DE102018203094B3 - MEMS-Baustein - Google Patents

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Ulrich Krumbein
Bernd Goller
Niccolo de Milleri
Giordano Tosolini
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Abstract

Ein MEMS-Baustein 100 umfasst ein Gehäuse 130 mit einem Innenvolumen V, wobei das Gehäuse 130 eine Schallöffnung 132 zu dem Innenvolumen V aufweist, ein MEMS-Bauelement 110 in dem Gehäuse 130 benachbart zu der Schallöffnung 132, und ein Schichtelement 138, das zumindest bereichsweise an einem dem Innenvolumen V zugewandten Oberflächenbereich 134-1, 136-1 des Gehäuses 130 angeordnet ist, wobei das Schichtelement 138 ein Schichtmaterial aufweist, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit und optional eine höhere Wärmekapazität als das an das Schichtelement 138 angrenzende Gehäusematerial des Gehäuses 130 aufweist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen MEMS-Baustein bzw. einen MEMS-Sensor und auf ein Herstellungsverfahren desselben. Insbesondere beziehen sich Ausführungsbeispiele auf einen MEMS-Baustein in Form eines MEMS-Schallwandlers, wie z.B. eines MEMS-Mikrofons, mit einer mehrschichtigen Gehäusestruktur. Die Gehäusestruktur ist nun aufgebaut, um ein Eindringen von Wärmeänderungen in das Innenvolumen des MEMS-Bausteins aufgrund von dynamischen Temperatur- bzw. Wärmeschwankungen in der Umgebung des MEMS-Bausteins zumindest zu reduzieren. Gemäß Ausführungsbeispielen ist die Gehäuseanordnung des MEMS-Bausteins als eine thermische Tiefpassfilteranordnung ausgebildet.
  • Hintergrund und Zusammenfassung
  • MEMS-Bausteine umfassen im Allgemeinen ein auf einem Substrat angeordnetes, elektronisches Bauteil, z.B. ein MEMS-Bauelement (MEMS = micro electromechanical system), das von einem Gehäuse umgeben ist. Das Gehäuse soll den MEMS-Baustein vor äußeren Umgebungseinflüssen, wie z.B. Staub, Schmutz, Feuchtigkeit, etc. schützen. Manche Gehäuse (Packages) sind auch vorgesehen, um den MEMS-Baustein vor externer elektromagnetischer Strahlung abzuschirmen, wobei dazu häufig ein metallisches Gehäuse eingesetzt wird.
  • Für Sensoranwendungen, z.B. MEMS-Mikrofonapplikationen, ist ein stabiler Betrieb des MEMS-Bausteins gegenüber Temperaturänderungen aufgrund der hohen Empfindlichkeit von gegenwärtig verfügbaren MEMS-Mikrofonen wesentlich. So sind in einigen Fällen, d.h. insbesondere bei Mikrofonanwendungen, schnelle Temperaturänderungen an dem MEMS-Mikrofon, z.B. mit einer Frequenz von größer 20 Hz von Belang, da diese „schnellen“ Temperaturänderungen akustisch relevante Signale, d.h. störende Signalanteile in dem Sensorausgangssignal, erzeugen können. Dabei ist es unerheblich, ob die schnellen Temperaturänderungen außerhalb des Sensor- bzw. MEMS-Bausteins oder in einigen Teilen des Sensorbausteingehäuses bzw. Sensor-Packages erzeugt werden.
  • In diesem Zusammenhang wird beispielsweise darauf hingewiesen, dass bei mobilen Geräten, wie z.B. sog. Smartphones, MEMS-Mikrofonbausteine innerhalb des Gehäuses des mobilen Geräts angeordnet sind, wobei die MEMS-Mikrofonbausteine auch relativ nahe an Leistungsbaugruppen, wie z.B. Sende-Empfangsbaugruppen und den zugehörigen Antennenstrukturen, des mobilen Geräts angeordnet sein können. Da beispielsweise der GSM-Mobilfunkstandard ein gepulstes Ausgangssignal mit einer Wiederholfrequenz von ca. 217 Hz aufweist, können außerhalb des MEMS-Mikrofonbausteins von entsprechenden Sende- und/oder Empfangsbausteinen Wärmeschwankungen entsprechend der Paket-Wiederholfrequenz des GSM-Mobilfunkstandards erzeugt werden. Diese Temperaturschwankungen können in das Gehäuse des MEMS-Bauelements eingekoppelt und von dem MEMS-Bauelement bereitgestellten Ausgangssignale beeinflussen können. Dadurch kann sich das resultierende Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR = signal to noise ratio) verringern.
  • Die DE 10 2017 109 821 A1 bezieht sich auf eine Einrichtung zum Detektieren von Schallwellen und weist ein Gehäuse mit einer Gehäusewand mit einer Innenoberfläche und einem Schallwellensensor auf, der zumindest teilweise innerhalb des Gehäuses vorgesehen und konfiguriert ist, um Schallwellen zu detektieren. Mindestens die Hälfte der Gesamtfläche der Innenoberfläche der Gehäusewand besteht aus einem wärmeisolierenden Material.
  • Die US 2004 / 0 046 245 A1 bezieht sich auf ein MEMS-Gehäuse mit einer Umgebungs- und Störabschirmung.
  • Die DE 10 2017 112 197 A1 bezieht sich auf einen Schallwellendetektor.
