EP3957083A1

EP3957083A1 - Mikromechanischer schallwandler

Info

Publication number: EP3957083A1
Application number: EP20720409.0A
Authority: EP
Inventors: Bert Kaiser; Lutz Ehrig
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2022-02-23
Also published as: CN113728659B; US20220046360A1; TWI727745B; DE102019205735B3; CN113728659A; US11750982B2; WO2020212540A1; TW202102429A

Abstract

Mikromechanischer Schallwandler, umfassend eine Mehrzahl von einseitig aufgehängten Biegewandlern. Die Mehrzahl von Biegewandlern sind zur Auslenkung in einer Schwingungsebene ausgebildet sind und sind in der Schwingungsebene entlang einer ersten Achse nebeneinander angeordnet. Die Mehrzahl von Biegewandlern erstreckt sich entlang einer zweiten Achse, die quer zur ersten Achse ist. Die Biegewandler sind abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten aufgehängt sind und greifen ineinander. Jeder Biegewandler weist eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf, die entlang der ersten Achse einander gegenüber liegen, um auf Anlegen von Spannung hin zu Auslenkungen des jeweiligen Biegewandlers entlang der ersten Achse zu führen. Einander zugewandte Elektroden benachbarter Biegewandler sind durch eine Querverbindung miteinander elektrisch verbunden, die die Schwingungsebene quer zur ersten Achse quert, so dass für erste Biegewandler, die auf einer ersten Seite der gegenüberliegenden Seiten aufgehängt sind, die Elektroden, die einer ersten Richtung entlang der ersten Achse zugewandt sind, miteinander und mit den einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung zugewandten Elektroden zweiter Biegewandler, die auf einer zweiten Seite der gegenüberliegenden Seiten aufgehängt sind, elektrisch verbunden sind, und für die ersten Biegewandler die Elektroden, die der zweiten Richtung entlang der ersten Achse zugewandt sind, miteinander und mit den der ersten Richtung zugewandten Elektroden der zweiten Biegewandler elektrisch verbunden sind.

Description

Mikromechanischer Schallwandler

Beschreibung

Technisches Gebiet

Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beziehen sich auf einen mikromechanischen Schallwandler.

Hintergrund der Erfindung

Das technische Gebiet der hierin beschriebenen Erfindung kann mit den folgenden drei Dokumenten, die mikromechanische Bauelemente beschreiben, skizziert werden:

• WO 2012/095185 A1 / Bezeichnung: MIKROMECHANISCHES BAUELEMENT

• WO 2016/202790 A2 / Bezeichnung: MEMS TRANSDUCER FOR INTERACTING WITH A VOLUME FLOW OF A FLUID AND METHOD FOR PRODUCING SAME

• DE 10 2015 206 774 A1

Die drei genannten Dokumente liefern keinen Hinweis darauf wie die Packungsdichte der Anordnung erhöht werden kann. Grundlegend offenbaren diese Dokumente die Bauweise von Biegewandlern und die Bildung von Kavitäten durch benachbarte Biegewandler und deren Wechselwirkung miteinander.

Das Dokument DE 10 2017 200 725 A1 offenbart einen Schichtaufbau und ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors, der bewegliche MEMS-Elemente aufweist. Unterhalb der beweglichen MEMS-Elemente ist eine Elektrodeneinrichtung angeordnet, die die Bewegung der MEMS-Elemente erfasst. Weiterhin ist im Kappensubstrat und im Bodensubstrat eine Kavität ausgebildet, die durch Öffnungen miteinander verbunden sind. Beide Kavitäten weisen unterschiedliche Drücke auf, die durch diese Öffnungen ausgeglichen werden können. Zwischen dem Bodensubstrat und den beweglichen MEMS-Elementen ist eine elektrisch leitende Verdrahtungsschicht, die mit den MEMS-Elementen verbunden ist, mittels bekannter Schichtabscheidungsverfahren aufgebracht. Nachteilig muss diese Verdrahtungsschicht für weitere Prozessschritte mit einer Ätzstoppschicht beschichtet werden, um deren Funktion nicht zu beeinträchtigen. Durch das Dokument DE 10 2017 200 108 A1 wird eine mikromechanische Schallwandleranordnung offenbart. Die Schallwandler bestehen aus einseitig elastisch aufgehängten Biegewandlern, die sich über eine Kavität erstrecken und deren Randbereich an einer Vorderseite durch einen Spalt beabstandet sind. Durch Verkrümmung der Schallwandler vergrößert sich der Spalt. Weiterhin ist eine Schallabschirmeinrichtung offenbart, die durch die Seitenwände, die sog. Schallblockierungswände der Kavität gebildet sind. Diese Wände sind derart angeordnet, dass sie einen lateralen Schalldurchtritt entlang des Spalts zumindest teilweise verhindern. Nachteilig ist offenbart, dass die Schallwandler piezoelektrisch sind und damit einer Vorverkrümmung unterliegen, so dass die offenbarten Maßnahmen dazu dienen die Ungenauigkeiten, die sich durch diese Vorverkrümmung ergeben, zu minimieren.

