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238), welche sich auf der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) befindet und die dafür ausgelegt ist, eine Druckdifferenz zwischen einem ersten Raum (905), der in Kontakt mit einer ersten Seite der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) steht, und einem zweiten Raum (906), der in Kontakt mit einer entgegengesetzten zweiten Seite der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) steht, zu verringern, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) als Funktion der Druckdifferenz zwischen dem ersten Raum (905) und dem zweiten Raum (906) passiv betätigt wird und dünner als ein anderer Abschnitt der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) ist.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201), which has the following: a back plate (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221), a membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) spaced a gap distance (904) from the backplate (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740 , 902, 1221) is spaced, and an adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238), which is located on the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630 , 730, 901, 1211) and which is designed to measure a pressure difference between a first space (905) which is in contact with a first side of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211), and a second space (906), which is in contact with an opposite second side of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211), with the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) is operated passively as a function of the pressure difference between the first space (905) and the second space (906) and thinner than another portion of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 1, wobei sich die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) in einem Gebiet in der Nähe einer Kante und angrenzend an ein Rückplattenfenster (922) auf der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) befindet.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 1 , where the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) in an area near an edge and adjacent to a backplate window (922) on the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) is located. MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 1, wobei sich eine weitere einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) auf der Rückplatte (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221) befindet.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 1 , with another adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) on the back plate (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221) is located. MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 1, wobei die Rückplatte (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221) mechanisch mit einem Substrat (410, 510, 610, 710, 1405) verbunden ist und sich eine weitere einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) auf dem Substrat (410, 510, 610, 710, 1405) befindet.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 1 , wherein the back plate (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221) is mechanically connected to a substrate (410, 510, 610, 710, 1405) and another adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) is located on the substrate (410, 510, 610, 710, 1405). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 1, wobei die Rückplatte (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221) mechanisch mit einem Substrat (410, 510, 610, 710, 1405) verbunden ist und das Substrat (410, 510, 610, 710, 1405) mechanisch mit einer Tragstruktur (1202) verbunden ist, wobei sich eine weitere einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) auf der Tragstruktur (1202) befindet.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 1 , wherein the back plate (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221) is mechanically connected to a substrate (410, 510, 610, 710, 1405) and the substrate (410, 510, 610, 710, 1405) is mechanically connected to a support structure (1202), with a further adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208 , 1238) is located on the support structure (1202). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 1, wobei der erste Raum (905) in ein Vorrichtungsgehäuse (1200) eingeschlossen ist und sich eine weitere einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) am Vorrichtungsgehäuse (1200) befindet.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 1 , wherein the first space (905) is enclosed in a device housing (1200) and a further adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238 ) is located on the device housing (1200). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 1, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) einen Ausleger (1011) aufweist.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 1 , wherein the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) has a boom (1011). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 1, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) eine von mehreren einstellbaren Ventilationsöffnungen (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) ist.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 1 , wherein the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) is one of several adjustable ventilation openings (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201), welche Folgendes aufweist: eine Rückplatte (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221), eine Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211), die um einen Spaltabstand (904) von der Rückplatte (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221) beabstandet ist, und eine einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) mit einem Ausleger (1011) auf der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211), wobei die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) dafür ausgelegt ist, eine Druckdifferenz zwischen einem ersten Raum (905), der in Kontakt mit der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) steht, und einem zweiten Raum (906), der in Kontakt mit einer entgegengesetzten Seite der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) steht, zu verringern, wobei der Ausleger (1011) dünner als ein anderer Abschnitt der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) ist.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201), which has the following: a back plate (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740, 902, 1221), a membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) spaced a gap distance (904) from the backplate (120, 250, 252, 350, 338, 450, 540, 640, 740 , 902, 1221) is spaced, and an adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) with an arm (1011) on the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211), the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) is designed to provide a pressure difference between a first space (905) in contact with the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) and a second space (906) in contact with an opposite side of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211), the cantilever (1011) being thinner than another section of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 9, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) als Funktion der Druckdifferenz zwischen dem ersten Raum (905) und dem zweiten Raum (906) passiv betätigt wird.