DE102021133329A1

DE102021133329A1 - MEMS transducers with an adhesive damping layer

Info

Publication number: DE102021133329A1
Application number: DE102021133329.6A
Authority: DE
Inventors: Andrea Rusconi Clerici Beltrami; Ferruccio Bottoni
Original assignee: USound GmbH
Current assignee: USound GmbH
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-15
Publication date: 2023-06-07

Abstract

Die Erfindung betrifft einen MEMS-Schallwandler, eine Wandlereinheit (2) für den MEMS-Schallwandler und ein Herstellungsverfahren für diese. Die Wandlereinheit umfasst einen Träger (4), zumindest ein Wandlerelement (5), das mit dem Träger (4) verbundenen ist und entlang einer Hubachse (H) auslenkbar ist, ein Koppelelement (13) zum Verbinden des Wandlerelements (5) mit einer von dem Wandlerelement (5) beabstandeten Membran (3), das entlang der Hubachse (H) bewegbar ist, und einen zwischen dem Wandlerelement (5) und dem Koppelelement (13) ausgebildeten Federbereich (14), der zumindest ein Federelement (15, 30) aufweist, das das Wandlerelement (5) beweglich mit dem Koppelelement (13) verbindet, und der eine Dämpfungsschicht (31) aufweist, die das Federelement (15, 30) zumindest teilweise bedeckt. Erfindungsgemäß ist die Dämpfungsschicht (31) aus einem ausgehärteten Klebstoff (32) ausgebildet.The invention relates to a MEMS sound converter, a converter unit (2) for the MEMS sound converter and a production method for this. The converter unit comprises a carrier (4), at least one converter element (5) which is connected to the carrier (4) and can be deflected along a stroke axis (H), a coupling element (13) for connecting the converter element (5) to one of The membrane (3) is spaced apart from the converter element (5) and can be moved along the stroke axis (H), and a spring area (14) formed between the converter element (5) and the coupling element (13) and having at least one spring element (15, 30) which movably connects the converter element (5) to the coupling element (13), and which has a damping layer (31) which at least partially covers the spring element (15, 30). According to the invention, the damping layer (31) is made from a hardened adhesive (32).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wandlereinheit für einen MEMS-Schallwandler mit einem Träger, zumindest einem Wandlerelement, das mit dem Träger verbunden ist und entlang einer Hubachse auslenkbar ist, einem Koppelelement zum Verbinden des Wandlerelements mit einer von dem Wandlerelement beabstandeten Membran, das entlang der Hubachse bewegbar ist, und einem zwischen dem Wandlerelement und dem Koppelelement ausgebildeten Federbereich, der zumindest ein Federelement aufweist, das das Wandlerelement beweglich mit dem Koppelelement verbindet, und der eine Dämpfungsschicht aufweist, die das Federelement zumindest teilweise bedeckt, des Weiteren betrifft die Erfindung einen MEMS-Schallwandler sowie ein Herstellungsverfahren für eine derartige Wandlereinheit und/oder einen derartigen MEMS-Schallwandlers.The present invention relates to a transducer unit for a MEMS sound transducer with a carrier, at least one transducer element which is connected to the carrier and can be deflected along a stroke axis, a coupling element for connecting the transducer element to a membrane which is spaced apart from the transducer element and which is positioned along the stroke axis is movable, and a spring area formed between the converter element and the coupling element, which has at least one spring element which movably connects the converter element to the coupling element, and which has a damping layer which at least partially covers the spring element. The invention also relates to a MEMS Sound transducer and a manufacturing method for such a transducer unit and/or such a MEMS sound transducer.

Aus der DE 10 2015 114 242 A1 ist ein MEMS-Lautsprecher mit einem Aktuator und einer Membran bekannt, die voneinander in Richtung einer Hubachse beabstandet und über eine Hubstruktur mittelbar miteinander verbunden sind. Der Aktuator ist hierbei über ein flexibles Verbindungselement mit der Hubstruktur verbunden. Das flexible Verbindungselement muss sehr filigran ausgebildet sein, um eine optimale Bewegung der Hubstruktur und des Aktuators sicherstellen zu können. Nachteilig hierbei ist, dass das flexible Verbindungselement bei mechanischen Erschütterungen - beispielsweise, wenn der MEMS-Lautsprecher auf den Boden fällt, - brechen kann. Dies führt wiederum zum Ausfall des MEMS-Lautsprechers.From the DE 10 2015 114 242 A1 discloses a MEMS loudspeaker with an actuator and a membrane, which are spaced apart from one another in the direction of a lifting axis and are indirectly connected to one another via a lifting structure. The actuator is connected to the lifting structure via a flexible connecting element. The flexible connecting element has to be designed very filigree in order to be able to ensure an optimal movement of the lifting structure and the actuator. The disadvantage here is that the flexible connecting element can break in the event of mechanical shock, for example if the MEMS loudspeaker falls on the floor. This in turn leads to failure of the MEMS speaker.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zu beseitigen, insbesondere einen MEMS-Schallwandler zu schaffen, der robuster gegen äußere mechanische Erschütterungen ist, und/oder ein Herstellungsverfahren mit dem die Herstellungskosten für dessen Herstellung reduziert werden können.The object of the present invention is to eliminate the disadvantages known from the prior art, in particular to create a MEMS sound transducer that is more robust against external mechanical shocks and/or a manufacturing method with which the manufacturing costs for its manufacture can be reduced.

Die Aufgabe wird gelöst mit einer Wandlereinheit, einem MEMS-Schallwandler und/oder einem Herstellungsverfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.The object is achieved with a transducer unit, a MEMS sound transducer and/or a manufacturing method having the features of the independent patent claims.

Vorgeschlagen wird eine Wandlereinheit für einen MEMS-Schallwandler, die einen Träger umfasst. Ferner weist diese zumindest ein Wandlerelement auf, das mit dem Träger verbunden ist und entlang einer Hubachse auslenkbar ist. Die Wandlereinheit weist vorzugsweise mehrere Wandlerelemente auf. Auch umfasst die Wandlereinheit ein Koppelelement zum Verbinden des zumindest einen Wandlerelements mit einer von dem Wandlerelement beabstandeten Membran. Das Koppelelement ist entlang der Hubachse bewegbar. Überdies hinaus umfasst die Wandlereinheit einen zwischen dem Wandlerelement und dem Koppelelement ausgebildeten Federbereich, der zumindest ein Federelement aufweist. Das Federelement verbindet das Wandlerelement beweglich mit dem Koppelelement. Auch umfasst die Wandlereinheit eine Dämpfungsschicht, die das Federelement zumindest teilweise bedeckt. Die Dämpfungsschicht reduziert die Vibrationsmenge, d. h. sowohl die maximale induzierte Dehnung als auch die Dauer der Belastung, die während eines mechanischen Schocks auf das Federelement einwirkt. Hierdurch kann ein Bruch des zumindest einen Federelements verhindert werden. Des Weiteren ist die Dämpfungsschicht aus einem ausgehärteten Klebstoff ausgebildet. Hierdurch kann die Dämpfungsschicht sehr kostengünstig ausgebildet werden, wodurch die Herstellungskosten der Wandlereinheit reduziert werden können. Des Weiteren können die Materialeigenschaften der Dämpfungsschicht unabhängig von den Materialeigenschaften des Wandlerelements gewählt werden. Vorteilhafterweise können somit die Materialeigenschaften der Dämpfungsschicht derart gewählt werden, dass die Dämpfungsschicht die Beweglichkeit des Federelements möglichst wenig beeinträchtigt und zugleich das Federelement bestmöglich vor äußeren mechanischen Störeinflüssen schützt.A transducer unit for a MEMS sound transducer is proposed, which includes a carrier. Furthermore, this has at least one converter element which is connected to the carrier and can be deflected along a stroke axis. The converter unit preferably has a plurality of converter elements. The converter unit also includes a coupling element for connecting the at least one converter element to a membrane spaced apart from the converter element. The coupling element can be moved along the lifting axis. In addition, the converter unit comprises a spring area which is formed between the converter element and the coupling element and has at least one spring element. The spring element movably connects the converter element to the coupling element. The converter unit also includes a damping layer which at least partially covers the spring element. The damping layer reduces the amount of vibration, i. H. both the maximum induced strain and the duration of the load acting on the spring element during a mechanical shock. This can prevent the at least one spring element from breaking. Furthermore, the damping layer is formed from a cured adhesive. As a result, the damping layer can be formed very cost-effectively, as a result of which the manufacturing costs of the converter unit can be reduced. Furthermore, the material properties of the damping layer can be selected independently of the material properties of the transducer element. The material properties of the damping layer can thus advantageously be selected in such a way that the damping layer impairs the mobility of the spring element as little as possible and at the same time protects the spring element as best as possible from external mechanical interference.