Bekannte Lösungen verzichten auf eine besonders dichte Packung, oder nutzen externe Assemblierungsverfahren um einzelne Funktionen (beispielsweise elektrische Verbindung) zu ergänzen.

In Anbetracht dessen besteht ein Bedarf nach einem Konzept, das gegenüber dem Stand der Technik eine erhöhte Packungsdichte ermöglicht, um kleine Bauelemente und einen hohen Schalldruck realisieren zu können.

Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Erfindungsgemäße Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert. Zusammenfassung der Erfindung

Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin erkannt zu haben, dass optimale Aktorelemente nur dann sinnvoll in einem MEMS BE untergebracht werden können, wenn ihre elektrische und fluidische Funktion nicht durch den Aufbau selbst beeinflusst wird. Dies wird durch eine im Folgenden beschriebene Gestaltung des Bauelementes ermöglicht.

In Abgrenzung zu vorherigen Anmeldungen liegt ein weiterer Kerngedanke darin erkannt zu haben, dass eine optimale Volumennutzung mit optimalen Aktoren auch und vor allem insbesondere mit der Anordnung einzelner Aktoren in separaten Luftkammern (Kavitäten) erreicht werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel betrifft einen mikromechanischen Schallwandler, der eine Mehrzahl von einseitig aufgehängten Biegewandlern aufweist. Bei den Biegewandlern kann es sich z. B. um elektrostatische Biegeaktoren (NED-Aktoren) oder piezoelektrische Aktoren handeln. Die Mehrzahl von Biegewandlern sind zur Auslenkung in einer Schwingungsebene ausgebildet. Dabei sind die Biegewandler in der Schwingungsebene entlang einer ersten Achse nebeneinander angeordnet und erstrecken sich entlang einer zweiten Achse, die quer zur ersten Achse ist. Die Biegewandler sind abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten aufgehängt und greifen ineinander. Somit sind die Biegewandler einseitig fixiert und am gegenüberliegenden Ende frei beweglich innerhalb der Schwingungsebene ausgebildet.

Jeder Biegewandler weist eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode auf, die entlang der ersten Achse einander gegenüberliegen, um auf Anlegen von Spannung hin zu Auslenkungen des jeweiligen Biegewandlers entlang der ersten Achse zu führen. Handelt es sich bei dem Biegewandier z. B. um einen piezoelektrischen Aktor, so können zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode zumindest zwei piezoelektrische Schichten mit entgegengesetzter Polarität angeordnet sein. Handelt es sich bei den Biegewandlern um elektrostatische Biegeaktoren, so kann zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode ein dünner Spalt angeordnet sein. Durch den dünnen Elektrodenspalt werden hohe Kräfte elektrostatischer Felder mit Hilfe der angelegten Spannung erzeugt und diese Kräfte können durch geeignete Topographien oder Geometrien wiederum in laterale Kräfte transformiert werden und führen zu einer Verkrümmung der Biegewandler.