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 9 , the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) as a function of the pressure difference between the first space (905) and the second space ( 906) is operated passively. MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 9, wobei der Ausleger (1011) eine Spitze aufweist, welche um einen Abstand, der größer als das Vierfache des Spaltabstands (904) ist, aus der Ebene der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) ausgelenkt wird.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 9 wherein the cantilever (1011) has a point which is a distance greater than four times the gap distance (904) from the plane of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) is deflected. MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 9, wobei der Spaltabstand (904) kleiner als 3 µm ist.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 9 , wherein the gap distance (904) is less than 3 µm. MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 12, wobei der Ausleger (1011) eine Länge zwischen 10 µm und 150 µm aufweist.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 12 , wherein the boom (1011) has a length between 10 µm and 150 µm. MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 9, wobei das Verhältnis zwischen der Länge des Auslegers (1011) und dem Spaltabstand (904) größer als 3 ist.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 9 , wherein the ratio between the length of the boom (1011) and the gap distance (904) is greater than 3. MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 9, wobei sich der Ausleger (1011) in einem Gebiet in der Nähe einer Kante und angrenzend an ein Rückplattenfenster (922) auf der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) befindet.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 9 wherein the cantilever (1011) is in an area near an edge and adjacent a backplate window (922) on the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 9, wobei der Ausleger (1011) von restlichen Abschnitten der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) durch einen U-förmigen Spalt (239, 1104, 1404) getrennt ist.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 9 wherein the boom (1011) is separated from remaining sections of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) by a U-shaped gap (239, 1104, 1404). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 16, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) eine quadratische flexible Struktur (913) aufweist.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 16 wherein the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) has a square flexible structure (913). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 16, wobei der U-förmige Spalt (239, 1104, 1404) Öffnungsabschnitte aufweist, die sich von oberen Abschnitten (237, 332, 465) des Spalts (239, 1104, 1404) fort erstrecken.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 16 , wherein the U-shaped gap (239, 1104, 1404) has opening portions that extend extend away from upper portions (237, 332, 465) of the gap (239, 1104, 1404). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 18, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) an den oberen Abschnitten (237, 332, 465) des Spalts (239, 1104, 1404) gekrümmte Öffnungen (903, 1125, 1208) aufweist.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 18 , wherein the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) at the upper portions (237, 332, 465) of the gap (239, 1104, 1404) has curved openings (903, 1125, 1208). MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 9, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) ineinandergreifende flexible Strukturen (913) aufweist, die durch einen serpentinenförmigen Öffnungsspalt (1104, 1404) getrennt sind.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 9 wherein the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) has interlocking flexible structures (913) which are defined by a serpentine opening gap (1104, 1404) are separated. MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 9, wobei die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) zwei flexible Strukturen (913) aufweist, die jeweils durch einen U-förmigen Spalt (239, 1104, 1404) von restlichen Abschnitten der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) getrennt sind, wobei sich die beiden flexiblen Strukturen (913) in entgegengesetzte Richtungen erstrecken.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 9 , wherein the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) has two flexible structures (913), each through a U-shaped gap (239, 1104, 1404) are separated from remaining portions of the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) with the two flexible structures (913) extending in opposite directions. MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach Anspruch 9, wobei der Ausleger (1011) von einem federförmigen Spalt umgeben ist, so dass mindestens zwei Abschnitte des Spalts an ein Gebiet des Auslegers (1011) angrenzen.MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to Claim 9 wherein the boom (1011) is surrounded by a spring-shaped gap, so that at least two sections of the gap adjoin an area of the boom (1011). MEMS-Vorrichtung (100), welche Folgendes aufweist: eine MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder 9 bis 22, ein Gehäuse (1230), welches die MEMS-Struktur (400, 500, 600, 700, 900, 1201) einschließt, eine Schallöffnung (1207), welche akustisch mit der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) gekoppelt ist, und eine einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) im Gehäuse (1230), die dafür ausgelegt ist, eine Druckdifferenz zwischen einem in Kontakt mit der Membran (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211) stehenden ersten Raum (905) und einem zweiten Raum (906) zu verringern.A MEMS device (100) comprising: a MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201) according to one of the Claims 1 to 8th or 9 to 22nd , a housing (1230) which encloses the MEMS structure (400, 500, 600, 700, 900, 1201), a sound opening (1207) which acoustically connects to the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630 , 730, 901, 1211) is coupled, and an adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) in the housing (1230), the is designed to reduce a pressure difference between a first space (905) and a second space (906) in contact with the membrane (130, 230, 330, 430, 530, 630, 730, 901, 1211). Vorrichtung (100) nach Anspruch 23, wobei das Gehäuse (1230) einen Deckel (1203) aufweist und sich die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) im Deckel (1203) befindet.Device (100) according to Claim 23 , the housing (1230) having a cover (1203) and the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) in the cover ( 1203) is located. Vorrichtung (100) nach Anspruch 23, wobei das Gehäuse (1230) ein Substrat (410, 510, 610, 710, 1405) aufweist und sich die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) im Substrat (410, 510, 610, 710, 1405) befindet.Device (100) according to Claim 23 , wherein the housing (1230) has a substrate (410, 510, 610, 710, 1405) and the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160 , 1208, 1238) is in the substrate (410, 510, 610, 710, 1405). Vorrichtung (100) nach Anspruch 23, wobei das Gehäuse (1230) eine gedruckte Leiterplatte aufweist und sich die einstellbare Ventilationsöffnung (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) in der gedruckten Leiterplatte befindet.Device (100) according to Claim 23 wherein the housing (1230) comprises a printed circuit board and the adjustable ventilation opening (238, 338, 46, 538, 638, 738, 903, 111, 1120, 1130, 1150, 1160, 1208, 1238) is in the printed circuit board .