  • Die EP 1 880 420 B1 bezieht sich auf Nanoröhrchen-Geräte mit zwei Anschlüssen sowie entsprechende Systeme und Herstellungsverfahren dafür.
  • Die DE 11 2016 001 157 T5 bezieht sich auf ein Sensorgehäuse.
  • Die US 2011 / 0 083 517 A1 bezieht sich auf ein Sensorsystem.
  • Da auf dem Gebiet von Sensoren ein ständiger Bedarf nach MEMS-Sensoren, wie z.B. MEMS-Mikrofonen oder MEMS-Drucksensoren, besteht, die mit einer ausreichend hohen Genauigkeit die gewünschten Messgrößen, wie z.B. akustische Signale oder Druckänderungen, erfassen, besteht eine Anforderung darin, den Einfluss von Temperaturschwankungen auf einen MEMS-Baustein bzw. MEMS-Sensor zu verringern.
  • Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden unabhängigen Patentansprüche erfüllt werden. Weiterbildungen des vorliegenden Konzepts sind in den Unteransprüchen definiert.
  • Ein MEMS-Baustein 100 umfasst ein Gehäuse 130 mit einem Innenvolumen V, wobei das Gehäuse 130 eine Schallöffnung 132 zu dem Innenvolumen V aufweist. Der MEMS-Baustein 100 umfasst ferner ein MEMS-Bauelement 110 in dem Gehäuse 130 benachbart zu der Schallöffnung 132 und ein Schichtelement 138, das zumindest bereichsweise an einem dem Innenvolumen V zugewandten Oberflächenbereich 134-1, 136-1 des Gehäuses 130 angeordnet ist. Das Schichtelement 138 weist ein Schichtmaterial auf, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit und optional eine höhere Wärmekapazität als das an das Schichtelement 138 angrenzende Gehäusematerial des Gehäuses 130 aufweist.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen kann die dynamische Wärmeübertragung bzw. der dynamische Wärmetransfer durch das Gehäuse 130 in das Innenvolumen V des MEMS-Bausteins 100 zumindest reduziert werden, indem das Gehäuse durch Anordnen eines Schichtelements 138 modifiziert wird. Dadurch kann die Empfindlichkeit des MEMS-Bauelements 110 gegenüber schnellen Temperaturänderungen außerhalb des MEMS-Bausteins 100 reduziert werden. So wird gemäß Ausführungsbeispielen eine zusätzliche Schicht bzw. ein Schichtelement 138 mit einem Schichtmaterial zumindest an solchen Abschnitten an den dem Innenvolumen V zugewandten Oberflächenbereichs (d.h. an der Innenoberfläche) des Gehäuses 130 angeordnet, die als dominante Wärmetransporter oder Wärmeerzeuger wirksam sind. Das zusätzliche Schichtmaterial ist beispielsweise ausgelegt, um selbst oder in Kombination mit dem weiteren, z.B. metallischen Material des Gehäuses 130 als eine thermische Filteranordnung wirksam zu sein, die es ermöglicht, einerseits langsame Temperaturänderungen in der Umgebung des MEMS-Bausteins 100 durch das Gehäuse 130 hindurchzulassen, andererseits aber schnelle Temperaturänderungen im Durchschnitt heraus zu mitteln bzw. herauszufiltern, d.h. wirksam abzublocken.
  • Somit lässt sich ein „thermisches Übersprechen“ (engl. auch: „coexistence interference“ = Koexistenzstörung = gegenseitiges Beeinflussen) von extern zu dem MEMS-Baustein 100 angeordneten weiteren Bausteinen bzw. Leistungsbausteinen durch die spezifische Modifikation des Gehäuses 130 als thermische Filteranordnung insbesondere für relativ schnelle Temperaturänderungen äußerst effektiv reduzieren.
  • Figurenliste
  • Ausführungsbeispiele von Vorrichtung und/oder Verfahren werden nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren und Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
    • 1 eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Bausteins 100 mit einem beispielsweise Membran-basierten MEMS-Schallwandler bzw. MEMS-Mikrofon 110 und einer damit elektrisch gekoppelten Schaltungseinrichtung (ASIC) 120 gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
    • 2 eine beispielhafte, tabellarische Übersicht einiger relevanter Materialen für das Schichtelement an dem Gehäuse des MEMS-Bausteins gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele im Detail anhand der Figuren näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte, Funktionsblöcke und/oder Verfahrensschritte in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente, Objekte, Funktionsblöcke und/oder Verfahrensschritte untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
  • Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegende Figur beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung nicht maßstäblich dargestellt sein.
  • Im Folgenden wird nun anhand von 1 in Form eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht ein MEMS-Baustein 100 mit einem MEMS-Bauelement 110 und einer optionalen, damit elektrisch gekoppelten Schaltungseinrichtung 120 (ASIC = application specific integrated circuit) beschrieben. Wie in 1 dargestellt ist, kann das MEMS-Bauelement 110 in einem Gehäuse 130 mit einem Innenvolumen V angeordnet sein, wobei das Gehäuse 130 beispielsweise eine Zugangs- bzw. Schallöffnung 132 zu dem Innenvolumen V aufweist. Das MEMS-Bauelement 110 ist in dem Gehäuse 130 beispielsweise benachbart zu einer Schallöffnung 132 angeordnet. Das Gehäuse 130 kann nun beispielsweise ein Substrat 134 und ein Abdeckungselement 136, das zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig ausgebildet sein kann, aufweisen, wobei ein Schichtelement 138 zumindest bereichsweise an dem inneren Oberflächenbereich 136-1 des Abdeckungselements 136 angeordnet sein kann. Zusätzlich oder alternativ kann das Schichtelement 138 zumindest bereichsweise an dem inneren Oberflächenbereich 134-1 des Substrats 134 angeordnet sein kann.