Einander zugewandte Elektroden benachbarter Biegewandler sind durch eine Querverbindung, die die Schwingungsebene quer zur ersten Achse quert (d.h. überquert), miteinander elektrisch verbunden. In anderen Worten sind einander zugewandte Elektroden benachbarter Biegewandler durch eine Querverbindung miteinander elektrisch verbunden, die entlang der Schwingungsebene und quer zur ersten Achse verläuft. Die Querverbindung kann auch als Potenzialquerverbindung bezeichnet werden und ist eine stromführende Schicht, die z. B. äußere Elektroden von benachbarten Biegewandlern miteinander elektrisch koppelt. Einander zugewandte Elektroden benachbarter Biegewandler sind durch die Querverbindung so miteinander elektrisch verbunden, dass für erste Biegewandler, die auf einer ersten Seite der gegenüberliegenden Seiten aufgehängt sind, die Elektroden, die einer ersten Richtung entlang der ersten Achse zugewandt sind, miteinander und mit den einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung zugewandten Elektroden zweiter Biegewandler, die auf einer zweiten Seite der gegenüberliegenden Seiten aufgehängt sind, elektrisch verbunden sind, und für die ersten Biegewandler die Elektroden, die der zweiten Richtung entlang der ersten Achse zugewandt sind, miteinander und mit den der ersten Richtung zugewandten Elektroden der zweiten Biegewandler elektrisch verbunden sind. Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die ersten Elektroden der Biegewandler der ersten Richtung entlang der ersten Achse zugewandt sein und die zweiten Elektroden der zweiten Richtung entlang der ersten Achse zugewandt sein. Somit ist gemäß einem Ausführungsbeispiel die erste Elektrode eines Biegewandlers über die Querverbindung mit einer zweiten Elektrode eines in der ersten Richtung benachbarten Biegewandlers verbunden und eine zweite Elektrode des Biegewandlers ist z. B. über eine zweite Querverbindung mit einer ersten Elektrode eines in der zweiten Richtung entlang der ersten Achse benachbarten Biegewandlers elektrisch verbunden. Durch die Querverbindung weisen z. B. einander zugewandte äußere Elektroden benachbarter Biegewandler dasselbe Potenzial auf.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Mehrzahl an Biegewandlern in einem Raum angeordnet, der parallel zur Schwingungsebene durch ein erstes und ein zweites Substrat begrenzt ist, und den Raum entlang der ersten Richtung in Kavitäten unterteilen, die zwischen benachbarten Biegewandlern angeordnet sind. Die Querverbindung ist z. B. so zwischen zwei benachbarten Biegewandlern innerhalb einer Kavität angeordnet, so dass diese Kavität in zwei Teilkavitäten unterteilt wird. Somit kann die Querverbindung als Kavitätsabtrennung zwischen benachbarten Biegewändlern dienen. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Querverbindung äbgesenkt werden, um die voneinander getrennten Teilkavitäten fluidisch miteinander zu koppeln. So kann die Querverbindung z. B. in Richtung des ersten Substrats, entlarlg einer dritten Achse senkrecht zur Schwingungsebene, oder in Richtung des zweiten Substrats, entlang der dritten Achse, senkrecht zur Ausnehmungen aufweisen, wodurch benachbarte Teilkavitäten zwischen benachbarten Biegewandlern fluidisch miteinander gekoppelt werden können. Dadurch können benachbarte Biegewandler miteinander gekoppelt werden, was zu einer erhöhten einwirkenden Kraft auf ein in den Kavitäten befindliches Fluid führt. Somit können die Biegewandler mit geringem Abstand zueinander angeordnet werden, was zu einer vorteilhaften Miniaturisierung führt. Vorteilhaft ist zudem, dass benachbarte Biegewandler an gegenüberliegenden Seiten aufgehängt sind und ineinander greifen, wodurch unteranderem auch Trägheitskräfte ausgeglichen werden können. Ein Ausführungsbeispiel schafft einen mikromechanischen Schallwandler, der eine Mehrzahl von aufgehängten Biegewandlern aufweist. Die Mehrzahl von Biegewandlern sind zur Auslenkung in einer Schwingungsebene ausgebildet und sind in der Schwingungsebene entlang einer ersten Achse nebeneinander angeordnet. Die Mehrzahl von Biegewandlern erstrecken sich entlang einer zweiten Achse, die quer zur ersten Achse ist. Optional können die Biegewandler einseitig oder beidseitig aufgehängt sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Biegewandlern um elektrostatische oder piezoelektrische oder thermomechanische Biegewandler. Die Biegewandler werden von einem Signal an einem Signalanschluss so ausgelenkt, dass zueinander benachbarte Biegewandler in