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014108740B4 (en) 2014-06-23 2016-03-03 Epcos Ag MEMS microphone with improved sensitivity and method of manufacture
JP6445158B2 (en) * 2014-08-27 2018-12-26 ゴルテック．インク MEMS device with valve mechanism
US10142718B2 (en) 2014-12-04 2018-11-27 Invensense, Inc. Integrated temperature sensor in microphone package
GB2533410B (en) 2014-12-19 2017-03-01 Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd MEMS devices and processes
CN104891418B (en) * 2015-05-29 2016-09-21 歌尔股份有限公司 MEMS pressure sensor, MEMS inertial sensor integrated morphology
US9794661B2 (en) * 2015-08-07 2017-10-17 Knowles Electronics, Llc Ingress protection for reducing particle infiltration into acoustic chamber of a MEMS microphone package
KR101863540B1 (en) * 2016-06-09 2018-06-01 부전전자 주식회사 Diaphragm for protecting of eardrum
KR101916052B1 (en) 2016-09-09 2018-11-07 현대자동차 주식회사 Microphone, manufacturing method and control method therefor
US10609463B2 (en) 2017-10-30 2020-03-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Integrated microphone device and manufacturing method thereof
CN111742562B (en) * 2018-01-24 2022-02-08 舒尔获得控股公司 Directional mems microphone with correction circuitry
CN109379684B (en) * 2018-10-09 2020-05-29 歌尔股份有限公司 Microphone and electronic device
CN111107455B (en) * 2019-12-27 2021-07-13 思必驰科技股份有限公司 Windproof processing method and windproof structure for intelligent voice equipment and intelligent voice equipment with windproof structure
US11884535B2 (en) 2020-07-11 2024-01-30 xMEMS Labs, Inc. Device, package structure and manufacturing method of device
US11972749B2 (en) 2020-07-11 2024-04-30 xMEMS Labs, Inc. Wearable sound device
US11323797B2 (en) * 2020-07-11 2022-05-03 xMEMS Labs, Inc. Acoustic transducer, wearable sound device and manufacturing method of acoustic transducer

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08240502A (en) * 1995-03-03 1996-09-17 Omron Corp Capacitive pressure sensor
US20080175418A1 (en) * 2007-01-17 2008-07-24 Analog Devices, Inc. Microphone with Pressure Relief
JP2010136170A (en) * 2008-12-05 2010-06-17 Audio Technica Corp Non-directional condenser microphone unit and non-directional condenser microphone
JP2010161738A (en) * 2009-01-09 2010-07-22 Audio Technica Corp Non-directional condenser microphone unit and non-directional condenser microphone
WO2012017805A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 船井電機株式会社 Microphone unit
DE102013203180A1 (en) * 2012-02-29 2013-08-29 Infineon Technologies Ag Adjustable ventilation openings in MEMS structures
US9876446B2 (en) * 2011-06-01 2018-01-23 Infineon Technologies Ag Plate, transducer and methods for making and operating a transducer

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6590267B1 (en) 2000-09-14 2003-07-08 Mcnc Microelectromechanical flexible membrane electrostatic valve device and related fabrication methods
JP2004032019A (en) 2002-06-21 2004-01-29 Star Micronics Co Ltd Capacitor microphone
WO2007029133A2 (en) * 2005-09-09 2007-03-15 Koninklijke Philips Electronics N. V. A method of manufacturing a microsystem, such a microsystem, a stack of foils comprising such a microsystem, an electronic device comprising such a microsystem and use of the electronic device
JP2007228345A (en) * 2006-02-24 2007-09-06 Yamaha Corp Capacitor microphone
EP2242288A1 (en) * 2009-04-15 2010-10-20 Nxp B.V. Microphone with adjustable characteristics
US8447054B2 (en) * 2009-11-11 2013-05-21 Analog Devices, Inc. Microphone with variable low frequency cutoff
CN102196345A (en) * 2010-03-03 2011-09-21 财团法人工业技术研究院 Capacitance type sensor and manufacturing method thereof

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08240502A (en) * 1995-03-03 1996-09-17 Omron Corp Capacitive pressure sensor
US20080175418A1 (en) * 2007-01-17 2008-07-24 Analog Devices, Inc. Microphone with Pressure Relief
JP2010136170A (en) * 2008-12-05 2010-06-17 Audio Technica Corp Non-directional condenser microphone unit and non-directional condenser microphone
JP2010161738A (en) * 2009-01-09 2010-07-22 Audio Technica Corp Non-directional condenser microphone unit and non-directional condenser microphone
WO2012017805A1 (en) * 2010-08-05 2012-02-09 船井電機株式会社 Microphone unit
US9876446B2 (en) * 2011-06-01 2018-01-23 Infineon Technologies Ag Plate, transducer and methods for making and operating a transducer
DE102013203180A1 (en) * 2012-02-29 2013-08-29 Infineon Technologies Ag Adjustable ventilation openings in MEMS structures

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