Vorteilhaft ist es, wenn der ausgehärtete Klebstoff elastisch ist, flexibel ist und/oder einen Elastizitätsmodul von weniger als 10 MPa aufweist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass die Beweglichkeit des Federelements und demnach auch die Beweglichkeit des Wandlerelements im wesentlichen nicht beeinträchtigt wird.It is advantageous if the cured adhesive is elastic, flexible and/or has a modulus of elasticity of less than 10 MPa. In this way it can be ensured that the mobility of the spring element and accordingly also the mobility of the converter element is essentially not impaired.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn der ausgehärtete Klebstoff thixotrop ist, so dass seine Viskosität infolge andauernder Deformation abnimmt. Vorteilhafterweise schützt die Dämpfungsschicht das Federelement sehr gut, wenn die Wandlereinheit außer Betrieb ist. Des Weiteren wird die Beweglichkeit des Federelements bzw. des Wandlerelements im Betrieb der Wandlereinheit erhöht bzw. verbessert.Furthermore, it is advantageous if the cured adhesive is thixotropic, so that its viscosity decreases as a result of ongoing deformation. The damping layer advantageously protects the spring element very well when the converter unit is not in operation. Furthermore, the mobility of the spring element or the converter element is increased or improved during operation of the converter unit.

Vorteilhaft ist es, wenn der ausgehärtete Klebstoff eine Dichte von 0,5 bis 1,5 g/cm³, insbesondere 1,09 g/cm³, aufweist.It is advantageous if the cured adhesive has a density of 0.5 to 1.5 g/cm ³ , in particular 1.09 g/cm ³ .

Auch ist es vorteilhaft, wenn der ausgehärtete Klebstoff ein Epoxidharz ist. Um zu vermeiden, dass das Federelement beschädigt wird, ist es vorteilhaft, wenn der Klebstoff lösungsmittelfrei ist.It is also advantageous if the cured adhesive is an epoxy resin. In order to avoid damaging the spring element, it is advantageous if the adhesive is solvent-free.

Um eine möglichst gute Beweglichkeit des Federelements sicherstellen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Federbereich zumindest eine durchgehende Aussparung aufweist.In order to be able to ensure the best possible mobility of the spring element, it is advantageous if the spring area has at least one continuous recess.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Dämpfungsschicht die zumindest eine Aussparung zumindest teilweise abdeckt und/oder überspannt. Unter dem Begriff „abdecken“ und/oder „überspannen“ ist zu verstehen, dass sich die Dämpfungsschicht im Wesentlichen nicht in die Aussparung hinein erstreckt. Infolgedessen ist der die Dämpfungsschicht ausbildende Klebstoff bei der Herstellung nicht oder nur in einem Eingangsbereich in die Aussparung hineingelaufen.Furthermore, it is advantageous if the damping layer at least partially covers and/or spans the at least one recess. The term “covering” and/or “spanning” means that the cushioning layer essentially does not extend into the recess. As a result, the adhesive forming the damping layer did not run into the recess during manufacture, or only ran into the opening in an entry area.

Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn sich die Aussparung in Richtung der Hubachse von einer ersten Seite des Federbereichs, die vorzugsweise im bestimmungsgemäßen Gebrauch von der dafür vorgesehenen Membran abgewandt ist, bis zu einer gegenüberliegenden zweiten Seite des Federbereichs, die vorzugsweise im bestimmungsgemäßen Gebrauch der dafür vorgesehenen Membran zugewandt ist, erstreckt.There are also advantages if the recess extends in the direction of the stroke axis from a first side of the spring area, which preferably faces away from the membrane provided for this purpose when used as intended, to an opposite second side of the spring area, which preferably faces the diaphragm when used as intended dedicated membrane facing extends.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn sich die Aussparung in Längsrichtung des Wandlerelements vom Wandlerelement bis zum Koppelelement erstreckt.It is also advantageous if the recess extends in the longitudinal direction of the converter element from the converter element to the coupling element.

Auch ist es von Vorteil, wenn die Aussparung eine Längsseite des Federelements freischneidet. Hierdurch kann die Beweglichkeit des Federelements verbessert werden.It is also advantageous if the recess cuts free a longitudinal side of the spring element. As a result, the mobility of the spring element can be improved.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn die Dämpfungsschicht auf der ersten und/oder zweiten Seite des Federbereichs angeordnet ist.It is also advantageous if the damping layer is arranged on the first and/or second side of the spring area.

Auch ist es von Vorteil, wenn die Aussparung in Richtung der Hubachse an der ersten und/oder zweiten Seite des Federbereichs eine Aussparungsöffnung aufweist. Vorteile bringt es zudem mit sich, wenn die Dämpfungsschicht in Richtung der Hubachse, insbesondere nur, im Bereich der Aussparungsöffnung angeordnet ist, so dass vorzugsweise ein sich an die Aussparungsöffnung anschließender Innenbereich der Aussparung klebstofffrei ist.It is also advantageous if the recess has a recess opening in the direction of the stroke axis on the first and/or second side of the spring area. It is also advantageous if the damping layer is arranged in the direction of the stroke axis, in particular only in the area of the recess opening, so that preferably an inner area of the recess adjoining the recess opening is free of adhesive.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Aussparung insbesondere in einer Draufsicht einen ersten Abschnitt, der zwischen zwei gegenüberliegenden Federelementabschnitten desselben Federelements ausgebildet ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Aussparung vorzugsweise in einer Draufsicht einen zweiten Abschnitt, der zwischen dem Federelement und dem Wandlerelement ausgebildet ist, aufweist. Vorteilhaft ist es, wenn die zumindest eine Aussparung in einer Draufsicht einen dritten Abschnitt, der zwischen dem Federelement und dem Koppelelement ausgebildet ist, aufweist. Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die zumindest eine Aussparung in einer Draufsicht einen vierten Abschnitt, der zwischen zwei benachbarten Federelementen ausgebildet ist, aufweist.It is also advantageous if the at least one cutout, in particular in a top view, has a first section that is formed between two opposing spring element sections of the same spring element. Furthermore, it is advantageous if the at least one recess has a second section, preferably in a plan view, which is formed between the spring element and the converter element. It is advantageous if the at least one recess has a third section, which is formed between the spring element and the coupling element, in a plan view. Furthermore, it is advantageous if the at least one recess has a fourth section, which is formed between two adjacent spring elements, in a plan view.