entgegengesetzte Richtung entlang der ersten Achse ausgelenkt werden. Somit können die Biegewandler in einem Gegentakt betrieben werden, was Trägheitskräfte der Biegewandler ausgleichen kann und auf diese Art und Weise z. B. die Beförderung des Fluids in die Kavitäten hinein und wieder heraus grundsätzlich ermöglicht. Einander zugewandte Biegewandlerseiten der zueinander benachbarten Biegewandler weisen Vertiefungen und Vorsprünge auf, die entlang der zweiten Achse zueinander so ausgerichtet sind, dass sich bei entgegengesetzter Auslenkung der zueinander benachbarten Biegewandler Vorsprünge einer ersten Biegewandlerseite der einander zugewandten Biegewandlerseiten auf Vertiefungen einer zweiten Biegewandlerseite der einander zugewandten Biegewandlerseiten zubewegen oder davon weg, und sich Vertiefungen der ersten Biegewandlerseite auf Vorsprünge der zweiten Biegewandlerseite der einander zugewandten Biegewandlerseiten zubewegen oder davon weg. Somit wird erreicht, dass benachbarte Biegewandler bei entgegengesetzter Auslenkung die gleiche Wirkung auf ein Fluid ausüben, dass sich in einer zwischen den benachbarten Biegewandlern angeordneten Kavität befindet. An den Vertiefungen und Vorsprüngen ist ferner vorteilhaft, dass dadurch eine Erhöhung der Packungsdichte des mikromechanischen Schallwandlers ermöglicht wird. Die Vertiefungen und Vorsprünge können unterschiedlichste Formen aufweisen, wie z. B. rechteckförmig, dreieckförmig, viereckförmig oder die Vorsprünge und Vertiefungen können Kreissegmente oder Ellipsensegmente aufweisen. Die Vertiefungen und Vorsprünge der Biegewandler können eine Kontur der Biegewandler definieren. Je nach Form der Kontur der Elektroden der Biegewandler kann z. B. die Packungsdichte des mikromechanischen Schallwandlers erhöht werden und auf die Auslenkung der Biegewandler und die dabei auf das umgebende Fluid einwirkende Kraft Einfluss genommen werden. Ein Ausführungsbeispiel schafft einen mikromechanischen Schallwandler, der eine Mehrzahl von aufgehängten Biegewandlern aufweist. Die Mehrzahl von Biegewandlern sind zur Auslenkung in einer Schwingungsebene ausgebildet und sind in der Schwingungsebene entlang einer ersten Achse nebeneinander angeordnet. Die Mehrzahl von Biegewandlern erstrecken sich entlang einer zweiten Achse, die quer zur ersten Achse ist. Optional können die Biegewandler einseitig oder beidseitig aufgehängt sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Biegewandlern um elektrostatische oder piezoelektrische oder thermomechanische Biegewandler. Die Biegewandler werden von einem Signal an einem Signalanschluss so ausgelenkt, dass zueinander benachbarte Biegewandler in entgegengesetzte Richtung entlang der ersten Achse ausgelenkt werden. Die Biegewandler sind in einem Raum angeordnet, der parallel zur Schwingungsebene durch ein erstes und ein zweites Substrat begrenzt ist, und den Raum entlang einer ersten Richtung der ersten Achse in Kavitäten unterteilen, die zwischen benachbarten Biegewandlern angeordnet sind. Somit wird eine Kavität beispielsweise durch das erste Substrat, das zweite Substrat sowie sich zwei gegenüberliegenden Seiten von benachbarten Biegewandlern begrenzt. Da die Mehrzahl von Biegewandlern ausgebildet ist, um in der Schwingungsebene ausgelenkt zu werden, können die Biegewandler zu dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat jeweils einen Abstand aufweisen, durch den benachbarte Kavitäten fluidisch miteinander gekoppelt werden können. Durch die fluidische Kopplung benachbarter Kavitäten kann von der Mehrzahl an Biegewandlern eine gemeinsame Kraft auf ein in den Kavitäten befindliches Fluid ausgeübt werden, wodurch mit dem mikromechanischen Schallwandler ein hoher Schallpegel realisiert werden kann. Optional kann die Mehrzahl von aufgehängten Biegewandlern einseitig aufgehängt sein. Am freien Ende des Biegewandlers ist z. B. ein sehr kleiner, gerade so technisch möglicher Abstand zum umgebenden Substrat um keinen akustischen Kurzschluss zu erzeugen. Der sehr geringe Abstand wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel, dadurch realisiert, dass ein dem freien Ende des Biegewandlers zugewandtes Substrat so geformt ist, dass das Substrat einer Auslenkung des Biegewandlers folgt. So kann das Substrat beispielsweise eine Kreissegment-förmige oder eine Ellipsensegment-förmige Ausnehmung aufweisen, so dass durch eine Auslenkung der Biegewandler der Abstand sehr gering bleibt und die Bewegung des Biegewandlers z. B. nicht eingeschränkt ist.

