DE102018207605B4 - MEMS-Sensor, MEMS-Sensorsystem und Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Sensorsystems - Google Patents

MEMS-Sensor, MEMS-Sensorsystem und Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Sensorsystems Download PDF

Info

Publication number
DE102018207605B4
DE102018207605B4 DE102018207605.7A DE102018207605A DE102018207605B4 DE 102018207605 B4 DE102018207605 B4 DE 102018207605B4 DE 102018207605 A DE102018207605 A DE 102018207605A DE 102018207605 B4 DE102018207605 B4 DE 102018207605B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
volume
mems sensor
membrane
opening
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102018207605.7A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102018207605B9 (de
DE102018207605A1 (de
Inventor
David Tumpold
Dominic Maier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102018207605.7A priority Critical patent/DE102018207605B9/de
Priority to US16/400,365 priority patent/US11492249B2/en
Priority to CN201910395404.8A priority patent/CN110498385B/zh
Priority to KR1020190056816A priority patent/KR20190131443A/ko
Publication of DE102018207605A1 publication Critical patent/DE102018207605A1/de
Publication of DE102018207605B4 publication Critical patent/DE102018207605B4/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102018207605B9 publication Critical patent/DE102018207605B9/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0009—Structural features, others than packages, for protecting a device against environmental influences
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/0032—Packages or encapsulation
    • B81B7/0061—Packages or encapsulation suitable for fluid transfer from the MEMS out of the package or vice versa, e.g. transfer of liquid, gas, sound
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B3/00—Devices comprising flexible or deformable elements, e.g. comprising elastic tongues or membranes
    • B81B3/0018—Structures acting upon the moving or flexible element for transforming energy into mechanical movement or vice versa, i.e. actuators, sensors, generators
    • B81B3/0021—Transducers for transforming electrical into mechanical energy or vice versa
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B7/00—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems
    • B81B7/02—Microstructural systems; Auxiliary parts of microstructural devices or systems containing distinct electrical or optical devices of particular relevance for their function, e.g. microelectro-mechanical systems [MEMS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00134—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems comprising flexible or deformable structures
    • B81C1/00158—Diaphragms, membranes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81C—PROCESSES OR APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS
    • B81C1/00—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate
    • B81C1/00015—Manufacture or treatment of devices or systems in or on a substrate for manufacturing microsystems
    • B81C1/00261—Processes for packaging MEMS devices
    • B81C1/00309—Processes for packaging MEMS devices suitable for fluid transfer from the MEMS out of the package or vice versa, e.g. transfer of liquid, gas, sound
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
    • G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/24—Probes
    • G01N29/2418—Probes using optoacoustic interaction with the material, e.g. laser radiation, photoacoustics
    • G01N29/2425—Probes using optoacoustic interaction with the material, e.g. laser radiation, photoacoustics optoacoustic fluid cells therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/005—Electrostatic transducers using semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R19/00—Electrostatic transducers
    • H04R19/04—Microphones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0214—Biosensors; Chemical sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0257—Microphones or microspeakers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2201/00—Specific applications of microelectromechanical systems
    • B81B2201/02—Sensors
    • B81B2201/0264—Pressure sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2203/00—Basic microelectromechanical structures
    • B81B2203/01—Suspended structures, i.e. structures allowing a movement
    • B81B2203/0127—Diaphragms, i.e. structures separating two media that can control the passage from one medium to another; Membranes, i.e. diaphragms with filtering function
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/01—Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS
    • B81B2207/012—Microstructural systems or auxiliary parts thereof comprising a micromechanical device connected to control or processing electronics, i.e. Smart-MEMS the micromechanical device and the control or processing electronics being separate parts in the same package
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B81—MICROSTRUCTURAL TECHNOLOGY
    • B81B—MICROSTRUCTURAL DEVICES OR SYSTEMS, e.g. MICROMECHANICAL DEVICES
    • B81B2207/00—Microstructural systems or auxiliary parts thereof
    • B81B2207/09—Packages
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/021—Gases
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2201/00—Details of transducers, loudspeakers or microphones covered by H04R1/00 but not provided for in any of its subgroups
    • H04R2201/003—Mems transducers or their use

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Electrostatic, Electromagnetic, Magneto- Strictive, And Variable-Resistance Transducers (AREA)
  • Pressure Sensors (AREA)

Abstract

MEMS-Sensorsystem mit:einem Systemgehäuse (34), das ein Systemvolumen (38) aufweist; undeinem MEMS-Sensor mit:einem Sensorgehäuse (12);einer Membran (14), die in dem Sensorgehäuse (12) angeordnet ist, wobei ein erstes Teilvolumen des Sensorgehäuses (12) an einer ersten Hauptseite (221) der Membran (14) angrenzt und ein zweites Teilvolumen (18) des Sensorgehäuses (12) an einer zweiten Hauptseite (222) der Membran (14) angrenzt, wobei die zweite Hauptseite (222) der ersten Hauptseite (221) gegenüberliegend angeordnet ist;einer ersten Öffnung (241) in dem Sensorgehäuse (12), die das erste Teilvolumen (16) akustisch transparent mit einer äußeren Umgebung des Sensorgehäuses (12) verbindet; undeiner zweiten Öffnung (242) in dem Sensorgehäuse (12), die an das zweite Teilvolumen (18) angrenzt;einem elastischen Element (44), das in der ersten Öffnung (241) angeordnet ist und ausgebildet ist, um basierend auf einem Fluiddruck (P) in der äußeren Umgebung des Sensorgehäuses einen Inhalt des ersten Teilvolumens (16) zu verändern;wobei das MEMS-Sensorsystem so ausgestaltet ist, dass das Systemvolumen (38) über die erste Öffnung (241) gekoppelt ist, wobei der MEMS-Sensor über die zweite Öffnung (242) mit einer Umgebung (26) des MEMS-Sensorsystems fluidisch gekoppelt ist;wobei das Systemvolumen eine Resonanzfrequenz der Membran (14) für einen Fluidschall in der Umgebung des MEMS-Sensorsystem einstellt.