Ebenso bringt es Vorteile mit sich, wenn die Aussparung, insbesondere der erste, zweite, dritte und/oder vierte Abschnitt, eine Breite aufweist, die zu einer Viskosität des flüssigen Klebstoffs derart korrespondierend ausgebildet ist, dass der flüssige Klebstoff nicht durch die Aussparung hindurchtropft. Vorzugsweise weist die Aussparung, insbesondere der erste, zweite, dritte und/oder vierte Abschnitt, eine Breite von 5 µm bis 40 µm, insbesondere von 30 µm, auf.It is also advantageous if the recess, in particular the first, second, third and/or fourth section, has a width that is designed to correspond to a viscosity of the liquid adhesive in such a way that the liquid adhesive does not drip through the recess. The gap, in particular the first, second, third and/or fourth section, preferably has a width of 5 μm to 40 μm, in particular 30 μm.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn das zumindest eine Federelement in der Draufsicht zwischen zwei Aussparungen angeordnet ist.Furthermore, it is advantageous if the at least one spring element is arranged between two recesses in the plan view.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Dämpfungsschicht eine sich an den Federbereich anschließende Endfläche des Koppelelements zumindest teilweise bedeckt. Hierdurch kann der Aufwand bei der Herstellung der Dämpfungsschicht und demnach die Kosten der Wandlereinheit reduziert werden.It is also advantageous if the damping layer at least partially covers an end face of the coupling element adjoining the spring area. As a result, the effort involved in producing the damping layer and therefore the cost of the converter unit can be reduced.

Vorteilhaft ist es, wenn das Wandlerelement als Kragarm ausgebildet ist. Ferner ist es vorteilhaft, wenn das Wandlerelement eine fest mit dem Träger verbundene Basis und/oder ein gegenüber dem Träger entlang der Hubachse auslenkbares freies Ende aufweist. Vorteile bringt es mit sich, wenn das freie Ende in Richtung der Hubachse gegenüber dem Federbereich erhöht ist, so dass zwischen diesen beiden ein Absatz ausgebildet ist, an dem die Dämpfungsschicht anliegt.It is advantageous if the converter element is designed as a cantilever arm. Furthermore, it is advantageous if the transducer element has a base that is firmly connected to the carrier and/or a free end that can be deflected relative to the carrier along the stroke axis. There are advantages if the free end is raised in the direction of the stroke axis relative to the spring area, so that a shoulder is formed between these two, on which the damping layer rests.

Auch ist es von Vorteil, wenn die Wandlereinheit eine mehrschichtige Struktur aufweist, die zumindest eine Trägerschicht und/oder eine piezoelektrische Wandlerschicht.It is also advantageous if the converter unit has a multi-layer structure that has at least one carrier layer and/or one piezoelectric converter layer.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Trägerschicht Bestandteil des Wandlerelements, des zumindest einen Federelements und/oder des Koppelelements ist.Furthermore, it is advantageous if the carrier layer is part of the converter element, the at least one spring element and/or the coupling element.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die Wandlerschicht zumindest teilweise den Absatz ausbildet.It is also advantageous if the converter layer at least partially forms the shoulder.

Vorgeschlagen wird auch ein MEMS-Schallwandler zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen mit einer Membran, die entlang einer Hubachse auslenkbar ist, und mit einer Wandlereinheit. Die Wandlereinheit umfasst einen Träger und ein Wandlerelement, das mit dem Träger verbunden ist, von der Membran beabstandet ist und entlang der Hubachse auslenkbar ist. Auch weist die Wandlereinheit ein Koppelelement, das das Wandlerelement mit der beabstandeten Membran verbindet und das gemeinsam mit der Membran entlang der Hubachse bewegbar ist, auf. Ferner umfasst die Wandlereinheit zumindest einen zwischen dem Wandlerelement und dem Koppelelement ausgebildeten Federbereich, der zumindest ein Federelement aufweist, das das Wandlerelement beweglich mit dem Koppelelement verbindet. Zum Schutz des Federelements umfasst der Federbereich eine Dämpfungsschicht, die zumindest das Federelement zumindest teilweise bedeckt. Die Wandlereinheit ist gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.A MEMS sound transducer for generating and/or detecting sound waves with a membrane that can be deflected along a displacement axis and with a transducer unit is also proposed. The converter unit comprises a carrier and a converter element which is connected to the carrier, is spaced from the membrane and can be deflected along the stroke axis. The converter unit also has a coupling element which connects the converter element to the spaced-apart membrane and which can be moved together with the membrane along the stroke axis. Furthermore, the converter unit comprises at least one spring area formed between the converter element and the coupling element, which has at least one spring element which movably connects the converter element to the coupling element. To protect the spring element, the spring area includes a damping layer that at least partially covers at least the spring element. The converter unit is designed according to the above description, it being possible for the features mentioned to be present individually or in any combination.

Vorgeschlagen wird auch ein Herstellungsverfahren für eine Wandlereinheit und/oder einen MEMS-Schallwandler, insbesondere gemäß der vorangegangenen Beschreibung, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können. Bei dem Herstellungsverfahren wird in einem Federbereich der Wandlereinheit auf zumindest einem Federelement eine Dämpfungsschicht ausgebildet. Hierbei wird in den Federbereich ein flüssiger Klebstoff aufgetragen, der zumindest das Federelement zumindest teilweise bedeckt. Danach wird der Klebstoff ausgehärtet, so dass durch den ausgehärteten Klebstoff die Dämpfungsschicht ausgebildet wird.A manufacturing method for a transducer unit and/or a MEMS sound transducer is also proposed, in particular in accordance with the preceding description, it being possible for the features mentioned to be present individually or in any combination. In the production method, a damping layer is formed on at least one spring element in a spring area of the converter unit. In this case, a liquid adhesive is applied to the spring area, which at least partially covers at least the spring element. The adhesive is then cured, so that the damping layer is formed by the cured adhesive.

Vorteilhaft ist es, wenn der flüssige Klebstoff als Tropfen oder Linie im Federbereich aufgetragen wird. Dies erfolgt vorzugsweise mit einer Auftragevorrichtung, insbesondere eine Nadel.It is advantageous if the liquid adhesive is applied as a drop or line in the spring area. This is preferably done with an application device, in particular a needle.

Vorteile bringt es mit sich, wenn der flüssige Klebstoff eine Viskosität von 5000 bis 15000 mPa*s, insbesondere von 10000 mPa*s, aufweist. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der flüssige Klebstoff nicht durch die zumindest eine im Federbereich ausgebildete Aussparung durchtropft. Des Weiteren kann der flüssige Klebstoff mit der vorstehenden Viskosität schnell und zielgerichtet aufgetragen werden. Auch ist hierdurch sichergestellt, dass sich der flüssige Klebstoff in demjenigen Bereich, in dem die Dämpfungsschicht ausgebildet werden soll, zerfließen und/oder gleichmäßig verteilen kann.There are advantages if the liquid adhesive has a viscosity of 5000 to 15000 mPa*s, in particular 10000 mPa*s. This can ensure that the liquid adhesive does not drip through the at least one recess formed in the spring area. Furthermore, the liquid adhesive having the above viscosity can be applied quickly and accurately. This also ensures that the liquid adhesive can flow and/or be evenly distributed in that area in which the damping layer is to be formed.