  • Das MEMS-Bauelement 110 kann beispielsweise als ein MEMS-Schallwandler ausgebildet sein. Es wird aber darauf hingewiesen wird, dass die nachfolgenden Ausführungen gleichermaßen auf jegliche MEMS-Bauelemente, z.B. Drucksensoren, etc., anwendbar sind, die in einem Gehäuse untergebracht sind.
  • Das MEMS-Bauelement 110 kann bei einer beispielhaften Anordnung als MEMS-Schallwandler das Innenvolumen V in ein Vordervolumen V1 und ein Rückvolumen V2 unterteilen, wobei sich das Vordervolumen V1 im Bereich zwischen der Schallöffnung 132 und dem MEMS-Schallwandler 110 befindet, und wobei sich das Rückvolumen V2 auf der dazu gegenüberliegenden Seite des MEMS-Schallwandlers 110 im Innenvolumen des Gehäuses 130 befindet. Das Gehäuse 130 weist nun ferner ein Schichtelement 138 auf, das zumindest bereichsweise an einem dem Innenvolumen V zugewandten Oberflächenbereich 136-1 des Gehäuses 130, d.h. beispielsweise an der Innenoberfläche 136-1 des Abdeckungselements 136, angeordnet ist. Das Schichtelement 138 ist beispielsweise ausgebildet, um zumindest bereichsweise einen dynamischen Wärmetransfer in das Innenvolumen V des MEMS-Bausteins 100 zu verringern bzw. zu verhindern. Das Schichtelement 138 weist einen dem Innenvolumen V zugewandten Oberflächenbereich 138-1 und einen dem Gehäuse 130 zugewandten Oberflächenbereich 138-2 auf. Das Schichtelement 138 kann auch einen Teil des Gehäuses 130 bilden.
  • Das Schichtelement 138 weist nun ein Schichtmaterial auf, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit bzw. thermische Leitfähigkeit und optional eine höhere Wärmekapazität bzw. thermische Masse als das z.B. an das Schichtelement 138 angrenzende Gehäusematerial des Gehäuses 130 aufweist.
  • Allgemein ist die Wärmekapazität CTherm eines Körpers definiert als das Verhältnis der dem Körper zugeführten Wärme ΔQ zu der dadurch bewirkten Temperaturänderung ΔT gemäß der Formel: C T h e r m = Δ Q Δ T ,
    Figure DE102018203094B3_0001
  • Die Wärmeleitfähigkeit (auch Wärmeleitkoeffizient) ist eine Stoffeigenschaft, die den Wärmestrom durch ein Material aufgrund der Wärmeleitung bestimmt. An der Wärmeleitfähigkeit lässt sich ablesen, wie gut ein Material Wärme leitet und wie gut es sich zur Wärmedämmung eignet. Die Wärmeleitfähigkeit kann folgendermaßen angegeben werden: Q o = λ ⋅ A ⋅ Δ T l ,
    Figure DE102018203094B3_0002
    wobei Q̊ der Wärmestrom, A die vom Wärmestrom durchflossene Querschnittsfläche des Schichtelements 138, I die Dicke des Schichtelements 138, λ die spezifische Wärmeleitfähigkeit des Schichtelements 138 und ΔT die Temperaturdifferenz zwischen den Randflächen 138-1, 138-2 des Schichtelements 138 mit der Dicke I ist.
  • Die obigen Definitionen bzw. Vorgaben für die Wärmeleitfähigkeit und Wärmekapazität sind nur als eine beispielhafte Beschreibung dieser physikalischen Eigenschaften des Schichtelements 138 anzunehmen.
  • Wie in 1 beispielhaft dargestellt ist, ist das Schichtelement 138 im Wesentlichen an dem gesamten, dem Innenvolumen zugewandten Oberflächenbereich 136-1 des Abdeckungselements 136 angeordnet. Gemäß Ausführungsbeispielen kann das Schichtelement 138 auch nur abschnittsweise bzw. bereichsweise an den dem Innenvolumen zugewandten Oberflächenbereich 136-1 des Gehäuses 136 angeordnet sein, d.h. an einem solchen Bereich bzw. mehreren solchen Bereichen, die als vorwiegende Wärmeübertragungsbereiche oder Wärmeerzeugungsbereiche wirksam sind. Falls beispielsweise das Abdeckungselement 136 insgesamt als dominantes Wärmeübertragungselement angenommen werden kann, kann das Schichtelement 138 auch im Wesentlichen an dem gesamten inneren Oberflächenbereich 136-1 des Abdeckungselements 136 angeordnet sein, bzw. den inneren Oberflächenbereich des Abdeckungselements 136 bedecken. Optional kann das Schichtelement 135 auch bereichsweise an einen dem Innenvolumen zugewandten Oberflächenbereich 134-1 des Substrats 134 angeordnet sein, wobei dies nicht explizit in 1 dargestellt ist.