Description

  • Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen MEMS-Sensor, beispielsweise ein MEMS-Mikrofon oder einen Drucksensor, auf ein MEMS-Sensorsystem und auf ein Verfahren zum Bereitstellen eines MEMS-Sensorsystems. Die vorliegende Offenbarung bezieht sich ferner auf ein MEMS-Mikrofon mit zwei Schalleintrittsöffnungen (Dual Port Microphone).
  • Membrane aufweisende mikroelektromechanische Systeme (MEMS) können in Siliziumtechnologie hergestellt sein und können eine auf der Auslenkung der Membran basierte Funktionalität aufweisen. Beispiele für solche MEMS sind MEMS-Mikrofone und/oder MEMS-Lautsprecher, die basierend auf einem inversen Betrieb ein elektrisches Signal in einen Schalldruck überführen (Lautsprecher) oder eine Variation im Schalldruck in ein elektrisches Signal überführen (Mikrofone). Auf dem Prinzip der Überführung eines Schalldrucks in eine elektrisches Signal basieren auch Drucksensoren, die ebenfalls als MEMS ausführbar sind.
  • In US 2018/0070158 A1 ist ein oberflächenmontierbares MEMS Mikrophon mit zwei akustischen Ports beschreiben, um ein richtungsabhängiges Mikrophon zu erhalten.
  • In US 2016/0157011 A1 ist eine Mikrophonvorrichtung beschrieben, bei der eine phasenverschiebende Membran in einer Öffnung angeordnet ist.
  • In US 2009/0074222 A1 ist ein richtungsabhängiges Silizium-Richtmikrophon beschrieben, das eine rückseitige und ein vorderseitige Schallöffnung aufweist.
  • In US 2011/0195745 A1 eine Mikrofoneinheit mit flachen Frequenzeigenschaften beschrieben. Eine Mikrofoneinheit umfasst ein Gehäuse, ein erstes Substrat, ein zweites Substrat, eine Vibrationseinheit, eine Membran, einen ASIC und eine Dummy-Komponente.
  • In US 2002/0106828 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung mehrerer integrierter kapazitiver Wandler beschrieben.
  • In DE 10 2004 011 149 B3 ist Ein Mikrofon beschrieben, das ein Substrat, das einen akustisch transparenten Substratbereich, einen Deckel mit einem akustisch transparenten Deckelbereich und eine Membran aufweist.
  • In EP 2 194 730 B1 ist eine Mikrofoneinheit beschrieben, die in der Innenseite eines ersten Gehäuses einer Spracheingabevorrichtung angeordnet ist.
  • In EP 2 552 124 B1 ist ein Substrat offenbarte, das ein darauf montiertes elektroakustisches Wandlungselement aufweist, das Schallsignale in elektrische Signale umwandelt.
  • DE 10 2015 103 321 A1 bezieht sich auf die Anwesenheit eines optischen Detektors zur Detektion einer Verlagerung.
  • In DE 103 03 263 A1 ist eine Vorrichtung beschrieben, die mindestens ein Sensorelement mit einer aktiven Oberfläche hat.
  • In US 2008/0267 431 A1 ist ein Mikrofon beschreiben, das eine erste Membran und eine zweite Membran umfasst, die durch ein geschlossenes Luftvolumen mit der ersten Membran verbunden sind.
  • DE 10 2010 062 149 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Mikrophonmoduls, das das Anordnen einer MEMS-Mikrophonstruktur auf einer ersten Oberfläche eines ersten Substrats aufweist, wobei das erste Substrat ferner eine zweite Oberfläche aufweist, die gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche ist. Ferner ist eine Abdeckung auf der ersten Oberfläche des ersten Substrats derart angeordnet, dass die Abdeckung und die erste Oberfläche die MEMS-Mikrophonstruktur einschließen.
  • US 2016/0044409 A1 bezieht sich auf ein Mikrofonmodul mit einem Substrat mit einer Öffnung, um zu ermöglichen, dass Schallwellen durch das Substrat hindurchtreten, einen Deckel, der an dem Substrat angebracht ist, um ein erstes Innenvolumen zu definieren, ein Mikrofon, das an dem Substrat innerhalb des ersten Innenvolumens angebracht ist, und ein damit gekoppeltes Gehäuse Substrat und Abdecken der Öffnung.
  • Wünschenswert wären MEMS-Sensoren, MEMS-Sensorsysteme und ein Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Sensorsystems, die eine hohe Vielfalt bezüglich der Vorrichtung oder Systeme, in welchen der spätere MEMS-Sensor eingesetzt wird, aufweisen.
  • Beispiele schaffen einen MEMS-Sensor mit einem Sensorgehäuse, einer Membran, die in dem Sensorgehäuse angeordnet ist, wobei ein erstes Teilvolumen des Sensorgehäuses an einer ersten Hauptseite der Membran angrenzt und ein zweites Teilvolumen des Sensorgehäuses an einer zweiten Hauptseite der Membran angrenzt, wobei die zweite Hauptseite der ersten Hauptseite gegenüberliegend angeordnet ist. Der MEMS-Sensor umfasst eine erste Öffnung in dem Sensorgehäuse, die das erste Teilvolumen mit einer äußeren Umgebung des Sensorgehäuses akustisch verbindet. Der MEMS-Sensor umfasst eine zweite Öffnung in dem Sensorgehäuse, die das zweite Teilvolumen mit der äußeren Umgebung des Sensorgehäuses akustisch verbindet. Dies ermöglicht den Einsatz des MEMS-Sensors in unterschiedlichen Systemen bei gleicher oder vergleichbarer Auslegung der Einzelkomponenten. So kann beispielsweise ein Back Volume (rückseitiges Volumen) unterschiedlich ausgestaltet werden, um den Frequenzgang der Membran zu beeinflussen oder einzustellen, so dass ein identisches MEMS-Modul in unterschiedlichen Systemen (Back Volumes) unterschiedliche Eigenschaften zeigt und deshalb flexibel einsetzbar ist.
  • Gemäß einem Beispiel umfasst ein MEMS-Sensor ein Sensorgehäuse und eine Membran, die in dem Sensorgehäuse angeordnet ist. Ein erstes Teilvolumen des Sensorgehäuses grenzt an einer ersten Hauptseite der Membran an und ein zweites Teilvolumen des Sensorgehäuses grenzt an einer zweiten Hauptseite der Membran an. Die zweite Hauptseite ist der ersten Hauptseite gegenüberliegend angeordnet. Eine erste Öffnung in dem Sensorgehäuse akustisch transparent verbindet das erste Teilvolumen mit einer äußeren Umgebung des Sensorgehäuses. Eine zweite Öffnung in dem Sensorgehäuse grenzt an das zweite Teilvolumen an. Der MEMS-Sensor umfasst ein elastisches Element, das in der zweiten Öffnung angeordnet ist und ausgebildet ist, um basierend auf einem Fluiddruck in der äußeren Umgebung einen Inhalt des zweiten Teilvolumens zu verändern. Dies ermöglicht eine Einstellung eines Drucks in dem zweiten Teilvolumen durch Auslenkung des flexiblen Elements und so eine Einstellung des Frequenzgangs der Membran, so dass auch dieser MEMS-Sensor flexibel einsetzbar ist.
  • Ausführungsbeispiele schaffen ein MEMS-Sensorsystem gemäß Anspruch 1 und gemäß Anspruch 9 sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 10
  • Ausführungsbeispiele werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel:
    • 2 eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel, mit einem mehrteiligen MEMS-Gehäuse;
    • 3 eine schematische perspektivische Ansicht eines MEMS-Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 4 eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel mit einem mehrteiligen Gehäuse;
    • 5 eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensorsystems, bei dem ein akustisch transparentes Material in einer Öffnung angeordnet ist;
    • 6 eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensorsystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das einen MEMS-Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst, bei dem ein Systemvolumen auf einer anderen Seite angeordnet ist als in 5;
    • 7 eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensorsystems, das einen MEMS-Sensor gemäß einem Ausführungsbeispiel aufweist, der verglichen mit dem MEMS-Sensor aus 6 das akustisch transparente Material in der Öffnung aufweist;
    • 8a eine schematischen Seitenschnittansicht von Druckverläufen in einem MEMS-Sensorsystem gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 8b eine schematische Seitenschnittansicht des MEMS-Sensorsystems aus 8a, bei dem die Geschwindigkeit des Fluids in dem Teilvolumen dargestellt ist;
    • 8c eine schematische Seitenschnittansicht des MEMS-Sensorsystems aus 8a, bei dem eine Erwärmung der Gehäusestrukturen dargestellt ist;
    • 9a einen schematischen Frequenzgang eines Bottom-Port-Mikrofons
    • 9b einen schematischen Frequenzgang eines MEMS-Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • 10 eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben mit einem elastischen Element in einer Öffnung zwischen einem Teilvolumen und einem Systemvolumen;