Die Kavitäten sind entlang der ersten Richtung der ersten Achse abwechselnd durch erste Kanäle bildende erste Ausnehmungen in dem ersten und/oder in dem zweiten Substrat und zweite Kanäle bildende zweite Ausnehmungen in dem ersten und/oder in dem zweiten Substrat erweitert. Da sich die ersten und zweiten Ausnehmungen in dem ersten und/oder in dem zweiten Substrat befinden, werden die Kavitäten z. B. entlang einer dritten Achse, die senkrecht zur Schwingungsebene ausgerichtet ist, erweitert. Somit kann das Volumen der Kavitäten erhöht werden, wobei gleichzeitig eine hohe Packungsdichte realisiert werden kann. Durch die hohe Packungsdichte und die Volumenvergrößerung der Kavitäten können miniaturisierte mikromechanische Schallwandler mit hohem Schallpegel realisiert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen benachbarte Kavitäten unterschiedliche Kanäle auf. Weist beispielsweise eine Kavität die ersten Kanäle auf, so weisen die beiden benachbarten Kavitäten die zweiten Kanäle auf. Die ersten und zweiten Kanäle verlaufen entlang der zweiten Achse zur fluidischen Kopplung des Raums mit der Umgebung in entgegengesetzte Richtungen. Das bedeutet z. B., dass die ersten Kanäle in einer Richtung verlaufen, so dass die ersten Kanäle an einer Öffnung in einer Seite, an der Biegewandler aufgehängt sein können, zur Umgebung münden und zweite Kanäle in entgegengesetzte Richtung verlaufen und somit z. B. an einer Öffnung auf einer gegen überliegenden Seite, an der ebenfalls Biegewandler aufgehängt sein können, in die Umgebung mündet. Somit verlaufen die ersten und zweiten Kanäle beispielsweise parallel zu der Mehrzahl von Biegewandlern. Dadurch, dass die ersten Kanäle und die zweiten Kanäle in entgegengesetzte Richtungen verlaufen, kann das Fluid einseitig in die Kavitäten des mikromechanischen Schallwandlers strömen und auf der gegenüberliegenden Seite in einer benachbarten Kavität wieder ausströmen.