  • Das Schichtmaterial des Schichtelements 138 kann nun gewählt sein, um eine Wärmeleitfähigkeit aufzuweisen, die um einen Faktor von zumindest 5, 10, 20 oder 100 niedriger ist als die Wärmeleitfähigkeit des Abdeckungsmaterials des leitfähigen Abdeckungselements 136, wobei das Schichtmaterial des Schichtelements 138 ferner gewählt sein kann, um eine Wärmekapazität aufzuweisen, die zumindest um einen Faktor 5, 10, 20 oder 100 höher ist als die Wärmekapazität des an das Schichtelement 133 angrenzenden Gehäusematerials des Abdeckungselements 136.
  • Das Schichtelement 138 oder die Schichtfolge mit dem Schichtelement 138 und dem daran angrenzenden Abdeckungselement 136 sind nun beispielsweise als ein thermisches Filterelement bzw. eine thermische Tiefpassfilteranordnung für Temperaturänderungen, wie z.B. Temperaturschwankungen oder Wärmeschwankungen, mit einer Änderungsgrenzfrequenz fGrenz ≤ 200 Hz, 100 Hz, 50 Hz oder ≤ 20 Hz ausgebildet. Die Grenzfrequenz fGrenz ist somit derjenige Wert der Frequenz der Temperaturänderungen, bei dessen Überschreitung der dynamische Wärmetransfer durch das Gehäuse bzw. Package 130 in das Innenvolumen V des MEMS-Bausteins 100 unter einen bestimmten Wert, z.B. um zumindest 25 %, 50 % , 75 % oder 90 % gegenüber einer Vergleichssituation ohne Schichtelement absinkt.
  • Die thermische Tiefpassfilteranordnung, das Schichtelement 138 bzw. die Schichtfolge mit dem Schichtelement 138 und dem daran angrenzenden Abdeckungselement 136 aufweist, ist somit ausgebildet, um ein Eindringen von Wärmeschwankungen z.B. aufgrund gepulster elektromagnetischer Störstrahlung mit einer Pulsfrequenz von zumindest 10, 20, 50, 100 oder 200 Hz oder höher in das Innenvolumen V des Gehäuses 130 zumindest zu reduzieren.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen kann das Abdeckungselement 136 elektrisch leitfähig ausgebildet sein und mit einer leitfähigen Struktur (nicht gezeigt in 1) an dem Substrat 134 elektrisch gekoppelt bzw. verbunden sein, um das Abdeckungselement 136 mit einem Referenzpotenzial, z.B. Massepotenzial, elektrisch verbinden zu können.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen weist der MEMS-Baustein 100 ferner optional die integrierte Schaltungseinrichtung 120 (ASIC) in dem Innenvolumen des Gehäuses 130, z.B. auf dem Substrat 134, auf. Die Schaltungseinrichtung 120, die beispielsweise elektrisch mit dem MEMS-Schallwandler 110 gekoppelt ist, kann nun ausgebildet sein, um basierend auf einer durch eine akustische Schalldruckänderung ΔP bewirkte Auslenkung einer Membranstruktur (nicht gezeigt in 1) des Schallwandlerelements 110 gegenüber einer Gegenelektronstruktur (nicht gezeigt in 1) zu erfassen und um ein entsprechendes Audio-Ausgangssignal SOUT bereitzustellen.
  • Das MEMS-Bauelement 110 kann also als ein MEMS-Schallwandler oder MEMS-Mikrofon mit einer Membranstruktur und einer zugeordneten Gegenelektrodenstruktur (beide nicht gezeigt in 1) ausgebildet sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das MEMS-Bauelement 110 (das MEMS-Mikrofon) das Innenvolumen V in eine Vordervolumen V1 und ein Rückvolumen V2 unterteilen, wobei sich das Vordervolumen V1 im Bereich zwischen der Schallöffnung 132 und dem MEMS-Bauelement 110 befindet, und wobei sich das Rückvolumen V2 auf der dazu gegenüberliegenden Seite des MEMS-Bauelements 110 im Innenvolumen V des Gehäuses 130 befindet.
  • Das MEMS-Bauelement 110, das beispielsweise als ein MEMS-Mikrofon ausgebildet ist, kann eine weitere Gegenelektrodenstruktur (nicht gezeigt in 1) aufweisen und somit in einer Dual-Backplate-Konfiguration (in einer Konfiguration mit zwei Gegenelektrodenstrukturen und der dazwischen liegenden Membranstruktur) ausgebildet sein.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das MEMS-Bauelement 110 (MEMS-Mikrofon) eine weitere Membranstruktur (nicht gezeigt in 1) aufweisen, die beispielsweise mittels mechanischer Verbindungselemente (nicht gezeigt in 1) mit der Membranstruktur mechanisch verbunden ist, um eine sogenannte Dual-Membran-Konfiguration, d.h. eine Konfiguration mit zwei Membranstrukturen und einer dazwischen liegenden Gegenelektronenstruktur, zu bilden.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen kann das Schichtelement 138 als Schichtmaterial ein Kunststoffmaterial, wie z.B. ein Polyimidmaterial oder ein SU-8-Material, oder auch ein Glasmaterial aufweisen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Schichtelement 130 auch eine Schichtfolge aus mehreren unterschiedlichen Kunststoffmaterialien bzw. Glasmaterialien und/oder Kunststoff- und Glasmaterialien aufweisen. Ferner kann das Abdeckungselement 136 ein leitfähiges, metallisches Gehäusematerial aufweisen.