    • 11 eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem der MEMS-Sensor aus 10 in dem Systemgehäuse angeordnet ist; und
    • 12 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
  • Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele im Detail anhand der Zeichnungen näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte und/oder Strukturen in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
  • Nachfolgende Ausführungen beziehen sich auf MEMS-Sensoren, auf MEMS-Sensorsysteme und auf ein Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Sensors. Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich dabei insbesondere auf MEMS-Sensoren und mikroelektromechanische Systeme, bei denen die Bewegung oder Auslenkung einer Membran mittels eines elektrischen Signals erfasst wird und/oder basierend auf dem elektrischen Signal eine Bewegung oder Auslenkung der Membran angeregt wird. Obwohl die nachfolgenden Ausführungen auf MEMS-Sensoren, etwa Mikrofone oder Drucksensoren, gerichtet sind, können die speziellen Ausgestaltungen, die im Zusammenhang hiermit beschrieben werden, auch für MEMS-Lautsprecher angewendet werden. Alternativ oder zusätzlich zur Verwendung als Schallwandler bzw. Mikrofon können die MEMS-Sensoren auch als Drucksensoren verwendet werden, beispielsweise als Differenzdrucksensor, bei dem unterschiedliche Drücke durch die unterschiedlichen Öffnungen (Ports) an der Membran 14 wirken.
  • MEMS können beispielsweise in Siliziumtechnologie hergestellt werden, etwa durch Bereitstellen oder Erzeugen eines Schichtstapels mit einem oder mehreren Halbleitern, wobei auch Dotierungen derselben und/oder die Verwendung anderer Materialien wie elektrisch isolierende Materialien und/oder metallischer Materialien möglich ist.
  • 1 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensors 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der MEMS-Sensor 10 umfasst ein Sensorgehäuse 12, das einstückig oder mehrstückig gebildet sein kann und beispielsweise Kunststoffmaterialien, metallische Materialien und/oder Halbleitermaterialien umfassen kann Der MEMS-Sensor 10 umfasst eine Membran 14, die in dem Sensorgehäuse 12 angeordnet ist und ein in dem Sensorgehäuse befindliches Volumen in ein erstes Teilvolumen 16 und ein zweites Teilvolumen 18 unterteilt. Das erste Teilvolumen 16 grenzt an einer ersten Hauptseite 221 der Membran an, während das zweite Teilvolumen 18 an eine zweite Hauptseite 222 der Membran 14 angrenzt. Die Hauptseiten 221 und 222 sind gegenüberliegend zueinander angeordnet und werden beispielsweise durch diejenigen Flächen gebildet, die die flächenmäßig größte Ausdehnung der Membran aufweisen. Dies kann, ohne einschränkende Wirkung, beispielsweise eine Oberseite und eine Unterseite der Membran sein, etwa wenn die Membran 14 in einer horizontalen Ebene angeordnet ist. Ist die Membran 14 beispielsweise in einer vertikalen Ebene angeordnet, so können die Hauptseiten 221 und 222 beispielsweise eine linke Seite und eine rechte Seite, eine Vorderseite und eine Rückseite oder dergleichen bilden, wobei diese Bezeichnungen lediglich beispielhaft gewählt sind und basierend auf einer Veränderung der Lage des MEMS-Sensors 10 im Raum veränderlich sind.
  • Das Sensorgehäuse 12 weist eine erste Öffnung 241 und eine zweite Öffnung 242 auf, wobei durch die Öffnung 241 das erste Teilvolumen 16 mit einer äußeren Umgebung 26 des MEMS-Sensors akustisch transparent verbunden ist. Durch die Öffnung 242 ist das zweite Teilvolumen 18 akustisch transparent mit der äußeren Umgebung 26 verbunden und/oder fluidisch gekoppelt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen 241 und 242 unverschlossene und unblockierte Öffnungen in dem Sensorgehäuse 12. Weitere Ausführungsbeispiele schaffen MEMS-Sensoren, bei denen ein akustisch transparentes Material in der ersten und/oder zweiten Öffnung angeordnet ist, wobei akustisch transparent so zu verstehen ist, dass eine Schalldämpfung von höchstens 3 dB(A), höchstens 2,5 dB(A) oder höchstens 2 dB(A) erhalten wird.
  • Der MEMS-Sensor kann gemäß einer Möglichkeit seiner Verwendung so eingesetzt werden, dass er einen Druck oder eine Druckvariation in dem ersten Teilvolumen 16 oder dem zweiten Teilvolumen 18 detektiert, indem der Druck oder die Druckvariation zu einer Auslenkung der Membran 14 führt. Insbesondere im Bereich der dynamischen Auslenkung, etwa zur Schallerfassung oder in der Verwendung im Rahmen fotoakustischer Sensoren kann die Empfindlichkeit und/oder der Frequenzgang der Membran 14 durch einen Druck und/oder eine Größe in dem gegenüberliegenden Teilvolumen 18 bzw. 16 beeinflusst oder bestimmt sein. Die fluidische und akustisch transparente Kopplung dieses als Back Volume verwendeten Teilvolumens mit der äußeren Umgebung kann es ermöglichen, den MEMS-Sensor 10 in einem Systemgehäuse einzusetzen, dessen inneres Volumen dann das Back Volume mit beeinflusst, so dass der resultierende Frequenzgang der Membran 14 inklusive einer entsprechenden Eckfrequenz durch das Systemvolumen bestimmt ist. Dies ermöglicht es, die Frequenzeigenschaften des MEMS-Sensors 10 basierend auf dem Systemgehäuse einzustellen, so dass eine applikationsspezifische Anpassung an unterschiedliche Systemgehäuse vereinfacht ist oder ganz entfallen kann.
  • Der möglicherweise zwischen dem ersten Teilvolumen 16 und dem zweiten Teilvolumen 18 bestehende akustische Kurzschluss kann in einer späteren Verwendung durch Einbau in einem Systemgehäuse behoben oder beseitigt werden, indem das Systemgehäuse eine Trennung zwischen dem Außenbereich, der mit der Membran 14 fluidisch gekoppelt ist und dem Inneren des Systemvolumens vornimmt.
  • 2 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensors 20 gemäß einem Ausführungsbeispiel, bei dem das Gehäuse durch zwei Gehäuseteile 121 und 122 gebildet ist. Beispielsweise kann das Gehäuseteil 122 eine Platine (Printed Circuit Board - PCB) umfassen, welches beispielsweise die Mikrofonstruktur 27 umfassend die Membran 14 und/oder einen die Membran 14 auswertenden applikationsspezifischen integrierten Schaltkreis (Application Specific Integrated Circuit - ASIC) bzw. Auswerteeinrichtung 28 trägt. Das Gehäuseteil 121 kann beispielsweise ein Schutzgehäuse umfassen oder dieses bereitstellen, was in der Fachsprache auch als Lid bezeichnet wird. Das Lid kann einen Schutz während einer Verarbeitung oder Herstellung des MEMS-Sensors 20 bereitstellen und insofern eine synergetische doppelte Nutzung bereitstellen, indem über die Schutzfunktion hinaus auch noch die fluidische Kopplung mit dem Systemvolumen ermöglicht wird. Die Auswerteeinrichtung 28 kann ausgebildet sein, um ein Auslenksignal von der Membran 14 zu erhalten, das Informationen über eine Auslenkung der Membran 14 aufweist. Die Auswerteeinrichtung (ASIC) kann ausgebildet sein, um ein verarbeitetes Ausgangssignal basierend auf einer Verarbeitung des Auslenksignals bereitzustellen, wobei die Auswerteeinrichtung innerhalb des Sensorgehäuses 12 angeordnet sein kann.
  • Die Membran 14 kann ein oder mehrere Lüftungslöcher (Ventilation Holes) 32 aufweisen, die eine fluidische Kopplung zwischen den Teilvolumina 16 und 18 bereitstellen, wobei dies jedoch unter Einwirkung eines fluidischen Widerstands erfolgt, das bedeutet, die Belüftungsöffnungen 32 sind akustisch zumindest teilweise intransparent, so dass eine Druckvariation in dem Teilvolumen 16 oder 18 zu einer Auslenkung der Membran 14 führt. Ventilation Holes 32 in der Membran 14 können zum Druckausgleich zwischen den Seiten der Membran 14 genutzt werden. Obwohl die Membranöffnung das erste Teilvolumen 16 und das zweite Teilvolumen 18 miteinander fluidisch koppelt, kann diese Kopplung akustisch zumindest teilweise intransparent sein. Beispielsweise kann die Kopplung durch die Membranöffnung als Tiefpass für eine Druckänderung in dem Teilvolumen 16 und/oder 18 wirken.