Um die Herstellungsdauer der Wandlereinheit und/oder des MEMS-Schallwandlers zu reduzieren, ist es vorteilhaft, wenn der Klebstoff mittels, d.h. unter Zuführung von, Licht, insbesondere UV und/oder VIS, und/oder Wärme ausgehärtet wird.In order to reduce the manufacturing time of the transducer unit and/or the MEMS sound transducer, it is advantageous if the adhesive is cured by means, i.e. with the supply of, light, in particular UV and/or VIS, and/or heat.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn der flüssige Klebstoff zum Aushärten mit einer Bestrahlungsstärke von mehr als 100 mW/cm³, insbesondere von 150 mW/cm³ bestrahlt wird. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn der flüssige Klebstoff zum Aushärten weniger als 60s, insbesondere 30s, bestrahlt wird.It is also advantageous if the liquid adhesive is irradiated for curing with an irradiation intensity of more than 100 mW/cm ³ , in particular 150 mW/cm ³ . In this regard, it is advantageous if the liquid adhesive is irradiated for less than 60 s, in particular 30 s, for curing.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn der flüssige Klebstoff bei einer Temperatur, insbesondere Umgebungstemperatur, von mehr als 100 °C, bevorzugt bei mehr als 130°, besonders bevorzugt bei mehr als 150 °C, ausgehärtet wird. Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn der flüssige Klebstoff weniger als 15 min, bevorzugt weniger als 11 min, besonders bevorzugt weniger als 6 min, der Temperatur ausgesetzt wird.It is also advantageous if the liquid adhesive is cured at a temperature, in particular ambient temperature, of more than 100° C., preferably more than 130° C., particularly preferably more than 150° C. In this regard, it is advantageous if the liquid adhesive is exposed to the temperature for less than 15 minutes, preferably less than 11 minutes, particularly preferably less than 6 minutes.

Auch ist es von Vorteil, wenn der Klebstoff während des Aushärtens um 1 vol. % bis 3 vol. %, insbesondere um 2 vol. % schrumpft.It is also an advantage if the adhesive is increased by 1 vol. % to 3 vol. %, in particular by 2 vol. % shrinks.

Vorteilhaft ist es zudem, wenn ein Halbzeug der Wandlereinheit und/oder des MEMS-Schallwandlers, insbesondere zumindest der Federbereich in einem Ätzverfahren hergestellt wird und dass der flüssige Klebstoff nach dem Ätzverfahren aufgetragen wird.It is also advantageous if a semi-finished product of the transducer unit and/or the MEMS sound transducer, in particular at least the spring area, is produced in an etching process and that the liquid adhesive is applied after the etching process.

Weitere Vorteile der Erfindung sind in dem nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschrieben. Es zeigen:

1 eine seitliche Schnittansicht eines schematisch dargestellten MEMS-Schallwandlers,
2 eine Draufsicht des MEMS-Schallwandlers,
3 einen Detailausschnitt der seitlichen Schnittansicht des MEMS-Schallwandlers im Bereich eines Federbereichs,
4 einen Detailausschnitt der Draufsicht des MEMS-Schallwandlers im Bereich des Federbereichs, und
5 einen Verfahrensablauf zur Herstellung einer Dämpfungsschicht eine Wandlereinheit des MEMS-Schallwandlers.

Further advantages of the invention are described in the following exemplary embodiment. Show it:

1 a side sectional view of a MEMS sound transducer shown schematically,
2 a top view of the MEMS transducer,
3 a detail of the lateral sectional view of the MEMS sound transducer in the area of a spring area,
4 a detail of the top view of the MEMS sound transducer in the area of the spring area, and
5 a method sequence for producing a damping layer a transducer unit of the MEMS sound transducer.

1 und 2 zeigen einen MEMS-Schallwandler 1 zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen. Demnach kann der MEMS-Schallwandler 1 zum Erzeugen und/oder Erfassen von Schallwellen im hörbaren Wellenlängenspektrum eingesetzt werden. Zusätzlich oder alternativ kann der MEMS-Schallwandler 1 aber auch ebenso Schallwellen im Ultraschallbereich erzeugen und/oder erfassen. Aufgrund seiner kompakten Bauform eignet er sich besonders gut für den Einsatz in mobilen Geräten, wie beispielsweise Handys, Audiobrillen, Kopfhörer und/oder Hörgeräte. 1 and 2 show a MEMS sound transducer 1 for generating and/or detecting sound waves. Accordingly, the MEMS sound transducer 1 can be used to generate and/or detect sound waves in the audible wavelength spectrum. Additionally or alternatively, however, the MEMS sound transducer 1 can also generate and/or detect sound waves in the ultrasonic range. Due to its compact design, it is particularly suitable for use in mobile devices such as cell phones, audio glasses, headphones and/or hearing aids.

Der MEMS-Schallwandler 1 umfasst eine Wandlereinheit 2. Mit dieser können Bewegungen in elektrische Signale umgewandelt werden. In diesem Fall fungiert die Wandlereinheit 2 als Mikrofon, Sensor oder Datenempfänger. Zusätzlich oder alternativ kann die Wandlereinheit aus elektrischen Signalen Bewegungen erzeugen. In diesem Fall fungiert die Wandlereinheit 2 als Lautsprecher, Aktor oder Datensender. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst der MEMS-Schallwandler 1 des Weiteren eine Membran 3, die mit der Wandlereinheit 2 gekoppelt ist. Die Membran 3 ist entlang einer Hubachse H auslenkbar. Sie ist vorzugsweise aus einem elastischen Material ausgebildet.The MEMS sound converter 1 includes a converter unit 2. With this, movements can be converted into electrical signals. In this case, the converter unit 2 functions as a microphone, sensor or data receiver. Additionally or alternatively, the converter unit can generate movements from electrical signals. In this case, the converter unit 2 functions as a loudspeaker, actuator or data transmitter. In the present embodiment, the MEMS acoustic transducer 1 includes the width ren a membrane 3, which is coupled to the converter unit 2. The membrane 3 can be deflected along a stroke axis H. It is preferably made of an elastic material.

Die Wandlereinheit 2 weist einen Träger 4 und zumindest ein Wandlerelement 5 auf. Das Wandlerelement 5 ist mit dem Träger 4 verbunden. Wie aus 1 hervorgeht ist das Wandlerelement 5 an einer ersten Stirnseite des Trägers 4 angeordnet. Die Membran 3 ist in ihrem Randbereich an einer gegenüberliegenden zweiten Stirnseite des Trägers 4 befestigt. Die Membran 3 kann ein vorliegend nicht dargestelltes Versteifungselement aufweisen, das vom Randbereich beabstandet ist.The converter unit 2 has a carrier 4 and at least one converter element 5 . The converter element 5 is connected to the carrier 4 . How out 1 shows that the transducer element 5 is arranged on a first end face of the carrier 4 . The membrane 3 is fastened in its edge area to an opposite, second end face of the carrier 4 . The membrane 3 can have a stiffening element, not shown here, which is spaced from the edge area.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Wandlerelement 5 als Kragarm ausgebildet. Infolgedessen umfasst das Wandlerelement 5 eine Basis 6, die fest mit dem Träger 4 verbunden ist. Von dieser Basis 6 ausgehend erstreckt sich das Wandlerelement 5 über den Träger 4 hinaus in eine Kavität 7 des MEMS-Schallwandlers hinein. Bei dem Begriff „Kavität“ handelt es sich um einen akustischen Hohlraum bzw. ein akustisches Volumen auf der Rückseite der Membran 3. Das Wandlerelement 5 umfasst ein freies Ende 8. Dieses ist an einem der Basis gegenüberliegenden Ende des Kragarms ausgebildet. Das freie Ende 8 des Wandlerelements 5 kann entlang der Hubachse H ausgelenkt werden. Hierbei wird das Wandlerelement 5 über seine Länge gebogen.In the present embodiment, the transducer element 5 is designed as a cantilever. As a result, the transducer element 5 comprises a base 6 which is rigidly connected to the support 4. FIG. Starting from this base 6, the transducer element 5 extends beyond the carrier 4 into a cavity 7 of the MEMS sound transducer. The term “cavity” refers to an acoustic hollow space or an acoustic volume on the back of the membrane 3. The transducer element 5 includes a free end 8. This is formed on an end of the cantilever arm opposite the base. The free end 8 of the converter element 5 can be deflected along the stroke axis H. Here, the transducer element 5 is bent over its length.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Wandlerelement 5 als Bestandteil einer mehrschichtigen Struktur 9 ausgebildet. Die mehrschichtige Struktur 9 umfasst zumindest eine Trägerschicht 10 und eine Wandlerschicht 11. Vorzugsweise ist die Wandlerschicht 11 als piezoelektrische Wandlerschicht 11 ausgebildet. Zusätzlich kann die mehrschichtige Struktur 9 vorliegend nicht dargestellte weitere Schichten, wie beispielsweise Elektronenschichten und/oder Isolationsschichten, aufweisen.In the present exemplary embodiment, the converter element 5 is designed as part of a multi-layer structure 9 . The multilayer structure 9 comprises at least one carrier layer 10 and one converter layer 11. The converter layer 11 is preferably designed as a piezoelectric converter layer 11. FIG. In addition, the multilayer structure 9 can have further layers, not shown here, such as electron layers and/or insulation layers.