Figurenkurzbeschreibung

Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Hinsichtlich der dargestellten schematischen Figuren wird darauf hingewiesen, dass die dargestellten Funktionsblöcke sowohl als Elemente oder Merkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung als auch als entsprechende Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens zu verstehen sind, und auch entsprechende Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens davon abgeleitet werden können. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematisch Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers mit Querverbindungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine schematisch Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers mit Biegewandlern, die Vertiefungen und Vorsprünge aufweisen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematisch Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, bei dem Kavitäten durch erste und zweite Kanäle erweitert sind;

Fig. 4a eine schematisch Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers, der ein Array an Biegewandlern aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4b eine schematisch Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers, der ein Array an Biegewandlern mit verbindenden Kanälen aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine schematisch Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers, der eine Mehrzahl von Biegewandlern aufweist, die beidseitig aufgehängt sind, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6a eine schematisch Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers mit Querverbindungen, die Konturen von benachbarten Biegewandlern folgen, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6b eine schematisch Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers, der Öffnungen in einem ersten Substrat und in einem zweiten Substrat aufweist, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 eine abstrakte Darstellung eines Ausschnitts eines mikromechanischen

Schallwandlers mit einer Vielzahl von Biegewandlern, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zur Herstellung einer

Querverbindung für einen mikromechanischen Schallwandler, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 9 einen schematische Querschnitte durch einen mikromechanischen Schallwandler zu zwei Zeitpunkten, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10a eine schematische Darstellung einer ersten Verschaltung der Mehrzahl an

Biegewandlern eines mikromechanischen Schallwandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10b eine schematische Darstellung einer alternativen Verschaltung einer Mehrzahl von Biegewandlern eines mikromechanischen Schallwandlers, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11a eine schematisch Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers mit seitlichen Öffnungen zur Umgebung zu einem ersten Zeitpunkt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 11 b eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers mit seitlichen Öffnungen zu einem zweiten Zeitpunkt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12a eine schematische Darstellung eines Biegewandlers mit drei Elektroden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12b eine schematische Darstellung eines Biegewandlers mit einem alternativ geformten Spalt, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12c eine schematische Darstellung eines Biegewandlers mit zwei dünnen Elektroden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 12d eine schematische Darstellung eines Biegewandlers mit asymmetrischer

Kontur, gemäß einem Äusführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 13a eine schematische Draufsicht eines Biegewandlers mit zwei Elektroden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; Fig. 13b ein schematischer Querschnitt eines Biegewandlers gemäß dem Ausführungsbeispiel von Fig. 13a;

Fig. 14a eine schematische Darstellung einer Verschaltung eines Biegewandlers mit drei Elektroden, gemäß einem Ausführungsbeispie! der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 14b eine schematische Darstellung einer alternativen Verschaltung eines Biegewandlers mit drei Elektroden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß den Figuren

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung 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 oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung dieser Elemente untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.

Im Folgenden weisen die verwendeten Biegewandler, gemäß einem Ausführungsbeispiel eine Flächenscherwerpunktfaser auf, die entlang bzw. in einer Richtung einer zweiten Achse x verläuft. Dabei verläuft die Flächenschwerpunktfaser nur in bestimmten Ausführungsbeispielen parallel zu der zweiten Achse. Die Flächenschwerpunktfaser stellt beispielsweise eine Symmetrieachse der Biegewandler dar oder alternativ z. B. eine mittlere Elektrode, die zwischen einer ersten Elektrode und einer zweiten Elektrode angeordnet ist.

Fig. 1 zeigt einen mikromechanischen Schallwandler 100, umfassend eine Mehrzahl von einseitig aufgehängten Biegewandlern 3i bis 3s. Die Mehrzahl von Biegewandlern 3 sind zur Auslenkung 110i bis 110s in einer Schwingungsebene (x,y) ausgebildet. Die Biegewandler 3 sind entlang einer ersten Achse y nebeneinander angeordnet. So ist beispielsweise ein erster Biegewandler 3i neben einem zweiten Biegewandler 3₂ angeordnet. Optional sind die Biegewandler 3 parallel zueinander ausgerichtet. Die Mehrzahl von Biegewandlern 3 erstreckt sich entlang einer zweiten Achse x, die quer bzw. senkrecht zur ersten Achse y ist. Die Biegewandler sind abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten auf- gehängt und greifen ineinander. So sind beispielsweise die Biegewandler 3i, 33 und 3s an einer ersten Seite 120i fixiert und die Biegewandler 3₂ und 3₄ an einer der ersten Seite 120i gegenüberliegenden zweiten Seite 120₂ fixiert. Somit ist der Biegewandler 3₂ beispielsweise zwischen dem Biegewandler 3i und dem Biegewandler 3₃ angeordnet und überlappt mit den Biegewandlern 3i und 33 in einer Projektion entlang der ersten Achse y zumindest teilweise, wodurch die Biegewandler ineinander greifen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel überlappen sich die Biegewandler 3 in einer Projektion entlang der ersten Achse y zu mehr als 15 Flächenprozent, 35 Flächenprozent, 50 Flächenprozent, 65 Flächenprozent, 70 Flächenprozent, 75 Flächenprozent, 80 Flächenprozent oder 85 Flächenprozent zwischen Aufhängeorten von ersten Biegewandlern 3i, 3s und 3₅, die auf der ersten Seite 120i der gegenüberliegenden Seiten 120i, 120₂ aufgehängt sind, und zweiten Biegewandlern i und 3₄, die auf der zweiten Seite 120₂ der gegenüberliegenden Seiten 120i, 120₂ aufgehängt sind. In anderen Worten überlappen benachbarte Biegewandler wenn diese„übereinandergelegt“ werden, also ein Biegewandler auf den benachbarten Biegewandler projiziert wird (z. B. wenn ein erster Biegewandler entlang der ersten Achse y an eine Position eines zweiten Biegewandlers projiziert wird), um die oben spezifizierten Flächenprozent. Die ersten Biegewandler 3i , 3₃ und 3s weisen einen Versatz 9 zu den zweiten Biegewändlern 3₂ und 34 auf.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel überlappen die Biegewandler 3 in einer Projektion entlang der ersten Achse y zu maximal 50 Flächenprozent, 60 Flächenprozent, 70 Flächenprozent oder 85 Flächenprozent zwischen Aufhängorten der ersten und zweiten Biegewandler.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Biegewandler 3 Merkmale und Funktionalitäten, wie sie in Bezug zu den Biegewandlern in Fig. 2 oder Fig. 5 beschrieben sind, aufweisen. Optional können die Biegewandler 3 wie in Fig. 12a bis Fig. 14b dargestellt ausgebildet sein. ^"