  • 3 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines MEMS-Sensorsystems 30, das beispielsweise den MEMS-Sensor 20 umfasst, und das ferner ein Systemgehäuse 34 umfasst, welches den MEMS-Sensor 20 umschließt, wobei das Gehäuse 34 einteilig oder mehrteilig gebildet sein kann. Beispielsweise weist das Gehäuse 34 ebenfalls einen Gehäusedeckel 34, auf, welcher den auf einem Gehäuseteil 342 angeordneten MEMS-Sensor 20 gemeinschaftlich umschließt, wobei das Gehäuseteil 342 ebenfalls eine Schaltplatine umfassen kann, welche beispielsweise Schaltungsstrukturen aufweist, um den MEMS-Sensor 20 elektrisch zu kontaktieren. Das Gehäuseteil 342 kann eine Öffnung aufweisen, die mit der Öffnung 242 zumindest teilweise übereinstimmt, um eine fluidische Kopplung zwischen der Mikrofonstruktur 27 und der äußeren Umgebung 26 bereitzustellen. Optional kann das Gehäuse 34 eine Öffnung 361 aufweisen, die ferner optional mit der Öffnung 241 zumindest teilweise korrespondieren kann, so dass eine fluidische Kopplung zwischen der Membran 14 durch die Öffnungen 241 und 361 mit einem dahinter liegenden Volumen ermöglicht ist, was beispielsweise auch durch die äußere Umgebung 26 bereitgestellt werden kann. Hierbei kann ein akustischer Kurzschluss bereits verhindert sein, etwa wenn Laufzeitunterschiede durch die Öffnungen 242 und 241 einen derartigen Unterschied aufweisen, dass diese auswertbar sind. Das bedeutet, dass das Systemgehäuse 34 ausgebildet sein kann, um einen fluidischen Kurzschluss zwischen den Öffnungen 241 und 242 zu vermeiden.
  • 4 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensorsystems 40 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Systemgehäuse 34 umfassend die Gehäuseteile 341 und 342 kann zusammen mit dem MEMS-Sensor 20 ein Zusatzvolumen oder eine Rückseitenvolumenerweiterung (Back Volume Extension) bereitstellen, wobei die Kombination der Volumina 16 und 38 kombinatorisch einen Frequenzgang der Membran 14 gegenüber einer Druckvariation an der Öffnung 242 bzw. in dem Teilvolumen 18 beeinflusst oder einstellt. Durch die gemeinschaftliche Wirkung der Volumina 16 und 38 wird es ermöglicht, eine möglicherweise als Voreinstellung betrachtete Eigenschaft des Teilvolumens 16 durch eine entsprechende Anpassung des Teilvolumens 38 einzustellen, anzupassen oder zu kompensieren. Hierzu kann eine Auslegung des Volumens 38 erfolgen, etwa als Inhalt oder Form eines Gehäuses, weswegen das Volumen 38 auch als Systemvolumen bezeichnet werden kann. Dies ermöglicht eine unveränderte Herstellung des Teilvolumens 16 für unterschiedliche Zusatzvolumina bzw. Systemvolumina 38, wobei während eines Prozesses zur Herstellung des MEMS-Sensorsystems 40 die Ausgestaltung des Gehäuses 34 so angepasst oder ausgeführt werden kann, dass ein gewünschtes Frequenzverhalten der Membran 14 erhalten wird. Dies kann jedoch von einer Herstellung und/oder Auslegung des MEMS-Sensors 20 unabhängig erfolgen.
  • Das beschriebene Systemvolumen 38 kann hierbei genutzt werden, um den entsprechenden Referenzdruck einzustellen und gegebenenfalls zu verändern. Das bedeutet, über das Systemvolumen kann ein veränderlicher Druck an die Membran 14 anlegbar sein, etwa über das Teilvolumen 16.
  • Obwohl die MEMS-Sensorsysteme 30 und 40 so beschrieben sind, dass sie den MEMS-Sensor 20 umfassen, kann alternativ oder zusätzlich auch der MEMS-Sensor 10 angeordnet sein.
  • Beeinflusst von der Anordnung des MEMS-Sensors 20 in dem Systemvolumen 34 kann das Teilvolumen 18 eine Druckzugangsöffnung oder Schallzugangsöffnung (Sound Port) bereitstellen, der beispielsweise als Bottom Sound Port (unterer Sound Port) bezeichnet wird. Demgegenüber kann die Öffnung 241 als Top Sound Port (oberer Sound Port) bezeichnet werden, wobei die Begriffe „unten/oben“ beliebig änderbar oder vertauschbar sind.
  • Eine elektronische Datenverarbeitung des MEMS-Sensorsystems 40 kann dabei auf einem elektrisch erfassten Auslenksignal beruhen, welches die Auslenkung der Membran 14 wiedergibt und welches von der ASIC 28 empfangen werden kann. Die ASIC 28 kann eine Vorverarbeitung des Auslenksignals ausführen und ein vorverarbeitetes Auslenksignal über die Schaltungsstrukturen des Gehäuseteils 122 bereitstellen, welche unverarbeitet oder weiterverarbeitet über Schaltungsstrukturen des Gehäuseteils 342 als Sensorsignal dem MEMS-Sensorsystem 40 bereitgestellt werden. Das bedeutet, dass das MEMS-Sensorsystem eine Ausleseschaltung in Form der Schaltung 122 aufweisen kann, die konfiguriert ist, um ein verarbeitetes Auslenksignal, das mit der Auslenkung der Membran 14 korreliert, und das beispielsweise von der ASIC 28 erhalten wird, zu erhalten und/oder bereitzustellen. Das MEMS-Sensorsystem weist eine Systemschaltung auf, die beispielsweise in der kundenseitigen Schaltung des Systemgehäuses, etwa in dem Gehäuseteil 342 integriert sein kann, und die mit der Ausleseschaltung, das bedeutet, mit Schaltungsstrukturen des Gehäuseteils 122, elektrisch verbunden ist.
  • Das bedeutet, dass ein MEMS-Sensor gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen eine Ausleseschaltung aufweisen kann, die konfiguriert ist, um ein verarbeitetes Auslenksignal, das auf eine Auslenkung der Membran 14 basiert, zu erhalten, etwa indem ein entsprechendes Signal von der ASIC zu Schaltungsstrukturen in dem Gehäuseteil 122 geleitet werden. Ferner kann der MEMS-Sensor ausgebildet sein, um ein Sensorsignal bereitzustellen, wobei die Ausleseschaltung mit einer Systemschaltung elektrisch verbindbar ist. Die Systemschaltung kann beispielsweise zumindest teilweise als Schaltungsstrukturen in dem Gehäuseteil 342 gebildet sein.
  • 5 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensorsystems 50, bei dem ein akustisch transparentes Material 42 in der Öffnung 241 angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das akustisch transparente Material 42 auch in der Öffnung 242 angeordnet sein. Das akustisch transparente Material weist eine Signaldämpfung bzw. eine Schalldämpfung oder Schallreduktion von höchstens 3 dB(A), höchstens 2,5 dB(A) oder höchstens 2 dB(A) auf. Das akustisch transparente Material 42 ist beispielsweise geeignet, um den Eintritt von Partikeln und/oder Feuchtigkeit oder Nässe durch die Öffnung 241 bzw. 242 einzuschränken oder zu verhindern und ermöglicht insofern eine Schutzfunktion für die Membran 14. Das MEMS-Sensorsystem 50 umfasst einen MEMS-Sensor 55, der in der Öffnung 241 das akustisch transparente Material 42 aufweist.
  • Das akustisch transparente Material 42 kann akustisch gekoppelt sein, das bedeutet, es kann sich in einem akustisch relevanten Bereich des MEMS-Sensorsystems 50 oder des MEMS-Sensors 55 befinden. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das akustisch transparente Material 42 das Teilvolumen 16 mit der Volumenerweiterung, d. h., das Systemvolumen 38 fluidisch koppelt und/oder dass das akustisch transparente Material 42 das Volumen 422 mit der äußeren Umgebung 26 fluidisch koppelt.
  • Das akustisch transparente Material 42 kann beispielsweise porös gebildet sein und so eine mechanische Barriere für Nässe, Feuchte und/oder Partikel bereitstellen, während eine geringe oder vernachlässigbare akustische Beeinflussung des MEMS erhalten wird. Alternativ kann auch eine vorgegebene Beeinflussung erfolgen, so dass basierend auf dem akustisch transparenten Material eine akustische Anpassung zusätzlich zum mechanischen Schutz erhalten wird. Das bedeutet, obwohl das akustisch transparente Material 42 bevorzugt einen geringen Einfluss auf die akustische Kopplung zwischen dem Teilvolumen 16 und dem Systemvolumen 38 bewirkt, kann gemäß anderen bevorzugten Ausführungsformen auch eine Einstellung einer akustischen Kopplung zwischen dem benachbarten Teilvolumen und der äußeren Umgebung bereitstellen. Insbesondere kann ein derartiges akustisch transparentes Material porös ausgestaltet sein und zwar Schallwellen durchlassen, diese jedoch an einen Frequenzgang der Membran 14 anpassen. Hierfür können unterschiedliche Materialien eingesetzt werden, die bestimmte Frequenzbereiche absorbieren oder weniger absorbieren bzw. dämpfen.
  • 6 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensorsystems 60 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das einen MEMS-Sensor 65 gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst. Der MEMS-Sensor 65 ist so ausgeführt, dass die Öffnungen 241 und 242 an derselben Seite des Gehäuses 12 angeordnet sind, beispielsweise in dem Gehäuseteil 122, wobei jede der Öffnungen 241 und 242 unabhängig voneinander an einer beliebigen Gehäuseseite des Gehäuses 12 angeordnet sein kann.