  • Das Schichtmaterial des Schichtelements 138 kann beispielsweise vor oder auch nach dem Trimmen des Deckelements 136 als eine zusätzliche Schicht bzw. ein zusätzliches Schichtelement 138 an dem inneren Oberflächenbereich 136-1 des Deckelelements 136 hinzugefügt werden. Zum Aufbringen des Schichtmaterials des Schichtelements 138 können beispielsweise Tintenstrahltechniken zur Materialaufbringung angewendet werden. Das Schichtmaterial des Schichtelements 138, das beispielsweise mittels Tintenstrahltechniken aufgebracht wird, und kann ein Polyimid-Material oder ein SU-8-Material aufweisen, wobei die Schichtdicke des aufgebrachten Schichtmaterials durch die Anzahl der Druckvorgänge bzw. Runs und die Druckdichte (DPI = dot per inch = Punkte pro Zoll) die resultierende Schichtdicke des Schichtelements 138 eingestellt werden kann.
  • Typische Schichtdicken für das Deckelelement 136 liegen in einem Bereich bei 100 µm, also z.B. in einem Bereich zwischen 50 und 200 µm. Typische Schichtdicken für das Schichtelement 138 liegen in einem Bereich zwischen 5 und 200 µm. Typische Materialen für das Deckelelement 136 und/oder das Schichtelement 138 umfassen beispielsweise Polyimid, Epoxy, Harze etc.
  • 2 zeigt im dortigen Abschnitt „I“ eine beispielhafte, tabellarische Übersicht einiger relevanter Materialen für das Schichtelement 138 an dem Gehäuse des MEMS-Bausteins gemäß einem Ausführungsbeispiel. Im Abschnitt „II“ der tabellarischen Übersicht sind einige metallische Materialien dargestellt, die beispielsweise als typische Materialien für das elektrisch leitfähige Abdeckungselement 136 verwendet werden können. Im Abschnitt „III“ sind noch einige weitere Materialien als weitere Vergleichsbeispiele dargestellt. Die Spalten der Tabelle geben beispielhaft die thermische Leitfähigkeit, die Dichte, die spezifische Wärmekapazität, die Wärmespeicherzahl, die Wärmediffusivität, die Grenzfrequenz und die Dämpfung bei 217 Hz des jeweiligen Materials an.
  • Bei den obigen Parametern stellt die thermische Diffusivität einen wesentlichen Parameter dar, so dass Materialien mit einem niedrigen Wert der thermischen Diffusivität gut zur Isolation des Abdeckungselements 136 bzw. Gehäuses 130 geeignet sind. Wie der Tabelle von 2 ferner zu entnehmen ist, weisen die Materialien des Abschnitts I eine um zumindest zwei Größenordnungen niedrigere thermische Diffusivität auf als die Materialien im Abschnitt II. Die Kombination einer niedrigen thermischen Leitfähigkeit, einer hohen Dichte und einer hohen spezifischen Wärmekapazität sind wesentliche Faktoren, um die thermische Diffusivität so weit wie möglich zu reduzieren. So ist der Tabelle von 2 zu entnehmen, dass Materialien, wie z. B. Polyimid, SU8, Parylen C, Polyester/PET, Epoxid und im Allgemeinen alle anderen nicht leitfähigen Polymermaterialien geeignet sind, um das Schichtmaterial des Schichtelements 138 zu bilden.
  • Darüber hinaus können weitere technische Weiterentwicklungen von Polymermaterialien Co-Polymermaterialien und Komposit-Polymermaterialien erhalten werden, die die Verringerung der thermischen Diffusivität weiter steigern. Polymermaterialien und deren Derivate sind eine Klasse von Materialien, die als Schichtmaterial des Schichtelements 138 verwendet werden können, wobei aber darauf hingewiesen wird, dass auch andere thermische Isolatoren, wie z. B. Keramikmaterialien, als thermische Barrieren, d. h. auch als das Schichtmaterial des Schichtelements 138, eingesetzt werden können. Solche thermische Barrieren können durch unterschiedliche Produktionsprozesse, wie z. B. Verdampfen, Dreh-/Sprüh-Beschichtung (und optional zusammen mit einer Photolithographie), Eintauchen, Transferdrucken und/oder Thermoformungsprozesse erhalten werden, wobei diese Auflistung von Herstellungsprozessen nicht als abschließend anzusehen ist.
  • Wird nun beispielsweise eine Materialdichte des Schichtmaterials 138 von etwa 100 µm angenommen, liefert die in 2 dargestellte Tabelle ferner eine qualitative Angabe der Frequenzpolstelle, die durch das Isolationsmaterial, d. h. das Schichtmaterial des Schichtelements 138, eingebracht wird und deren normierter Dämpfung bei einer bestimmten Frequenz bei 217 Hz (letzte Spalte).
  • Das Schichtmaterial des Schichtelements 138 kann beispielsweise auch als eine Klebstoffschicht oder eine Folie bzw. Kunststofffolie auf den dem Innenvolumen V zugewandten Oberflächenbereich 134-1, 136-1 des Gehäuses 130 aufgebracht werden. Das Schichtmaterial des Schichtelements 130 kann beispielsweise mittels Aufbringungsverfahren wie z.B. Embossing (bzw. Hot Embossing), Sputtern, Aufdampfen, etc. zumindest bereichsweise an den dem Innenvolumen V zugewandten Oberflächenbereich 134-1, 136-1 des Gehäuses 130 bzw. des leitfähigen Abdeckungselements 136 aufgebracht werden.
  • Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Schichtmaterial des Schichtelements 138 aus einem Material mit einer niedrigen Wärmeleitfähigkeit und optional einer hohen Wärmekapazität vorgeformt bzw. ausgebildet werden, woraufhin nachfolgend eine Metallisierungsschicht 136 an einer Außenseite 138-2, d.h. der von dem Innenvolumen V des Gehäuses 130 abgewandten Seite des Schichtelements 138, aufgebracht werden kann, um das elektrisch leitfähig gebildete Abdeckungselement 136 zu bilden.
  • Basierend auf dem vorliegenden Konzept kann entsprechend vorgegebenen, z.B. kundenseitigen Anforderungen vereinfacht werden, da beispielsweise bei gegenwärtig eingesetzten mobilen Geräten, wie z.B. Smartphones, Notebooks, Tablets, Laptops, Smart-Watches etc., die mit dem vorliegenden MEMS-Baustein z.B. als MEMS-Sensor (MEMS-Drucksensor, MEMS-Schallwandler oder MEMS-Mikrofon) ausgebildet sind, auf Systemebene störende Koexistenzsignale minimiert werden können, indem das vorliegende thermische Abschirmungskonzept für das Gehäuse 130 des MEMS-Bausteins 100 eingesetzt wird.
  • Gemäß Ausführungsbeispielen kann also die dynamische Wärmeübertragung durch das Gehäuse in das Innenvolumen V des MEMS-Bausteins 100 zumindest reduziert werden, indem das Gehäuse 130 durch Anordnen eines Schichtelements 138 mit einem Material mit einer niedrigeren Wärmeleitfähigkeit und optional einer hohen Wärmekapazität (z.B. im Verhältnis zum Deckelelement 136) modifiziert wird. Dadurch kann die Empfindlichkeit des MEMS-Bauelements 100 gegenüber schnellen Temperaturänderungen außerhalb des MEMS-Bausteins reduziert werden. Die zusätzliche Schicht des Schichtelements 138 wird zumindest an solchen Abschnitten an der Innenoberfläche 136-1 des Gehäuses 130 angeordnet, die als dominante Wärmetransporter oder Wärmeerzeuger wirksam sind. Das zusätzliche Schichtmaterial 138 ist beispielsweise ausgelegt, um als ein thermisches Filterelement wirksam zu sein, das es ermöglicht, einerseits langsame Temperaturänderungen in der Umgebung des MEMS-Bausteins 100 durch das Gehäuse 130 hindurchzulassen, andererseits aber schnelle Temperaturänderungen wirksam außerhalb des Innenvolumens V abzublocken.
  • Somit lässt sich ein „thermisches Übersprechen“ von benachbart zu dem MEMS-Baustein 100 angeordneten weiteren Bausteinen bzw. Leistungsbausteinen (nicht gezeigt in 1) durch die spezifische Modifikation des Gehäuses 130 als thermische Filteranordnung insbesondere für relativ schnelle Temperaturänderungen äußerst effektiv reduzieren.
  • Während sich Ausführungsbeispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, werden dementsprechend Ausführungsbeispiele derselben in den Figuren beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die offenbarten bestimmten Formen zu begrenzen, sondern im Gegensatz die Ausführungsbeispiele alle in den Rahmen der Offenbarung fallenden Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken sollen. In der gesamten Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Elemente.
  • Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz ein Element als „direkt“ mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Sonstige zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen benutzten Ausdrücke sollten auf gleichartige Weise ausgelegt werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“ usw.). Ferner ist die Formulierung „zumindest ein“ Element so zu verstehen, dass ein Element oder eine Mehrzahl von Elementen vorgesehen sein können.
  • Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einem MEMS-Baustein beschrieben wurden, versteht es sich, dass einige Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Herstellungsverfahrens mit entsprechenden Verfahrensschritten zur Herstellung eines MEMS-Bausteins darstellen. So ist das Bereitstellen eines Blocks oder eines Bauelements auch als ein Verfahrensschritt oder ein Merkmal eines Verfahrensschrittes eines entsprechenden Verfahrens zu verstehen ist. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie unter Verwendung eines Mikroprozessors, eines programmierbaren Computers oder einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
  • In der vorhergehenden detaillierten Beschreibung wurden teilweise verschiedene Merkmale in Beispielen zusammen gruppiert, um die Offenbarung zu rationalisieren. Diese Art der Offenbarung soll nicht als die Absicht interpretiert werden, dass die beanspruchten Beispiele mehr Merkmale aufweisen als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche wiedergeben, der Gegenstand in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen offenbarten Beispiels liegen. Folglich werden die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann. Während jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann, sei angemerkt, dass, obwohl sich abhängige Ansprüche in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen zurückbeziehen, andere Beispiele auch eine Kombination von abhängigen Ansprüchen mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs oder einer Kombination jedes Merkmals mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen umfassen. Solche Kombinationen seien umfasst, es sei denn es ist ausgeführt, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner ist beabsichtigt, dass auch eine Kombination von Merkmalen eines Anspruchs mit jedem anderen unabhängigen Anspruch umfasst ist, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch ist.
  • Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele hierin dargestellt und beschrieben wurden, wird einem Fachmann offensichtlich sein, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen für die spezifischen dort gezeigten und dargestellten Ausführungsbeispiele ersetzt werden können, ohne von dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung abzuweichen. Dieser Anmeldungstext soll alle Adaptionen und Variationen der hierin beschriebenen und erörterten spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken. Daher ist der vorliegende Anmeldungsgegenstand lediglich durch den Wortlaut der Ansprüche und den äquivalenten Ausführungsformen derselben begrenzt.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    MEMS-Baustein
    110
    MEMS-Bauelement
    120
    elektrische Schaltungseinrichtung (ASIC)
    130
    Gehäuse
    132
    Schallöffnung
    134
    Substrat
    134-1
    innerer Oberflächenbereich des Substrats
    136
    Abdeckungselement
    136-1
    innerer Oberflächenbereich des Abdeckungselements
    138
    Schichtelement
    138-1
    innerer Oberflächenbereich des Schichtelements
    138-2
    äußerer Oberflächenbereich des Schichtelements
    ΔP
    Schalldruckänderung
    SOUT
    Ausgangssignal
    V
    Innenvolumen
    V1
    Vordervolumen
    V2
    Rückvolumen
    I
    Schichtdicke des Schichtelements

Claims (15)

  1. MEMS-Baustein (100) mit folgenden Merkmalen: einem Gehäuse (130) mit einem Innenvolumen (V), wobei das Gehäuse (130) ein Substrat (134) und ein zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig ausgebildetes Abdeckungselement (136) aufweist, einem MEMS-Bauelement (110) in dem Gehäuse (130), und einem Schichtelement (138), das zumindest bereichsweise an einem dem Innenvolumen (V) zugewandten Oberflächenbereich (134-1, 136-1) des Gehäuses (130) angeordnet ist, wobei das Schichtelement (138) ein Schichtmaterial aufweist, das eine niedrigere Wärmeleitfähigkeit und eine höhere Wärmekapazität als das an das Schichtelement (138) angrenzende Gehäusematerial des Gehäuses (130) aufweist.
  2. MEMS-Baustein (100) gemäß Anspruch 1, wobei das Schichtelement (138) zumindest bereichsweise an dem leitfähigen Abdeckungselement (136) angeordnet ist.
  3. MEMS-Baustein (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmeleitfähigkeit des Schichtmaterials des Schichtelements (138) um einen Faktor von zumindest fünf niedriger ist als die Wärmeleitfähigkeit des an dem Schichtelement angrenzenden Gehäusematerials des Gehäuses (130).
  4. MEMS-Baustein (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Wärmekapazität des Schichtmaterials des Schichtelements (138) zumindest um einen Faktor fünf höher ist als die Wärmekapazität des an dem Schichtelement angrenzenden Gehäusematerials des Gehäuses (130).
  5. MEMS-Baustein gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei das Schichtelement (138) oder die Schichtfolge mit dem Schichtelement (138) und dem daran angrenzenden Gehäusematerial des Gehäuses (130) als eine thermische Tiefpassfilteranordnung für Temperaturänderungen mit einer Änderungsgrenzfrequenz fGrenz ≤ 20 Hz ausgebildet ist.
  6. MEMS-Baustein (100) gemäß Anspruch 5, wobei die thermische Tiefpassfilteranordnung ausgebildet ist, um ein Einbringen von Wärmeschwankungen aufgrund gepulster elektromagnetischer Störstrahlung mit einer Pulsfrequenz von 20 Hz oder höher in das Innenvolumen (V) des Gehäuses (130) zumindest zu reduzieren.
  7. MEMS-Baustein (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abdeckungselement (136) elektrisch leitfähig ausgebildet ist und mit einer leitfähigen Struktur an dem Substrat (134) elektrisch verbunden ist.
  8. MEMS-Baustein (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das MEMS-Bauelement ferner eine Schaltungseinrichtung (120) im Innenvolumen (V) des Gehäuses (130) aufweist.
  9. MEMS-Baustein (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das MEMS-Bauelement (110) als ein MEMS-Schallwandler oder MEMS-Mikrofon mit einer Membranstruktur und einer zugeordneten Gegenelektrodenstruktur ausgebildet ist.
  10. MEMS-Baustein (100) gemäß den Ansprüchen 8 und 9, wobei die Schaltungseinrichtung elektrisch mit dem MEMS-Bauelement (110) gekoppelt ist, wobei die Schaltungseinrichtung (120) ferner ausgebildet ist, um ein Ausgangssignal (SOUT) des MEMS-Bauelements (110) basierend auf einer durch eine akustische Schalldruckänderung (ΔP) bewirkte Auslenkung der Membranstruktur gegenüber der Gegenelektrodenstruktur zu erfassen.
  11. MEMS-Baustein gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schichtelement (138) als Schichtmaterial ein Kunststoffmaterial oder ein Glasmaterial aufweist.
  12. MEMS-Baustein (100) gemäß Anspruch 11, wobei das Schichtelement ein mehrschichtiges Schichtmaterial mit einer Mehrzahl von Kunststoffmaterialschichten und/oder Glasmaterialschichten aufweist.
  13. MEMS-Baustein (100) gemäß einem der Ansprüche 11 oder 12, wobei das Kunststoffmaterial ein Polyimid-Material und/oder ein SU-8-Material aufweist.
  14. MEMS-Baustein (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Abdeckungselement (136) ein leitfähiges, metallisches Gehäusematerial aufweist.