In Fig. 1 ist z. B. ein Ausschnitt des mikromechanischen Schallwandlers 100 gezeigt. Es ist unter anderem möglich, dass weitere Biegewandler entlang der ersten Achse y abwechselnd auf den gegenüberliegenden Seiten 120i und 120₂ ineinandergreifend aufge- hängt sind. Dies ist beispielsweise mit den drei Punkten angedeutet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist jeder Biegewandler 3 eine erste Elektrode 130i bis 130s und eine zweite Elektrode 132i bis 132₅ auf, die entlang der ersten Achse y einander gegenüberliegen. Optional kann zwischen der ersten Elektrode 130i bis 130s und der zweiten Elektrode 132i bis 132_s zumindest ein Spalt 134i bis 134₅, zumindest eine Isolierung (bzw. eine Isolierschicht) 12 und/oder eine dritte Elektrode, die auch als mittlere Elektrode bezeichnet werden kann, angeordnet sein. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann z. B. der Spalt 134 zwischen den ersten Elektroden 130 und den zweiten Elektroden 132 durch eine Isolierschicht 12 an einigen Stellen unterbrochen sein. In anderen Worten sind die ersten Elektroden 130 an diskreten Bereichen elektrisch isoliert mit den zweiten Elektroden 132 verbunden.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Biegewandler 3 eine entlang der zweiten Achse x verlaufende oder zur zweiten Achse x parallele Flächenschwerpunktfaser 6 aufweisen, die auch als Symmetrieachse bezeichnet werden kann. Die Biegewandler 3 sind bezüglich der Flächenschwerpunktfaser 6 symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet. Das bedeutet z. B., dass eine Kontur der Biegewandler 3, die eine Formgebung der Biegewandler 3 definiert, symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet ist. In Fig. 1 sind die Biegewandler 3 diesbezüglich z. B. symmetrisch ausgebildet. Optional kann ein Aufbau der Biegewandler 3 bezüglich der Flächenschwerpunktfaser 6 symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sein. Diesbezüglich sind in Fig. 1 die Biegewandler 3 beispielsweise asymmetrisch aufgebaut, da die ersten Elektroden 130 und die zweiten Elektroden 132 eine unterschiedliche Ausdehnung entlang der ersten Achse y aufweisen und z. B. der Spalt 134 entlang der ersten Achse y versetzt zu der Flächenschwerpunktfaser 6 angeordnet ist. Alternative Formgebungen und/oder Aufbauten sind im Kontext von Fig. 2, Fig. 5 und den Figuren 12a bis 14b dargestellt und beschrieben.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel führt ein Anlegen von Spannung 140 zu Auslenkungen 110 der Biegewandler 3 entlang der ersten Achse y. Einander zugewandte Elektroden benachbarter Biegewandler sind durch eine Querverbindung 7i bis 7 miteinander elektrisch verbunden. Die Querverbindungen 7 queren die Schwingungsebene (x,y) quer zur ersten Achse y. Die Querverbindungen 7 sind ausgebildet, so dass für erste Biegewandler 3i, 3a und 3s, die auf der ersten Seite 120i der gegenüberliegenden Seiten 120i, 1202 aufgehängt sind, die Elektroden (gemäß Fig. 1 z. B. die zweiten Elektroden 132i, 1323 und 132s), die einer ersten Richtung 112 entlang der ersten Achse y zugewandt sind, miteinander (z. B. über eine Verbindung 131 auf der ersten Seite 120i) und mit den einer der ersten Richtung 112 entgegengesetzten zweiten Richtung 114 zugewandten Elektro- den (z. B. die ersten Elektroden 130₂ und 1304 zweiter Biegewandler 32 und 34, die auf der zweiten Seite 120₂ der gegenüberliegenden Seiten 120i, 1202 aufgehängt sind, elektrisch verbunden sind, und für die ersten Biegewandler 3i, 33 und 3s die Elektroden (gemäß Fig. 1 z. B. die ersten Elektroden 130i, 130₃ und 130s), die der zweiten Richtung 114 entlang der ersten Achse y zugewandt sind, miteinander (gemäß Fig. 1) z. B. über eine Verbindung 133 auf der zweiten Seite 120₂) und mit den der ersten Richtung 112 zugewandten Elektroden (gemäß Fig. 1 z. B. die zweiten Elektroden 1322 und 1324) der zweiten Biegewandler 3₂ und 3₄ elektrisch verbunden sind. Die Querverbindungen 7 können auch als Potenzialquerverbindungen bezeichnet werden. Bei den Querverbindungen 7 handelt es sich beispielsweise um eine stromführende Schicht.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der mikromechanische Schallwandler 100 einen Signalanschluss 142 und einen Bezugsanschluss 144 auf. Die Elektroden (gemäß Fig. 1 , z. B. die zweiten Elektroden 132i, 132a und 132₅), die der ersten Richtung 112 entlang der ersten Achse y zugewandt sind, der ersten Biegewandler 3i, 33 und 3₅ und die Elektroden (gemäß Fig. 1 z. B. die ersten Elektroden 130₂ und 13O4), die der zweiten Richtung 114 entlang der ersten Achse y zugewandt sind, der zweiten Biegewandler 3₂ und 3₄, sind beispielsweise mit dem Signalanschluss 142 gekoppelt. Die Elektroden (gemäß Fig. 1 z. B. die ersten Elektroden 130i, 130s und 130s), die der zweiten Richtung 114 entlang der ersten Achse y zugewandt sind, der ersten Biegewandler 3i, 33 und 3₅ und die Elektroden (gemäß Fig. 1 z. B. die zweiten Elektroden 132₂ und 132₄), die der ersten Richtung 112 entlang der ersten Achse y zugewandt sind, der zweiten Biegewandler 3₂ und 3 sind beispielsweise mit dem Bezugsanschluss 144 gekoppelt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel führt ein Anlegen der Spannung 140 zwischen dem Signalanschluss 142 und dem Bezugsanschluss 144 zu entgegengesetzten Auslenkungen 110 der ersten Biegewandler 3i, 33 und 3s relativ zu den zweiten Biegewandlern 3₂ und 34 entlang der ersten Achse y. Alternative Verschaltungen, die hier verwendet werden können, werden beispielsweise in Bezug zu Fig. 10a, Fig. 10b und in den Fig. 13a bis 14b dargestellt und beschrieben.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Biegewandler 3 in einem Raum angeordnet, der parallel zur Schwingungsebene (x,y) durch ein erstes und ein zweites Substrat begrenzt ist, und den Raum entlang der ersten Richtung 1 12 in Kavitäten 150i bis 150 unterteilen, die zwischen benachbarten Biegewandlern 3 angeordnet sind. So ist beispielsweise eine erste Kavität 150i zwischen den Biegewandlern 3i und 3₂ angeordnet. Jede Kavität 150 ist beispielsweise über eine oder mehrere Öffnungen mit einer Umgebung fluidisch gekoppelt. Die Öffnungen sind in Fig. 1 nicht eingezeichnet, können aber Merkmale und Funktionalitäten, wie sie in Zusammenhang mit Fig. 3, Fig. 4, Fig. 6b, Fig. 11a und/oder Fig. 11b dargestellt und beschrieben sind aufweisen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Kavitäten 150 entlang der ersten Achse y jeweils durch eine der Querverbindungen 7 in eine erste Teilkavität 26i bis 264 und eine zweite Teilkavität 27i bis 27₄ unterteilt. Die Querverbindung 7 zwischen den ersten Teilkavitäten 26 und den zweiten Teilkavitäten 27 bildet beispielsweise eine fluidische Blockade von zwischen 5 und 95 Flächenprozent, zwischen 7 und 93 Flächenprozent oder zwischen 8 und 90 Flächenprozent und beschränkt die Auslenkung 110 der Biegewandler 3, die zu der Querverbindung 7 benachbart sind, wodurch verhindert wird, dass die Biegewandler zu stark ausgelenkt werden und somit Biegewandler beschädigt werden oder die Funktionsweise des Schallwandler fehlerhaft wird.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen die Querverbindungen 7 eine Ausdehnung (Höhe) entlang der dritten Achse z auf. Durch die Höhe der Querverbindungen 7 kann eine Dämpfung des mikromechanischen Schallwandlers eingestellt werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel bedeutet eine höhere Querverbindung 7 in der Regel stärkere (fluidische) Bedämpfung. Die Höhe kann innerhalb eines Abschnitts (bspw. der länglichen Ausdehnung einer Kavität, z. B. entlang der zweiten Achse x) in einer Richtung entlang einer dritten Achse z mehrfach strukturiert sein. Also bildlich beschrieben bspw: abgesenkt zi; abgesenkt z₂, abgesenkt zi, z₂, zi usw. (Art vertikaler Kamm). Grund: nicht nur die summierte Apertur ist Spannend sondern auch die einzelnen Aperturen an sich (Öffnungsgrößen lateral gesehen) an einem bestimmten Ort (bspw. freies Balkenende mit maximaler Auslenkung)