  • Das Systemvolumen 38 kann so angeordnet sein, dass es nicht, wie es beispielsweise in 2 dargestellt ist, das Gehäuseteil 121 umschließt, sondern dass der Gehäuseteil 341 an einer gegenüberliegenden Seite des Gehäuseteils 342 angeordnet ist, als der MEMS-Sensor 65. Die fluidische Kopplung des Teilvolumens 16 mit dem Systemvolumen 38 kann somit durch eine Übereinstimmung in der Öffnung 241 mit einer Öffnung in dem Gehäuseteil 342 erfolgen.
  • Die hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele beziehen sich darauf, dass das Back Volume einer Membran, etwa der Membran 14 durch eine Back-Volume-Erweiterung, dass bedeutet, das Systemvolumen, angepasst wird. Gemäß Ausführungsbeispielen kann das einstellende kombinatorische Volumen entweder an der ersten Seite 221 oder an der zweiten Seite 222 der Membran 14 angeordnet sein. Basierend hierauf kann entweder die erste Öffnung 241 oder die zweite Öffnung 242 mit dem Systemvolumen 38 gekoppelt sein und die andere Öffnung mit der Umgebung 26 fluidisch gekoppelt sein. Das Systemvolumen kann in beiden Fällen eine Resonanzfrequenz der Membran 14 für einen Fluidschall in der Umgebung 26 des MEMS-Sensorsystems 60 einstellen. Das Einstellen kann über die Membranauslenkung, etwa mittels eines Drucks in dem Systemvolumen 38 und/oder dem Teilvolumen 16 und/oder durch einen Volumeninhalt, das bedeutet, eine physikalische Ausdehnung, des kombinatorischen Volumens und/oder der Einzelvolumina 16 und/oder 38 erfolgen. Obwohl das Systemvolumen 38 als ein einzelnes Volumen dargestellt ist, ist es ebenfalls möglich, das Systemvolumen 38 in mehrere Teilvolumina zu unterteilen.
  • 7 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensorsystems 70, das einen MEMS-Sensor 75 gemäß einem Ausführungsbeispiel aufweist, der verglichen mit dem MEMS-Sensor 65 aus 6 das akustisch transparente Material 42 in der Öffnung 241 aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann das akustisch transparente Material 42 auch in einer korrespondierenden Öffnung, etwa der Öffnung 361 Bezugszeichen prüfen des Systemgehäuses angeordnet sein.
  • In MEMS-Sensoren gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen kann eine Auswerteschaltung, etwa die ASIC 28 mit einem Licht im transparenten Material bedeckt sein, welches auch als Globe Top bezeichnet wird. Dies ermöglicht die optische Schirmung und/oder mechanischen Schutz der ASIC 28.
  • Die ASIC und die Membranstruktur können auf einem gemeinsamen Träger, etwa einer Leiterplatte (PCB) angeordnet sein, was eine einfache Auswertung der Schaltung ermöglicht.
  • Ausführungsbeispiele sind darauf gerichtet, Mikrofonstrukturen, die als sogenannte „Top-Port-Konfiguration“, das bedeutet, ein Loch im Lid, und sogenannte „Bottom-Port-Konfigurationen“ (Loch in der PCB) zusammenzuführen. Dies ermöglicht die Verwendung des Gehäuses 12 als Standard-Lid. Ferner ermöglicht es die Verwendung des PCB als Standard-PCB, insbesondere als Standardträger für das MEMS-Mikrofon. Verglichen mit bekannten Herstellungskonzepten ermöglicht dies einen unveränderten Produktionsablauf. Durch Erweitern des Teilvolumens 16 und/oder 18 durch das Systemvolumen 38 kann die Eckfrequenz der Membran 14 verringert werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Frequenzbereich des Mikrofons erweitert werden.
  • Ausführungsbeispiele ermöglichen es, konventionelle Mikrofone auf MEMS-Basis als ultrasensitive Differenzdrucksensoren einzusetzen, da der Frequenzgang anpassbar ist. Ausführungsbeispiele ermöglichen insbesondere eine Feinjustierung der unteren Eckfrequenz während des Einsatzes des MEMS-Sensors im Feld. Durch die Möglichkeit der Einstellung des Frequenzgangs kann eine Plug-and-Play-Funktion der Module erhalten werden. Ausführungsbeispiele ermöglichen einen Einsatz oder einen Verbau von vorgetesteten und Qualitätskriterien entsprechenden Bauteilen im weiterführenden Fertigungs- oder Montageprozess.
  • Anhand der nachfolgenden 8a, 8b und 8c wird ein weiterer positiver Aspekt hierin beschriebener Ausführungsbeispiele erläutert.
  • 8a zeigt in einer schematischen Seitenschnittansicht Druckverläufe in einem MEMS-Sensorsystem 80. Durch Ausbilden des Rückseiten-Volumens durch das Teilvolumen 16 in Kombination mit dem Systemvolumen 38, wobei dazwischen das Gehäuse 12 angeordnet ist, wird eine Kühlung für die Membran 14 bereitgestellt, was vorteilhaft ist. Durch das vergleichsweise geringe Volumen des Teilvolumens 16 wird bei einer Bewegung der Membran 14 ein vergleichsweiser hoher Druck in dem Teilvolumen 16 generiert. Dieser kann zu einem Temperaturgradienten in dem Teilvolumen 16 führen, wie es anhand von 8a dargestellt ist, wo die Öffnung 241 benachbart zur ASIC 28 angeordnet ist. Gemäß alternativer Ausführungsbeispiele kann die Öffnung 241 auch benachbart zu der Membran 14 oder an einem anderen Ort angeordnet sein. Hin zu der Öffnung 241 kann die Temperatur in dem Teilvolumen 16 abnehmen. Die Membran kann durch eine entsprechende Druckänderung ausgelenkt werden. Die erhaltene Kompression in einem oder beiden Teilvolumina kann zu einer Erwärmung derselben führen. Die zweite Öffnung 221 kann konfiguriert sein, um die Erwärmung zumindest teilweise zu reduzieren. Das Systemvolumen 38 kann einen vergleichsweise geringeren Temperaturwert aufweisen, so dass das Gehäuse 12 als Kühlkörper für das Teilvolumen 16 wirken kann.
  • 8b zeigt eine schematische Seitenschnittansicht des MEMS-Sensorsystems 80, bei dem die Geschwindigkeit des Fluids in dem Teilvolumen 16 sowie dem Systemvolumen 38 dargestellt ist. Die Geschwindigkeit ist im Bereich der Öffnung 241 gegenüber anderen Orten in dem Teilvolumen 16 und dem Systemvolumen 38 erhöht.
  • 8c zeigt eine schematische Seitenschnittansicht des MEMS-Sensorsystems 80, bei dem eine Erwärmung der Gehäusestrukturen 121 und 341 dargestellt ist. Es wird deutlich, dass die Gehäusestrukturen durch die Erwärmung des Teilvolumens 16 ebenfalls erwärmt werden, wobei die dorthin abgegebene Wärmeenergie aus dem Teilvolumen 16 abgeführt wird. Ebenfalls zeigt die 8c, dass das Gehäuse 121 dort direkt angrenzendes Fluid in dem Teilvolumen 16 kühlen kann, was zu einem verbesserten Verhalten des MEMS-Mikrofons führen kann.
  • Anhand der 9a und 9b wird eine schematische Gegenüberstellung eines Bottom-Port-Mikrofons (9a) gegenüber einem Dual-Port-Mikrofon gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen (9b) vorgenommen. Durch den zusätzlichen Sound Port, das bedeutet, die Kombination mit dem Systemvolumen 38, ist ein unterer Bereich 48 des Frequenzgangs ebenso wie ein mittlerer Bereich 52 geringfügig angehoben. Die Eckfrequenz im oberen Frequenzbereich 54 wird jedoch verringert, was einen Auslegungsparameter darstellt.
  • Anhand der 10 wird ein MEMS-Sensor 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel beschrieben, der alternativ oder zusätzlich zu den anderen hierin beschriebenen MEMS-Sensoren in MEMS-Sensorsystemen angeordnet werden kann.
  • 10 zeigt dabei eine schematische Seitenschnittansicht des MEMS-Sensors 100. Der MEMS-Sensor 100 umfasst das Sensorgehäuse 12 und die Membran 14, die in dem Sensorgehäuse angeordnet ist, wie es beispielsweise für den MEMS-Sensor 10 beschrieben ist. Durch die Anordnung der Membran 14 wird das Volumen in dem Sensorgehäuse 12 so aufgeteilt, dass zumindest das erste Teilvolumen 16 und das zweite Teilvolumen 18 entsteht, die an unterschiedlichen Hauptseiten 221 und 222 der Membran 14 angrenzen. Wie es ebenfalls für den MEMS-Sensor 10 beschrieben ist, weist das Sensorgehäuse 12 Öffnungen 241 und 242 auf. Verglichen mit dem MEMS-Sensor 10 ist zwar eine Öffnung akustisch transparent ausgestaltet, so dass beispielsweise das Teilvolumen 16, alternativ das Teilvolumen 18, mit der äußeren Umgebung 26 des Sensorgehäuses 12 verbunden ist. Die zweite Öffnung 222, die beispielsweise zum Teilvolumen 18 bzw. Teilvolumen 16 heranreicht ist jedoch mit einem elastischen Element 44 versehen, das in der Öffnung 242 angeordnet ist. Das elastische Element 44 ist ausgebildet, um basierend auf einem Fluiddruck in der äußeren Umgebung 38 bzw. in dem Systemvolumen des MEMS-Sensorsystems, sofern eine entsprechende Integration erfolgt, den Inhalt des Teilvolumens 18 zu verändern, wie es durch die schraffierte Fläche 46 angedeutet ist. Das elastische Element 44 kann fluidisch dicht ausgebildet sein. Das bedeutet, dass durch einen Druck in der äußeren Umgebung 26 bzw. in dem Systemvolumen 38 eine Auslenkung des elastischen Elements 44 erfolgen kann, so dass das Teilvolumen 16 im Inneren des Sensorgehäuses 12 veränderlich ist, beispielsweise reduziert oder alternativ vergrößert wird.