Wie aus 1 und 2 hervorgeht, ist die Membran 3 in Richtung der Hubachse H von dem Wandlerelement 5 beabstandet, so dass zwischen diesen beiden ein Trägerhohlraum 12 ausgebildet ist. Der Trägerhohlraum 12 bildet demnach einen Teil der akustischen Kavität 7 des MEMS-Schallwandlers 1. Um die Membran 3 mit dem Wandlerelement 5 zu koppeln, umfasst die Wandlereinheit 2 des Weiteren ein Koppelelement 13. Dieses erstreckt sich in Richtung der Hubachse H von der Membran 3 bis zum Wandlerelement 5. Vorzugsweise ist das Koppelelement 13 unmittelbar und/oder starr mit der Membran 3 verbunden. Die Membran 3 und das Koppelelement 13 schwingen demnach gemeinsam als Einheit entlang der Hubachse H.How out 1 and 2 shows that the membrane 3 is spaced apart from the transducer element 5 in the direction of the stroke axis H, so that a support cavity 12 is formed between the two. The carrier cavity 12 therefore forms part of the acoustic cavity 7 of the MEMS sound transducer 1. In order to couple the membrane 3 to the transducer element 5, the transducer unit 2 also includes a coupling element 13. This extends in the direction of the stroke axis H from the membrane 3 up to the transducer element 5. The coupling element 13 is preferably connected directly and/or rigidly to the membrane 3. The membrane 3 and the coupling element 13 therefore oscillate together as a unit along the stroke axis H.

Um Orientierungsänderungen zwischen dem Koppelelement 13 und dem Wandlerelement 5, insbesondere dem freien Ende 8, ausgleichen zu können, umfasst die Wandlereinheit 2 des Weiteren einen Federbereich 14. Dieser ist zwischen dem Wandlerelement 5 und dem Koppelelement 13 ausgebildet. Das Wandlerelement 5 ist somit über den Federbereich 14 mittelbar mit dem Koppelelement 13 verbunden. Hierfür umfasst der Federbereich 14 zumindest ein erstes Federelement 15. Dieses zumindest eine erste Federelement 15 verbindet demnach das Wandlerelement 5 beweglich mit dem Koppelelement 13.In order to be able to compensate for changes in orientation between the coupling element 13 and the converter element 5, in particular the free end 8, the converter unit 2 also has a spring area 14. This is formed between the converter element 5 and the coupling element 13. The converter element 5 is thus indirectly connected to the coupling element 13 via the spring area 14 . For this purpose, the spring area 14 comprises at least one first spring element 15. This at least one first spring element 15 therefore movably connects the converter element 5 to the coupling element 13.

Wie insbesondere aus den in 3 und 4 dargestellten Detailausschnitten hervorgeht, kann das erste Federelement 15 eine Mäanderform aufweisen. Vorliegend ist das erste Federelement 15 derart geformt, dass es zwei gegenüberliegende Federelementabschnitte 16, 17 aufweist.As in particular from the 3 and 4 illustrated details, the first spring element 15 can have a meandering shape. In the present case, the first spring element 15 is formed in such a way that it has two opposite spring element sections 16, 17.

Der Federbereich 14 umfasst eine erste Aussparung 18, die eine Kontur des ersten Federelements 15 bestimmt. Die erste Aussparung 18 schneidet eine erste Längsseite 19 des ersten Federelements 15 frei. Hierfür erstreckt sich die erste Aussparung 18 in Längsrichtung des Wandlerelements 5 vom freien Ende 8 - zum Koppelelement 13.The spring area 14 includes a first recess 18 which determines a contour of the first spring element 15 . The first recess 18 cuts a first longitudinal side 19 of the first spring element 15 free. For this purpose, the first recess 18 extends in the longitudinal direction of the converter element 5 from the free end 8 to the coupling element 13.

Der Federbereich 14 umfasst gemäß 3 in Richtung der Hubachse H eine erste Seite 20 und eine gegenüberliegende zweite Seite 21. Hierbei ist die erste Seite 20 von der Membran 3 abgewandt und die gegenüberliegende zweite Seite 21 der Membran 3 zugewandt. Die erste Aussparung 18 ist durchgehend ausgebildet. Infolgedessen erstreckt sich diese in Richtung der Hubachse von der ersten Seite 20 durchgehend bis zur zweiten Seite 21. An der ersten Seite 20 und der zweiten Seite 21 umfasst die erste Aussparung 18 somit jeweils eine Aussparungsöffnung 22, von denen in 3 aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine mit einem Bezugszeichen versehen ist. Zwischen den beiden Aussparungsöffnungen 22 ist somit ein Innenbereich 23 der ersten Aussparung 18 ausgebildet.The spring portion 14 includes according to 3 a first side 20 and an opposite second side 21 in the direction of the stroke axis H. Here, the first side 20 faces away from the membrane 3 and the opposite second side 21 faces the membrane 3 . The first recess 18 is continuous. As a result, it extends continuously in the direction of the stroke axis from the first side 20 to the second side 21. On the first side 20 and the second side 21, the first recess 18 thus includes a recess opening 22, of which in 3 for reasons of clarity, only one is provided with a reference number. An inner region 23 of the first recess 18 is thus formed between the two recess openings 22 .