  15. MEMS-Baustein (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (130) eine Öffnung (132) zu dem Innenvolumen (V) aufweist, und wobei das MEMS-Bauelement (110) in dem Gehäuse (130) benachbart zu der Öffnung (132) angeordnet ist.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015216200A1 (de) * 2015-08-25 2017-03-02 Robert Bosch Gmbh Akustischer Sensor mit einem Gehäuse und einem an diesem Gehäuse angeordneten Membranelement
WO2020205852A1 (en) * 2019-04-01 2020-10-08 Knowles Electronics, Llc Enclosures for micrphone assemblies including a fluoropolymer insulating layer
CN213818100U (zh) * 2019-12-30 2021-07-27 楼氏电子(苏州)有限公司 麦克风组件

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040046245A1 (en) 2002-09-10 2004-03-11 Minervini Anthony D. Microelectromechanical system package with environmental and interference shield
EP1880420A1 (de) 2005-05-09 2008-01-23 Nantero, Inc. Nanoröhrchen-geräte mit zwei anschlüssen sowie entsprechende systeme und herstellungsverfahren dafür
US20110083517A1 (en) 2009-10-14 2011-04-14 Tohoku University Sensor system
DE102017109821A1 (de) 2016-05-06 2017-11-09 Infineon Technologies Ag Einrichtung zum detektieren von schallwellen
DE102017112197A1 (de) 2016-06-03 2017-12-07 Infineon Technologies Ag Schallwellendetektor
DE112016001157T5 (de) 2015-03-12 2017-12-21 Omron Corporation Sensorgehäuse

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7501703B2 (en) * 2003-02-28 2009-03-10 Knowles Electronics, Llc Acoustic transducer module
EP1999272B1 (de) * 2006-03-21 2017-11-01 Koninklijke Philips N.V. Mikroelektronische sensorvorrichtung mit sensoranordnung
US10266392B2 (en) * 2007-06-07 2019-04-23 E-Pack, Inc. Environment-resistant module, micropackage and methods of manufacturing same
US20100207257A1 (en) * 2009-02-17 2010-08-19 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor package and manufacturing method thereof
DE102009002559A1 (de) * 2009-04-22 2010-10-28 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung
KR101362398B1 (ko) * 2012-07-10 2014-02-13 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 반도체 패키지 및 그 제조 방법
WO2012074775A1 (en) * 2010-11-19 2012-06-07 Analog Devices, Inc. Packaged integrated device with electrically conductive lid
US9239386B2 (en) * 2011-10-05 2016-01-19 Infineon Technologies Ag Sonic sensors and packages
US8643169B2 (en) * 2011-11-09 2014-02-04 Freescale Semiconductor, Inc. Semiconductor sensor device with over-molded lid
WO2013156539A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-24 Stmicroelectronics S.R.L. Assembly of a semiconductor integrated device including a mems acoustic transducer
US8906747B2 (en) * 2012-05-23 2014-12-09 Freescale Semiconductor, Inc. Cavity-type semiconductor package and method of packaging same
US9409765B1 (en) * 2013-02-01 2016-08-09 Maxim Integrated Products, Inc. Method and apparatus for an isolating structure
KR101369464B1 (ko) * 2013-06-27 2014-03-06 주식회사 비에스이 멤스 마이크로폰
CN104517944A (zh) * 2013-09-30 2015-04-15 日月光半导体制造股份有限公司 封装结构及其制造方法
US20150117681A1 (en) * 2013-10-30 2015-04-30 Knowles Electronics, Llc Acoustic Assembly and Method of Manufacturing The Same
DE102014105849B3 (de) * 2014-04-25 2015-09-17 Epcos Ag Mikrofon mit vergrößertem Rückvolumen und Verfahren zur Herstellung
CN105300593B (zh) * 2014-07-28 2018-12-28 恩智浦美国有限公司 具有盖的封装的半导体传感器装置
US9162869B1 (en) * 2014-07-31 2015-10-20 Merry Electronics (Shenzhen) Co., Ltd. MEMS microphone package structure having non-planar substrate and method of manufacturing same
JP2017041617A (ja) * 2015-08-21 2017-02-23 株式会社東芝 電子装置基板及び磁気シールドパッケージ
US10244644B2 (en) * 2015-12-04 2019-03-26 Continental Automotive Systems, Inc. Automotive electronic device having a cover with fins to reduce gel vibration
US10547282B2 (en) * 2016-10-31 2020-01-28 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Filter including bulk acoustic wave resonator
DE102017206744B9 (de) * 2017-04-21 2023-01-12 Infineon Technologies Ag Mems package mit hoher wärmekapazität und verfahren zum herstellen selbiger

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040046245A1 (en) 2002-09-10 2004-03-11 Minervini Anthony D. Microelectromechanical system package with environmental and interference shield
EP1880420A1 (de) 2005-05-09 2008-01-23 Nantero, Inc. Nanoröhrchen-geräte mit zwei anschlüssen sowie entsprechende systeme und herstellungsverfahren dafür
US20110083517A1 (en) 2009-10-14 2011-04-14 Tohoku University Sensor system
DE112016001157T5 (de) 2015-03-12 2017-12-21 Omron Corporation Sensorgehäuse
DE102017109821A1 (de) 2016-05-06 2017-11-09 Infineon Technologies Ag Einrichtung zum detektieren von schallwellen
DE102017112197A1 (de) 2016-06-03 2017-12-07 Infineon Technologies Ag Schallwellendetektor

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US20190270637A1 (en) 2019-09-05
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KR20190104896A (ko) 2019-09-11
US10793419B2 (en) 2020-10-06
KR102645268B1 (ko) 2024-03-11

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