  • Dies ermöglicht die Anpassung des Frequenzgangs der Membran 14 durch einen in dem entsprechenden Teilvolumen herrschenden Druck, was alternativ oder zusätzlich zur Veränderung des Volumens möglich ist.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst ein MEMS-Sensorsystem eine Steuereinheit, die ausgebildet ist, um einen Laufzeitunterschied eines akustischen Signals zwischen der ersten Öffnung und der zweiten Öffnung auszuwerten, und um unter Verwendung eines Auslenksignals, das auf einer Auslenkung der Membran 14 basiert oder basierend auf einem hiervon abgeleiteten Signal, etwa durch Signalverarbeitung, eine aktive Schallunterdrückung bezüglich des Auslenksignals bereitzustellen. So können beispielsweise Laufzeitunterschiede einer Schallwelle durch die Öffnung 221 verglichen mit einer Laufzeit durch die Öffnung 222 dazu führen, dass ein gleiches oder identisches Schallmuster zu unterschiedlichen Zeitpunkten an die Membran 14 auftrifft, so dass eine zeitversetzte Beeinflussung der Membran 14 erfolgt. Diese kann in der Membran 14 ausgewertet werden. Alternativ ist es ebenfalls möglich, die entsprechenden einzelnen Signalverläufe beispielsweise in den Öffnungen 221 und 222 auszuwerten. Dies kann beispielsweise über die Anordnung einer ersten und einer zweiten Membran erfolgen. Ein MEMS-Sensorsystem kann eine Ausleseschaltung aufweisen, die beispielsweise in dem als Schaltung gebildeten Gehäuseteil 122 integriert sein kann. Die Ausleseschaltung kann konfiguriert sein, um ein verarbeitetes Auslenksignal, das mit der Auslenkung der Membran 14 korreliert, zu erhalten und/oder bereitzustellen. Hierfür können Schaltungsstrukturen des Gehäuseteils 122 beispielsweise mit der ASIC verbunden sein. Die Anordnung des elastischen Elements ist mit dem anderen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiel kombinierbar. So kann beispielsweise der MEMS-Sensor 10, 20, 40, 55 und/oder 65 und/oder 75 mit einem derartigen elastischen Element ausgestattet sein.
  • 11 zeigt eine schematische Seitenschnittansicht eines MEMS-Sensorsystems 110, bei dem der MEMS-Sensor 100 in dem Systemgehäuse 34 angeordnet ist. Das MEMS-Sensorsystem 110 umfasst eine Drucksteuereinrichtung 56 zum Steuern des Fluiddrucks P in dem Systemvolumen 38. Die Steuerung des Drucks P kann basierend auf einer Vorgabeinformation erfolgen, die mit einem einzustellenden Frequenzgang der Membran 14 korreliert. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Tabelle (Lookup-Table) handeln und/oder um einen vorgegebenen Wert eines Drucks, der in dem Systemvolumen 38 und/oder dem Teilvolumen 16 einzustellen ist. Die Drucksteuereinrichtung 56 kann ausgebildet sein, um den Fluiddruck P in dem Systemvolumen 38 und/oder dem Teilvolumen 16 basierend hierauf einzustellen. Der Druckregler 56 kann einen Aktuator, bspw. eine Pumpe umfassen, die mit einem Fluidreservoir, bspw. ein separat vorgesehenes Volumen oder eine Umgebung der der Vorrichtung gekoppelt ist, etwa um das Fluid aus dem Reservoir Systemvolumen 38 und/oder dem Teilvolumen 16 zu leiten um den Druck P zu erhöhen. Alternativ oder zusätzlich kann der Druckregler 56 ausgebildet sein, um Fluid aus dem Systemvolumen 38 und/oder dem Teilvolumen 16 abzuleiten, um den Druck P zu reduzieren. Alternativ oder zusätzlich kann der Druckregler 56 ausgebildet sein, um den Druck basierend auf einer thermischen Ausdehnung des Fluids zu steuern. Hierfür kann der Druckregler 56 bspw. ein Heizelement wie etwa einen Infrarot-Heizer umfassen, um durch Erzeugen oder Bereitstellen thermischer Energie eine Volumenausdehnung und einen Druckanstieg zu erzeugen, wobei eine Abnehme der Heizleistung für eine Druckreduzierung nutzbar sein kann.
  • MEMS-Sensoren gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen können ferner einen optischen und/oder thermischen Emitter aufweisen, so dass der MEMS-Sensor als fotoakustischer Gassensor gebildet ist. Derartige fotoakustische Gassensoren können ebenso wie MEMS-Mikrofone eine auslenkbare Membran nutzen, um basierend auf einer Wechselwirkung zwischen der ausgesendeten thermischen Strahlung und einem Gas in dem Teilvolumen 16 und/oder 18 ausgelenkt zu werden, wobei diese Auslenkung Rückschlüsse auf ein Gas zwischen dem optischen und/oder thermischen Emitter und der Membran 14 ermöglicht.
  • 12 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 1200 zum Herstellen eines MEMS-Sensorsystems, beispielsweise einem MEMS-Sensorsystem gemäß hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen. Das Verfahren 1200 umfasst einen Schritt 1210, in dem ein Anordnen einer Membran in einem Systemvolumen eines MEMS-Sensorsystems erfolgt, so dass die Membran zwischen einem ersten Teilvolumen des MEMS-Sensorsystems und einem zweiten Teilvolumen des MEMS-Sensorsystems angeordnet ist.
  • Das zweite Teilvolumen ist so ausgestaltet, dass ein Frequenzgang der Membran ansprechend auf eine Druckänderung in einer Systemumgebung, die mit dem ersten Teilvolumen fluidisch gekoppelt ist, an eine Zielvorgabe angepasst ist. Der Frequenzgang beinhaltet dabei die Eckfrequenz. Diese kann typischerweise in einem Bereich von zumindest 1 Hz und höchstens 200 Hz, zumindest 1,5 Hz und höchstens 150 Hz oder zumindest 2 Hz und höchstens 90 Hz eingestellt werden.
  • Das Verfahren 1200 kann so ausgeführt sein, dass die Membran als Differenzdrucksensor bereitgestellt wird, der in Abwesenheit eines Gehäuses gebildet ist, wobei das Anordnen der Membran eine Integration des Differenzdrucksensors in das Systemvolumen umfasst.
  • Das bedeutet, dass beispielsweise unter erneuter Bezugnahme auf die 2 der MEMS-Sensor in Abwesenheit des Sensorgehäuses gebildet wird, um eine Integration des entsprechenden MEMS-Sensors in das Systemvolumen 38 direkt zu ermöglichen. Das Lid, das bedeutet, dass Sensorgehäuse 12 bzw. der Gehäuseteil 121 kann beispielsweise dafür vorgesehen sein, eine mechanische Beschädigung der Membran 14 während einer Herstellung und/oder eines Transports des MEMS-Sensors zu verhindern. Ist eine entsprechende Schutzaufgabe vermeidbar oder wird die Anforderung nicht gestellt, so kann basierend auf der Anpassung des Frequenzgangs durch das Systemvolumen 38 auf eine Anordnung des Lids verzichtet werden.
  • MEMS-Sensoren und MEMS-Sensorsysteme ermöglichen eine einfache und robuste Verarbeitung und/oder einen entsprechenden Transport der MEMS-Sensoren. Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Aufbringung eines Chips (MEMS-Sensor) auf einen System-Chip oder Träger, was auch als DIE-Bonding-Process bezeichnet wird, vermieden werden, da dieser direkt während der Fertigung des MEMS-Sensorsystems, beispielsweise ein Mobiltelefon oder dergleichen, erfolgen kann und somit während der Herstellung des MEMS-Sensors ausgelassen werden kann. Gleichgebildete MEMS-Sensoren können für eine hohe Anzahl unterschiedlicher MEMS-Sensorsysteme eingesetzt werden, da eine Anpassung an das jeweilige Aufgabengebiet durch das Systemvolumen erfolgen kann. Dies ermöglicht auch einen schnellen Herstellungsprozess. Für Endanwender ermöglicht dies den Vorteil, den Frequenzgang der Membran 14, insbesondere die Eckfrequenz selbst zu definieren, indem das Systemvolumen entsprechend angepasst wird. Der Absolutdruck und/oder der Umgebungsdruck können hierbei mit dem Systemvolumen korrelieren. Dies ermöglicht auch zusätzliche Sensormöglichkeiten, beispielsweise einen Absolutdrucksensor als zweite Membran, die auf dem externen Gehäuse angeordnet wird. Diese Möglichkeiten können unter Beibehaltung bestehender Layouts integriert werden. Gemäß Beispielen kann eine komplett identische Geometrie genutzt werden und/oder eine unveränderte Anschlussführung (Pinout). Das Signal kann dennoch in seiner Charakteristik verändert werden.
  • Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar.
  • Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (beispielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
  • Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims (10)