Wie insbesondere aus 4 hervorgeht, umfasst der Federbereich 14 eine zweite Aussparung 24. Diese ist gemäß der vorangegangenen Beschreibung analog zur ersten Aussparung 18 ausgebildet. Die zweite Aussparung 24 schneidet eine zweite Längsseite 25 des ersten Federelements 15 frei. Das erste Federelement 15 befindet sich somit in einer Draufsicht zwischen den beiden Aussparungen 18, 24. Die Kontur des ersten Federelements 15 ist somit durch die beiden benachbarten Aussparungen 18, 24 bestimmt.Like in particular 4 As can be seen, the spring area 14 comprises a second recess 24. According to the previous description, this is designed analogously to the first recess 18. The second recess 24 cuts a second longitudinal side 25 of the first spring element 15 free. The first spring element 15 is thus located between the two recesses 18, 24 in a plan view. The contour of the first spring element 15 is thus determined by the two adjacent recesses 18, 24.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst die Wandlereinheit 2 gemäß 2 und 4 zusätzlich zum ersten Federelement 15 ein zweites Federelement 30, dass das Wandlerelement 5 mit dem Koppelelement 13 verbindet. Das zweite Federelement 30 kann hierbei wie das erste Federelement 15 gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die beiden Federelemente 15, 30 zueinander lediglich gespiegelt.In the present exemplary embodiment, the converter unit 2 according to FIG 2 and 4 in addition to the first spring element 15, a second spring element 30 that connects the converter element 5 to the coupling element 13. The second spring element 30 can be designed like the first spring element 15 according to the previous description. In the present exemplary embodiment, the two spring elements 15, 30 are merely mirror images of one another.

Gemäß 4 umfasst die erste Aussparung 18 einen ersten Abschnitt 26, der zwischen den beiden gegenüberliegenden Federelementabschnitten 16, 17 des ersten Federelements 15 ausgebildet ist. Die zweite Aussparung 24 weist einen zweiten Abschnitt 27 auf, der zwischen dem ersten Federelement 15, insbesondere den ersten Federelementabschnitten 16, und dem Wandlerelement 5 ausgebildet ist. Auch weist die zweite Aussparung 24 einen dritten Abschnitt 28 auf, der zwischen dem ersten Federelement, insbesondere dem zweiten Federelementabschnitt 17, und dem Koppelelement 13 ausgebildet ist. Des Weiteren umfasst die zweite Aussparung 24 einen vierten Abschnitt 29, der zwischen dem ersten Federelement 15 und dem zu diesem benachbarten zweiten Federelement 30 ausgebildet ist. Die zweite Aussparung 24 ist somit sowohl dem ersten Federelement 15 als auch den zweiten Federelement 30 zugeordnet.According to 4 the first recess 18 includes a first section 26 which is formed between the two opposing spring element sections 16, 17 of the first spring element 15. The second recess 24 has a second section 27 which is formed between the first spring element 15 , in particular the first spring element sections 16 , and the converter element 5 . The second recess 24 also has a third section 28 which is formed between the first spring element, in particular the second spring element section 17 , and the coupling element 13 . Furthermore, the second recess 24 includes a fourth section 29 which is formed between the first spring element 15 and the second spring element 30 adjacent to the latter. The second recess 24 is thus assigned both to the first spring element 15 and to the second spring element 30 .

Das zumindest eine Federelement 15, 30 muss sehr filigran ausgebildet sein, um eine optimale Bewegung des Koppelelements 13 und des Wandlerelements 5 sicherstellen zu können. Nachteilig hierbei ist, dass das zumindest eine Federelement 15, 30 bei mechanischen Erschütterungen brechen kann, was wiederum zum Ausfall der Wandlereinheit 2 bzw. des gesamten MEMS-Schallwandlers 1 führt. Zum Schutz des zumindest einen Federelements 15, 30 umfasst die Wandlereinheit 2 in ihrem Federbereich 14 deshalb eine Dämpfungsschicht 31. Die Dämpfungsschicht 31 ist hierbei auf und/oder über dem zumindest einen Federelement 15, 30 angeordnet. Sie Reduziert die Vibrationsmenge, d. h. sowohl die maximale induzierte Dehnung als auch die Dauer der Belastung, die während eines mechanischen Schocks auf das zumindest eine Federelement 15, 30 einwirkt. Hierdurch kann ein Bruch des zumindest einen Federelements 15, 30 verhindert werden.The at least one spring element 15, 30 must be of very filigree design in order to be able to ensure optimal movement of the coupling element 13 and the converter element 5. The disadvantage here is that the at least one spring element 15, 30 can break in the event of mechanical shocks, which in turn leads to the failure of the converter unit 2 or the entire MEMS sound converter 1. To protect the at least one spring element 15, 30, the converter unit 2 therefore includes a damping layer 31 in its spring region 14. The damping layer 31 is here arranged on and/or above the at least one spring element 15, 30. It reduces the amount of vibration, i. H. both the maximum induced strain and the duration of the load acting on the at least one spring element 15, 30 during a mechanical shock. This can prevent the at least one spring element 15, 30 from breaking.

Die Dämpfungsschicht 31 bedeckt hierbei das zumindest eine Federelement 15, 30 zumindest teilweise. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel bedeckt die Dämpfungsschicht 31 eine Seite des Federelements 15, 30 vollständig und/oder über die gesamte Länge des Federelements 15, 30. Wie aus 1 und 3 hervorgeht, ist die Dämpfungsschicht 31 auf der ersten Seite 20 des Federbereichs 14 aufgetragen. Alternativ oder zusätzlich könnte die Dämpfungsschicht 31 aber auch auf der zweiten Seite 21 des Federbereichs 14 aufgetragen sein.The damping layer 31 in this case covers the at least one spring element 15, 30 at least partially. In the present exemplary embodiment, the damping layer 31 covers one side of the spring element 15, 30 completely and/or over the entire length of the spring element 15, 30. As shown in FIG 1 and 3 shows, the damping layer 31 is applied to the first side 20 of the spring area 14 . Alternatively or additionally, however, the damping layer 31 could also be applied to the second side 21 of the spring area 14 .

Die Dämpfungsschicht 31 ist in dem Federbereich 14 nicht nur über dem zumindest einen Federelement 15, 30, sondern zusätzlich auch zumindest teilweise über die zumindest eine Aussparung 18, 24 des Federbereichs 14 angeordnet. Hierdurch wird das zumindest eine Federelement 15, 30 zusätzlich gestützt, gedämpft und/oder stabilisiert.The damping layer 31 is arranged in the spring area 14 not only over the at least one spring element 15, 30, but also at least partially over the at least one recess 18, 24 of the spring area 14. As a result, the at least one spring element 15, 30 is additionally supported, dampened and/or stabilized.

Die Dämpfungsschicht 31 ist aus einem ausgehärteten Klebstoff 32 ausgebildet. Im ausgehärteten Zustand ist dieser Klebstoff 32 elastisch, so dass dieser die Beweglichkeit des zumindest einen Federelements 15, 30 im Wesentlichen nicht negativ beeinflusst. Aus diesem Grund ist es ferner vorteilhaft, wenn der Klebstoff 32 thixotrop ist. Dies bedeutet, dass seine Viskosität bei andauernder Deformation abnimmt. Infolgedessen reduziert sich bei aktiver Wandlereinheit 2 der Widerstand, den die Dämpfungsschicht 31 dem zumindest einen Federelements 15, 30 entgegenbringt. Auch ist es vorteilhaft, wenn der Klebstoff 32 lösungsmittelfrei ist, so dass das zumindest eine Federelement 15, 30, das vorzugsweise aus der Trägerschicht 10 der mehrschichtigen Struktur 9 ausgebildet ist, nicht angegriffen wird.The cushioning layer 31 is formed from a cured adhesive 32 . In the hardened state, this adhesive 32 is elastic, so that it essentially does not negatively affect the mobility of the at least one spring element 15, 30. For this reason it is also advantageous if the adhesive 32 is thixotropic. This means that its viscosity decreases with continued deformation. As a result, when the converter unit 2 is active, the resistance that the damping layer 31 offers to the at least one spring element 15, 30 is reduced. It is also advantageous if the adhesive 32 is solvent-free, so that the at least one spring element 15, 30, which is preferably formed from the carrier layer 10 of the multi-layer structure 9, is not attacked.

5 zeigt ein Herstellungsverfahren, um die Dämpfungsschicht 31 auf dem Federbereich 14 auszubilden. Zu diesem Zeitpunkt des Herstellungsverfahrens ist die Membran 3 vorzugsweise noch nicht an dem Träger 4 angeordnet. 5 zeigt ein Halbzeug der Wandlereinheit 2. Zur Herstellung des in 5 dargestellten Halbzeugs 33 wurden zuvor auf einem Trägersubstrat, insbesondere einem Siliziumsubstrat, mehrere Schichten, insbesondere zumindest die Trägerschicht 10, die Wandlerschicht 11 und/oder Elektronenschichten, aufgetragen. Anschließend wurde in einem Ätzverfahren das Trägersubstrat zur Ausbildung des Trägerhohlraums 12 zumindest teilweise weggeätzt. Im Rahmen dieses Ätzverfahrens wurden auch die aufgetragenen Schichten bereichsweise und/oder teilweise weggeätzt, um die mehrschichtige Struktur 9 auszubilden, durch die wiederum das zumindest eine Wandlerelement 5 und das zumindest eine Federelement 15, 30 ausgebildet wurde. Infolgedessen wurde die zumindest eine Aussparung 18, 24 des Federbereichs 14 durch das bereichsweise Wegätzen der Trägerschicht 10 ausgebildet. 5 FIG. 12 shows a manufacturing method to form the cushioning layer 31 on the spring portion 14. FIG. At this point in the manufacturing process, the membrane 3 is preferably not yet arranged on the carrier 4 . 5 shows a semi-finished product of the converter unit 2. To produce the in 5 Semi-finished product 33 shown has previously been applied to a carrier substrate, in particular a silicon substrate, a plurality of layers, in particular at least the carrier layer 10, the converter layer 11 and/or electron layers. The carrier substrate was then at least partially etched away in an etching process in order to form the carrier cavity 12 . As part of this etching process, the applied layers were also etched away in certain areas and/or partially in order to form the multilayer structure 9, which in turn formed the at least one transducer element 5 and the at least one spring element 15, 30. As a result, the at least one cutout 18, 24 of the spring region 14 was formed by etching away the carrier layer 10 in certain areas.

Nach der Ausbildung des Halbzeugs 33 wird gemäß 5 zur Ausbildung der Dämpfungsschicht 31 der flüssige Klebstoff 32 auf den Federbereich 14 aufgetragen. Dies erfolgt gemäß dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel auf der ersten Seite 20 des Federbereichs 14 und/oder zur Ausnutzung der Schwerkraft von oben. Das Auftragen erfolgt mittels einer Auftragevorrichtung 34. Diese ist vorliegend als Injektionsnadel ausgebildet. Infolgedessen wird der flüssige Klebstoff 32 als, insbesondere ein einziger, Tropfen aufgetragen. In einem vorliegend nicht dargestellten Ausführungsbeispiel könnte der flüssige Kleber 32 aber auch als Linie aufgetragen werden.After the formation of the semi-finished product 33 according to 5 the liquid adhesive 32 is applied to the spring area 14 to form the damping layer 31 . This is done in accordance with the 5 illustrated embodiment on the first side 20 of the spring portion 14 and / or to utilize the force of gravity from above. The application is done with by means of an application device 34. In the present case, this is designed as an injection needle. As a result, the liquid adhesive 32 is applied as a drop, in particular as a single drop. In an exemplary embodiment that is not shown here, the liquid adhesive 32 could also be applied as a line.

Das Koppelelement 13 ist in einem Zentrum der Wandlereinheit 2 angeordnet. Aufgrund dessen wird der flüssige Klebstoff 32 gemäß 5 auf eine Endfläche 35 des Koppelelements 13 injiziert. Von dort aus verteilt sich der flüssige Klebstoff 32, insbesondere aufgrund der Schwerkraft, seitlich in Richtung des zumindest einen angrenzenden Federbereichs 14. Hierbei bedeckt der flüssige Klebstoff 32 eine Außenseite 36 des zumindest einen Federelements 15, 30. Der flüssige Klebstoff 32 weist eine Viskosität von 5000 bis 15.000 mPa*s, insbesondere von 10000 mPa*s, auf. Des Weiteren ist eine Breite der zumindest einen Aussparung 18, 24 derart klein bzw. korrespondierend zur Viskosität des flüssigen Klebstoffes 32 ausgebildet, dass der flüssige Klebstoff 32 zumindest in einem Abschnitt 26, 27, 28, 29 der zumindest einen Aussparung 18, 24 im Wesentlichen nicht eindringen kann. Infolgedessen fließt der flüssige Klebstoff 32 auch über diese zumindest eine Aussparung 18, 24 hinweg. Der flüssige Klebstoff 32 überspannt und/oder überdeckt somit die korrespondierende Aussparungsöffnung 22 der zumindest einen Aussparung 18, 24. Infolgedessen bleibt der Innenbereich 23 der zumindest einen Aussparung 18, 24 klebstofffrei. Der flüssige Klebstoff 32 kann somit nicht durch die durch die zumindest eine Aussparung 18, 24 ausgebildeten Schlitze durchtropfen.The coupling element 13 is arranged in a center of the converter unit 2 . Because of this, the liquid adhesive 32 according to 5 injected onto an end face 35 of the coupling element 13 . From there, the liquid adhesive 32 is distributed laterally in the direction of the at least one adjoining spring area 14, in particular due to gravity. The liquid adhesive 32 covers an outer side 36 of the at least one spring element 15, 30. The liquid adhesive 32 has a viscosity of 5,000 to 15,000 mPa*s, in particular 10,000 mPa*s. Furthermore, the width of the at least one recess 18, 24 is configured so small or corresponding to the viscosity of the liquid adhesive 32 that the liquid adhesive 32 is essentially cannot penetrate. As a result, the liquid adhesive 32 also flows over this at least one recess 18, 24. The liquid adhesive 32 thus spans and/or covers the corresponding recess opening 22 of the at least one recess 18, 24. As a result, the inner region 23 of the at least one recess 18, 24 remains free of adhesive. The liquid adhesive 32 can therefore not drip through the slots formed by the at least one recess 18, 24.

Gemäß 5 verteilt sich der flüssige Klebstoff 32 somit gleichmäßig über die Endfläche 35 des Koppelelements 13 und des zumindest einen Federbereichs 14. Wie insbesondere aus 3 und 5 hervorgeht, ist das freie Ende 8 des Wandlerelements 5 gegenüber dem benachbarten Federbereich 14 in Richtung der Hubachse H erhöht, so dass zwischen diesen beiden ein Absatz 37 ausgebildet ist. Dieser Absatz 37 begrenzt seitlich den für die Dämpfungsschicht 31 vorgesehenen Raum, in dem sich der flüssige Klebstoff 32 verteilen kann. Die Menge des flüssigen Klebstoffes 32 ist hierbei derart dosiert, dass der flüssige Klebstoff 32 nicht über den Absatz 37 übertritt. Nach dem Aushärten des Klebstoffes 32 liegt die Dämpfungsschicht 31 somit an diesem Abs. 37 an.According to 5 The liquid adhesive 32 is thus distributed evenly over the end face 35 of the coupling element 13 and the at least one spring area 14. How in particular 3 and 5 As can be seen, the free end 8 of the converter element 5 is raised in relation to the adjacent spring area 14 in the direction of the stroke axis H, so that a shoulder 37 is formed between these two. This paragraph 37 laterally delimits the space provided for the damping layer 31, in which the liquid adhesive 32 can be distributed. The amount of liquid adhesive 32 is dosed in such a way that the liquid adhesive 32 does not spill over shoulder 37 . After the adhesive 32 has hardened, the damping layer 31 is thus in contact with this section 37 .