  1. MEMS-Sensorsystem mit: einem Systemgehäuse (34), das ein Systemvolumen (38) aufweist; und einem MEMS-Sensor mit: einem Sensorgehäuse (12); einer Membran (14), die in dem Sensorgehäuse (12) angeordnet ist, wobei ein erstes Teilvolumen des Sensorgehäuses (12) an einer ersten Hauptseite (221) der Membran (14) angrenzt und ein zweites Teilvolumen (18) des Sensorgehäuses (12) an einer zweiten Hauptseite (222) der Membran (14) angrenzt, wobei die zweite Hauptseite (222) der ersten Hauptseite (221) gegenüberliegend angeordnet ist; einer ersten Öffnung (241) in dem Sensorgehäuse (12), die das erste Teilvolumen (16) akustisch transparent mit einer äußeren Umgebung des Sensorgehäuses (12) verbindet; und einer zweiten Öffnung (242) in dem Sensorgehäuse (12), die an das zweite Teilvolumen (18) angrenzt; einem elastischen Element (44), das in der ersten Öffnung (241) angeordnet ist und ausgebildet ist, um basierend auf einem Fluiddruck (P) in der äußeren Umgebung des Sensorgehäuses einen Inhalt des ersten Teilvolumens (16) zu verändern; wobei das MEMS-Sensorsystem so ausgestaltet ist, dass das Systemvolumen (38) über die erste Öffnung (241) gekoppelt ist, wobei der MEMS-Sensor über die zweite Öffnung (242) mit einer Umgebung (26) des MEMS-Sensorsystems fluidisch gekoppelt ist; wobei das Systemvolumen eine Resonanzfrequenz der Membran (14) für einen Fluidschall in der Umgebung des MEMS-Sensorsystem einstellt.
  2. MEMS-Sensorsystem gemäß Anspruch 1, bei dem mit einer Ausleseschaltung, die konfiguriert ist, um ein verarbeitetes Auslenksignal, das mit einer Auslenkung der Membran (14) korreliert, zu erhalten und/oder bereitzustellen, wobei das MEMS-Sensorsystem eine Systemschaltung aufweist, die mit der Ausleseschaltung elektrisch verbunden ist.
  3. MEMS-Sensorsystem gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem das Systemgehäuse (34) ausgebildet ist, um einen fluidischen Kurzschluss zwischen der ersten Öffnung (241) und der zweiten Öffnung (242) zu vermeiden.
  4. MEMS-Sensorsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer Steuereinheit, die ausgebildet ist, um einen Laufzeitunterschied eines akustischen Signals zwischen der ersten Öffnung (241) und der zweiten Öffnung (242) auszuwerten, und um unter Verwendung eines Auslenksignals, das auf einer Auslenkung der Membran (14) basiert oder basierend auf einem hiervon abgeleiteten Signal eine aktive Schallunterdrückung bezüglich des Auslenksignals bereitzustellen.
  5. MEMS-Sensorsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, mit einem porösen Material (42), das in der ersten Öffnung (241) zwischen dem MEMS-Sensor (242) und dem Systemvolumen (38) angeordnet ist.
  6. MEMS-Sensorsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das elastische Element (44) ausgebildet ist, um basierend auf einem Fluiddruck (P) in dem Systemvolumen (38) einen Frequenzgang der Membran (14) zu beeinflussen
  7. MEMS-Sensorsystem gemäß Anspruch 6, mit einer Drucksteuereinrichtung (56) zum Steuern des Fluiddrucks (P) in dem Systemvolumen (38) basierend auf einer Vorgabeinformation, die mit einem einzustellenden Frequenzgang der Membran (14) korreliert.
  8. MEMS-Sensorsystem gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, das als mobile Vorrichtung, insbesondere als Mobiltelefon ausgeführt ist.
  9. MEMS-Sensorsystem mit: einem Systemgehäuse (34), das ein Systemvolumen (38) aufweist; und einem MEMS-Sensor mit: einem Sensorgehäuse (12); einer Membran (14), die in dem Sensorgehäuse (12) angeordnet ist, wobei ein erstes Teilvolumen (16) des Sensorgehäuses (12) an einer ersten Hauptseite (221) der Membran (14) angrenzt und ein zweites Teilvolumen (18) des Sensorgehäuses (12) an einer zweiten Hauptseite (222) der Membran (14) angrenzt, wobei die zweite Hauptseite (222) der ersten Hauptseite (221) gegenüberliegend angeordnet ist; einer ersten Öffnung (241) in dem Sensorgehäuse (12), die das erste Teilvolumen (16) akustisch transparent mit einer äußeren Umgebung des Sensorgehäuses (12) verbindet; und einer zweiten Öffnung (242) in dem Sensorgehäuse (12), die das zweite Teilvolumen (18) akustisch transparent mit der äußeren Umgebung des Sensorgehäuses (12) verbindet; wobei das Systemvolumen (38) entweder über die erste Öffnung (241) mit dem ersten Teilvolumen (16) oder über die zweite Öffnung (242) gekoppelt ist, wobei der MEMS-Sensor über die andere Öffnung der ersten und zweiten Öffnung mit einer Umgebung (26) des MEMS-Sensorsystems fluidisch gekoppelt ist; wobei das Systemvolumen eine Resonanzfrequenz der Membran (14) für einen Fluidschall in der Umgebung des MEMS-Sensorsystem einstellt; wobei das MEMS-Sensorsystem ein elastisches Element (44) aufweist, das so entweder in der ersten Öffnung (241) oder in der zweiten Öffnung (242) angeordnet ist, dass das erste Teilvolumen (16) oder das zweite Teilvolumen (18) und das Systemvolumen (38) durch das elastische Element (44) von einander beabstandet sind, wobei das elastische Element (44) ausgebildet ist, um basierend auf einem Fluiddruck (P) in dem Systemvolumen (38) einen Frequenzgang der Membran (14) zu beeinflussen; wobei das MEMS-Sensorsystem eine Drucksteuereinrichtung (56) zum Steuern des Fluiddrucks (P) in dem Systemvolumen (38) basierend auf einer Vorgabeinformation aufweist, die mit einem einzustellenden Frequenzgang der Membran (14) korreliert.
  10. Verfahren (1200) zum Herstellen eines MEMS-Sensorsystems mit folgenden Schritten: Bereitstellen eines Systemgehäuses (34), das ein Systemvolumen (38) aufweist; und Bereitstellen eines MEMS-Sensor mit: einem Sensorgehäuse (12); einer Membran (14), die in dem Sensorgehäuse (12) angeordnet ist, wobei ein erstes Teilvolumen des Sensorgehäuses (12) an einer ersten Hauptseite (221) der Membran (14) angrenzt und ein zweites Teilvolumen (18) des Sensorgehäuses (12) an einer zweiten Hauptseite (222) der Membran (14) angrenzt, wobei die zweite Hauptseite (222) der ersten Hauptseite (221) gegenüberliegend angeordnet ist; einer ersten Öffnung (241) in dem Sensorgehäuse (12), die das erste Teilvolumen (16) akustisch transparent mit einer äußeren Umgebung des Sensorgehäuses (12) verbindet; und einer zweiten Öffnung (242) in dem Sensorgehäuse (12), die an das zweite Teilvolumen (18) angrenzt; einem elastischen Element (44), das in der ersten Öffnung (241) angeordnet ist und ausgebildet ist, um basierend auf einem Fluiddruck (P) in der äußeren Umgebung des Sensorgehäuses einen Inhalt des zweiten Teilvolumens (16) zu verändern; so dass das Systemvolumen (38) über die erste Öffnung (241) gekoppelt ist, wobei der MEMS-Sensor über die zweite Öffnung (242) mit einer Umgebung (26) des MEMS-Sensorsystems fluidisch gekoppelt ist; so dass das Systemvolumen eine Resonanzfrequenz der Membran (14) für einen Fluidschall in der Umgebung des MEMS-Sensorsystem einstellt.
DE102018207605.7A 2018-05-16 2018-05-16 MEMS-Sensor, MEMS-Sensorsystem und Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Sensorsystems Active DE102018207605B9 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018207605.7A DE102018207605B9 (de) 2018-05-16 2018-05-16 MEMS-Sensor, MEMS-Sensorsystem und Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Sensorsystems
US16/400,365 US11492249B2 (en) 2018-05-16 2019-05-01 MEMS sensor, MEMS sensor system and method for producing a MEMS sensor system
CN201910395404.8A CN110498385B (zh) 2018-05-16 2019-05-13 Mems传感器、mems传感器系统及其制造方法
KR1020190056816A KR20190131443A (ko) 2018-05-16 2019-05-15 Mems 센서, mems 센서 시스템 및 mems 센서 시스템의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018207605.7A DE102018207605B9 (de) 2018-05-16 2018-05-16 MEMS-Sensor, MEMS-Sensorsystem und Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Sensorsystems