Nachdem sich der flüssige Klebstoff 32 in dem zumindest einen Federbereich 14 auf der ersten Seite 20 gleichmäßig verteilt hat, wird dieser ausgehärtet. Dies erfolgt mittels Licht, insbesondere UV und/oder VIS, und/oder mittels Wärme. Infolgedessen wird der flüssige Klebstoff 32 von einer Lichtquelle 38 bestrahlt und/oder die Umgebung über eine Wärmequelle 39 erwärmt.After the liquid adhesive 32 has been evenly distributed in the at least one spring area 14 on the first side 20, it is cured. This is done using light, in particular UV and/or VIS, and/or using heat. As a result, the liquid adhesive 32 is irradiated by a light source 38 and/or the environment is heated by a heat source 39 .

Anschließend wird die Membran 3 an der Wandlereinheit 2 befestigt, so dass der MEMS-Schallwandler 1 ausgebildet ist.The membrane 3 is then attached to the transducer unit 2 so that the MEMS sound transducer 1 is formed.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.The present invention is not limited to the illustrated and described embodiments. Modifications within the scope of the patent claims are just as possible as a combination of the features, even if they are shown and described in different exemplary embodiments.

BezugszeichenlisteReference List

11: MEMS-SchallwandlerMEMS transducer
22: Wandlereinheitconverter unit
33: Membranmembrane
44: Trägercarrier
55: Wandlerelementtransducer element
66: BasisBase
77: Kavitätcavity
88th: freies Endefree end
99: mehrschichtige Strukturmulti-layer structure
1010: Trägerschichtbacking layer
1111: Wandlerschichttransducer layer
1212: Trägerhohlraumcarrier cavity
1313: Koppelelementcoupling element
1414: Federbereichspring range
1515: erstes Federelementfirst spring element
1616: Erster FederelementabschnittFirst spring element section
1717: Zweiter FederelementabschnittSecond spring section
1818: Erste AussparungFirst recess
1919: Erste LängsseiteFirst long side
2020: Erste Seite des FederbereichsFirst page of the spring area
2121: Zweite Seite des FederbereichsSecond side of the pen area
2222: Aussparungsöffnungrecess opening
2323: Innenbereich der AussparungInterior of the recess
2424: Zweite AussparungSecond recess
2525: Zweite LängsseiteSecond long side
2626: Erster Abschnittfirst section
2727: zweiter Abschnittsecond part
2828: dritter Abschnittthird section
2929: vierter Abschnittfourth section
3030: zweites Federelementsecond spring element
3131: Dämpfungsschichtcushioning layer
3232: Klebstoffadhesive
3333: HalbzeugWorkpiece
3434: Auftragevorrichtungapplicator
3535: Endflächeend face
3636: Außenseiteoutside
3737: AbsatzUnit volume
3838: Lichtquellelight source
3939: Wärmequelle heat source
HH: Hubachselifting axis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

DE 102015114242 A1 [0002]

Claims

Converter unit (2) for a MEMS sound converter with a carrier (4), at least one converter element (5) which is connected to the carrier (4) and can be deflected along a lifting axis (H), a coupling element (13) for connecting the Converter element (5) with a membrane (3) which is spaced apart from the converter element (5) and can be moved along the stroke axis (H), and a spring region (14) which is formed between the converter element (5) and the coupling element (13) and which is at least has a spring element (15, 30) which movably connects the converter element (5) to the coupling element (13), and which has a damping layer (31) which at least partially covers the spring element (15, 30), characterized in that the Damping layer (31) is formed from a cured adhesive (32).

Transducer unit according to the preceding claim, characterized in that the hardened adhesive (32) is elastic and/or has a modulus of elasticity of less than 10 MPa.

Transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the hardened adhesive (32) is thixotropic, so that its viscosity decreases as a result of permanent deformation.

Transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the hardened adhesive (32) has a density of 0.5 to 1.5 g/cm ³ , in particular 1.09 g/cm ³ .

Transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the hardened adhesive (32) is solvent-free.

Transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the spring area (14) has at least one continuous recess (18, 24) and that the damping layer (31) at least partially covers and/or strained.

Transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the recess (18, 24) cuts free a longitudinal side (19, 25) of the spring element.

Transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the damping layer (31) is arranged on a first and/or second side (20, 21) of the spring area (14).

Transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the damping layer (31) is arranged in the direction of the stroke axis (H) in the region of a recess opening (22) of the recess (18, 24) and spans this, so that a the inner region (23) of the recess (18, 24) adjoining the recess opening (22) is free of adhesive.

Converter unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the at least one recess (18, 24) has a first section (26) which is formed between two opposite spring element sections (16, 17) of the same spring element (15, 30), a second section (27) which is formed between the spring element (15, 30) and the converter element (5), a third section (28) which is formed between the spring element (15, 30) and the coupling element (13), and /or a fourth section (29) which is formed between two adjacent spring elements (15, 30).

Transducer unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that the damping layer (31) at least partially covers an end surface (35) of the coupling element (13) adjoining the spring region (14).

Converter unit according to one or more of the preceding claims, characterized in that a free end (8) is raised in the direction of the lifting axis (H) in relation to the spring area (14), so that a shoulder (37) is formed between these two, on which the damping layer (31) is applied.

MEMS sound transducer for generating and/or detecting sound waves, having a membrane (3) which can be deflected along a displacement axis (H), and having a transducer unit (2) comprising a carrier (4), a transducer element (5) which is is connected to the support (4), is spaced from the membrane (3) and can be deflected along the stroke axis (H), a coupling element (13) which connects the converter element (5) to the spaced-apart membrane (3) and which together with the diaphragm (3) can be moved along the stroke axis (H), and at least one between the converter element (5) and the spring area (14) formed on the coupling element (13), which has at least one spring element (15, 30) which movably connects the converter element (5) to the coupling element (13), and which has a damping layer (31) which the spring element (15, 30) at least partially covered, characterized in that the converter unit (2) is designed according to one or more of the preceding claims.

Manufacturing method for a transducer unit (2) and/or a MEMS sound transducer, in particular according to one or more of the preceding claims, in which a damping layer (31 ) is formed, characterized in that a liquid adhesive (32) is applied to the spring area (14), which at least partially covers the spring element (15, 30) and that the adhesive (32) is cured, so that the cured Adhesive (32) the damping layer (31) is formed.

Manufacturing method according to the preceding claim, characterized in that the liquid adhesive (32) is applied as drops or lines in the spring area (14).

Production method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the liquid adhesive (32) has a viscosity of 5000 to 15000 mPa*s, in particular 10000 mPa*s.

Manufacturing method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the adhesive (32) is cured by means of light and/or heat.

Manufacturing method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the liquid adhesive (32) for curing with an irradiance of more than 100 mW / cm ³ , in particular 150 mW / cm ³ , and / or less than 60s, in particular 30s , is irradiated.

Manufacturing method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the liquid adhesive (32) is cured at a temperature of more than 100 °C, preferably at more than 130 °C, particularly preferably at more than 150 °C, and/or is exposed to the temperature for less than 15 minutes, preferably less than 11 minutes, more preferably less than 6 minutes.

Production method according to one or more of the preceding claims, characterized in that the spring area (14) is produced in an etching process and that the liquid adhesive (32) is applied after the etching process.