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE102018207605A1 DE102018207605A1 (de) 2019-11-21
DE102018207605B4 true DE102018207605B4 (de) 2023-12-28
DE102018207605B9 DE102018207605B9 (de) 2024-07-04

Family

ID=68419697

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102018207605.7A Active DE102018207605B9 (de) 2018-05-16 2018-05-16 MEMS-Sensor, MEMS-Sensorsystem und Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Sensorsystems

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11492249B2 (de)
KR (1) KR20190131443A (de)
CN (1) CN110498385B (de)
DE (1) DE102018207605B9 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112789239A (zh) 2018-10-05 2021-05-11 美商楼氏电子有限公司 形成包括褶皱的mems振膜的方法
WO2020072904A1 (en) 2018-10-05 2020-04-09 Knowles Electronics, Llc Acoustic transducers with a low pressure zone and diaphragms having enhanced compliance
CN112823532B (zh) 2018-10-05 2022-05-31 美商楼氏电子有限公司 具有入口防护部的麦克风设备
DE102019134267A1 (de) 2019-12-13 2021-06-17 Infineon Technologies Ag Photoakustische Detektoreinheit, photoakustischer Sensor und zugehörige Herstellungsverfahren
DE102019134279B3 (de) * 2019-12-13 2021-05-27 Infineon Technologies Ag Photoakustische Sensoren und MEMS-Bauelemente
CN112146703B (zh) * 2020-09-21 2022-08-16 中国电子科技集团公司第三研究所 一种温度、压力、声学集成mems水下传感器及系统
US11528546B2 (en) 2021-04-05 2022-12-13 Knowles Electronics, Llc Sealed vacuum MEMS die
US11540048B2 (en) 2021-04-16 2022-12-27 Knowles Electronics, Llc Reduced noise MEMS device with force feedback
US11649161B2 (en) 2021-07-26 2023-05-16 Knowles Electronics, Llc Diaphragm assembly with non-uniform pillar distribution
US11772961B2 (en) 2021-08-26 2023-10-03 Knowles Electronics, Llc MEMS device with perimeter barometric relief pierce
US11780726B2 (en) 2021-11-03 2023-10-10 Knowles Electronics, Llc Dual-diaphragm assembly having center constraint

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020106828A1 (en) 2001-01-24 2002-08-08 Loeppert Peter V. Silicon capacitive microphone
DE10303263A1 (de) 2003-01-28 2004-08-05 Infineon Technologies Ag Sensormodul
DE102004011149B3 (de) 2004-03-08 2005-11-10 Infineon Technologies Ag Mikrophon und Verfahren zur Herstellung eines Mikrophons
US20080267431A1 (en) 2005-02-24 2008-10-30 Epcos Ag Mems Microphone
US20090074222A1 (en) 2006-05-09 2009-03-19 Chung Dam Song Directional silicon condenser microphone having additional back chamber
DE102010062149A1 (de) 2009-11-30 2011-06-01 Infineon Technologies Ag MEMS-Mikrophonhäusung und MEMS-Mikrophonmodul
US20110195745A1 (en) 2008-07-30 2011-08-11 Funai Electric Co., Ltd. Microphone Unit and Mobile Phone Provided with the Same
DE102015103321A1 (de) 2014-03-06 2015-09-10 Infineon Technologies Ag Doppelmembran-Mems-Mikrophon ohne Rückplattenelement
US20160044409A1 (en) 2011-11-17 2016-02-11 Invensense, Inc. Microphone module with sound pipe
US20160157011A1 (en) 2014-11-28 2016-06-02 Hyundai Motor Company Microphone device and control method thereof
EP2552124B1 (de) 2010-06-01 2016-07-27 Funai Electric Co., Ltd. Substrat mit einem darauf montierten elektroakustischen wandlerelement, mikrofoneinheit und herstellungsverfahren dafür
EP2194730B1 (de) 2008-12-05 2017-01-11 Onpa Technologies Inc. Spracheingabevorrichtung
US20180070158A1 (en) 2015-08-07 2018-03-08 Knowles Electronics, Llc Ingress protection for reducing particle infiltration into acoustic chamber of a mems microphone package

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB0605576D0 (en) * 2006-03-20 2006-04-26 Oligon Ltd MEMS device
US7820361B2 (en) 2006-08-25 2010-10-26 Fujifilm Corporation Lithographic printing plate precursor and method for preparation of lithographic printing plate
EP2237571A1 (de) * 2009-03-31 2010-10-06 Nxp B.V. MEMS-Wandler für eine Audiovorrichtung
DE102009019446B4 (de) * 2009-04-29 2014-11-13 Epcos Ag MEMS Mikrofon
DE102011087963A1 (de) * 2010-12-14 2012-06-14 Robert Bosch Gmbh Mikrofonpackage und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102012209235B4 (de) * 2012-05-31 2023-08-10 Robert Bosch Gmbh Sensormodul mit zwei mikromechanischen Sensorelementen
DE102012215897A1 (de) * 2012-09-07 2014-03-13 Robert Bosch Gmbh Schallwandlervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben, Sensorvorrichtung und Verfahren zum Bestimmen eines akustischen Signals
US9809448B2 (en) * 2013-03-13 2017-11-07 Invensense, Inc. Systems and apparatus having MEMS acoustic sensors and other MEMS sensors and methods of fabrication of the same
US9494477B2 (en) * 2014-03-31 2016-11-15 Infineon Technologies Ag Dynamic pressure sensor
US10367430B2 (en) * 2016-01-11 2019-07-30 Infineon Technologies Ag System and method for a variable flow transducer
US9961464B2 (en) * 2016-09-23 2018-05-01 Apple Inc. Pressure gradient microphone for measuring an acoustic characteristic of a loudspeaker

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020106828A1 (en) 2001-01-24 2002-08-08 Loeppert Peter V. Silicon capacitive microphone
DE10303263A1 (de) 2003-01-28 2004-08-05 Infineon Technologies Ag Sensormodul
DE102004011149B3 (de) 2004-03-08 2005-11-10 Infineon Technologies Ag Mikrophon und Verfahren zur Herstellung eines Mikrophons
US20080267431A1 (en) 2005-02-24 2008-10-30 Epcos Ag Mems Microphone
US20090074222A1 (en) 2006-05-09 2009-03-19 Chung Dam Song Directional silicon condenser microphone having additional back chamber
US20110195745A1 (en) 2008-07-30 2011-08-11 Funai Electric Co., Ltd. Microphone Unit and Mobile Phone Provided with the Same
EP2194730B1 (de) 2008-12-05 2017-01-11 Onpa Technologies Inc. Spracheingabevorrichtung
DE102010062149A1 (de) 2009-11-30 2011-06-01 Infineon Technologies Ag MEMS-Mikrophonhäusung und MEMS-Mikrophonmodul
EP2552124B1 (de) 2010-06-01 2016-07-27 Funai Electric Co., Ltd. Substrat mit einem darauf montierten elektroakustischen wandlerelement, mikrofoneinheit und herstellungsverfahren dafür
US20160044409A1 (en) 2011-11-17 2016-02-11 Invensense, Inc. Microphone module with sound pipe
DE102015103321A1 (de) 2014-03-06 2015-09-10 Infineon Technologies Ag Doppelmembran-Mems-Mikrophon ohne Rückplattenelement
US20160157011A1 (en) 2014-11-28 2016-06-02 Hyundai Motor Company Microphone device and control method thereof
US20180070158A1 (en) 2015-08-07 2018-03-08 Knowles Electronics, Llc Ingress protection for reducing particle infiltration into acoustic chamber of a mems microphone package

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190131443A (ko) 2019-11-26
US11492249B2 (en) 2022-11-08
DE102018207605B9 (de) 2024-07-04
CN110498385A (zh) 2019-11-26
CN110498385B (zh) 2024-08-30
US20190352175A1 (en) 2019-11-21
DE102018207605A1 (de) 2019-11-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018207605B4 (de) MEMS-Sensor, MEMS-Sensorsystem und Verfahren zum Herstellen eines MEMS-Sensorsystems
DE102005008511B4 (de) MEMS-Mikrofon
DE102014100464B4 (de) Multi-MEMS-Modul
DE102004011149B3 (de) Mikrophon und Verfahren zur Herstellung eines Mikrophons
DE102011075260B4 (de) MEMS-Mikrofon
DE60318107T2 (de) Silizium-basierter wandler zur verwendung in hörinstrumenten
DE69611983T2 (de) Mikrofonsystem mit in situ verminderter Beschleunigungsempfindlichkeit
DE60003441T2 (de) Druckwandler
EP3295683B1 (de) Schallwandleranordnung mit mems-schallwandlern
DE112013006821B4 (de) Kapazitiver Sensor, Akustiksensor, und Mikrophon
DE102014108962A1 (de) Elektronische Vorrichtung mit einem großen Rückvolumen für einen elektromechanischen Wandler
EP0331992B1 (de) Kapazitiver Schallwandler
DE102015116640B4 (de) MEMS-Leiterplattenmodul mit integrierter piezoelektrischer Struktur sowie Schallwandleranordnung
DE69821819T2 (de) Kopfhörer zur akustischen Geräuschverminderung
DE102010040370B4 (de) MEMS-Mikrofon-Package
DE102004011148B3 (de) Mikrophon und Verfahren zum Herstellen eines Mikrophons
DE102018110689B4 (de) Photoaskustische Gassensoren und Verfahren zum Betreiben eines photoakustischen Gassensors
DE102012209235A1 (de) Sensormodul
DE102014213386A1 (de) Vorrichtung mit MEMS-Struktur und Lüftungsweg in Stützstruktur
ITTO20091036A1 (it) Trasduttore di tipo microelettromeccanico e relativo procedimento di assemblaggio
DE112018003794T5 (de) Akustische entlastung in mems
DE102020126222A1 (de) Sub-miniatur-Mikrofon
DE112013003536T5 (de) Kapazitiver Sensor, Akustiksensor und Mikrophon
DE112019005790T5 (de) Kraftrückkopplungskompensierter Absolutdrucksensor
WO2015161940A1 (de) MIKROFON MIT VERGRÖßERTEM RÜCKVOLUMEN UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division