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann jeder Biegewandler 3 in einer Biegewandlerkavität angeordnet sein, die durch eine an den jeweiligen Biegewandler angrenzende erste Teilkavität 26 und zweite Teilkavität 27 gebildet wird. Durch den innerhalb der Biegewandlerkavität angeordneten Biegewandler 3 sind die erste Teilkavität 26 und zweite Teilkavität 27 voneinander abgegrenzt. Über Verbindungen oberhalb und unterhalb (d.h. in Richtungen entlang einer dritten Achse z) der Biegewandler 3 können die erste Teilkavität 26 und zweite Teilkavität 27 miteinander verbunden sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel definiert oberhalb eine erste Richtung entlang der dritten Achse z, senkrecht zu der Schwingungsebene (x,y) und unterhalb definiert eine zweite Richtung entlang der dritten Achse z, entgegengesetzt zu der ersten Richtung, entlang der dritten Achse. Gemäß Fig. 1 weist beispielsweise der Biegewandler 3₂ eine Biegewandlerkavität gebildet aus der ersten Teilkavität 26₂ und der zweiten Teilkavitat 27₁ auf.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist an einem freien Ende der Biegewandler 3 ein sehr kleiner, gerade so technisch möglicher Abstand zu einem umgebenden Substrat, um keinen akustischen Kurzschluss zu erzeugen. Der sehr geringe Abstand wird, gemäß einem Ausführungsbeispiel, dadurch realisiert, dass ein dem freien Ende des Biegewandlers zugewandtes Substrat so geformt ist, dass das Substrat einer Auslenkung des Biegewandlers folgt. Dies ist beispielsweise in den Figuren 6a, 6b und 10a bis 11 b dargestellt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die erste Teilkavität 26i bis 264 und die zweite Teilkavität 27i bis 27₄ miteinander fluidisch verbunden. Dies wird beispielsweise über eine oder mehrere Öffnungen in dem ersten Substrat und/oder in dem zweiten Substrat, über eine gemeinsame Öffnung in dem ersten Substrat oder in dem zweiten Substrat oder über eine abgesenkte Querverbindung 7 realisiert.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Querverbindungen 7 mit dem ersten Substrat und/oder mit dem zweiten Substrat des mikromechanischen Schallwandlers 100 zumindest teilweise verbunden. Dies wird z. B. in Fig. 8 verdeutlicht.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel folgen die Querverbindungen 7 einer Kontur der Biegewandler 3 bei maximaler Auslenkung.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel entspricht eine erste Ausdehnung der Querverbindungen 7 maximal einer Ausdehnung der Biegewandler 3 entlang der dritten Achse z, senkrecht zu der Schwingungsebene. Die erste Ausdehnung der Querverbindungen 7 variiert z. B. entlang der zweiten Achse x.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines mikromechanischen Schallwandlers 100, umfassend eine Mehrzahl von aufgehängten Biegewandlern 3i bis 3₄, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Mehrzahl von Biegewandlern 3 sind zur Auslenkung 1 10 in einer Schwingungsebene (x,y) ausgebildet und in der Schwingungsebene (x,y) entlang einer ersten Achse y nebeneinander angeordnet. Die Biegewandler 3 erstrecken sich entlang einer zweiten Achse x, die quer zur ersten Achse y ist. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der mikromechanische Schallwandler 100 aus Fig. 2 Merkmale und Funktionalitäten des mikromechanischen Schallwandlers 100 aus Fig. 1 aufweisen, auch wenn diese in Fig. 2 nicht eingezeichnet sind.

Die Biegewandler 3 werden von einem Signal an einem Signalanschluss 142 so ausgelenkt, dass zueinander benachbarte Biegewandler 3 in entgegengesetzte Richtung entlang der ersten Achse y ausgelenkt werden. So wird beispielsweise ein erster Biegewandler 3i in eine erste Richtung 112 entlang der ersten Achse y ausgelenkt und ein zweiter Biegewandler 3₂ in einer zweiten Richtung 114 entlang der ersten Achse y. Diese Auslenkung ist in Fig. 2 gestrichelt 111 , 1 13 dargestellt. Einander zugewandte Biegewandlerseiten der zueinander benachbarten Biegewandler weisen Vertiefungen 160 und Vorsprünge 162 auf, die entlang der zweiten Achse x zueinander so ausgerichtet sind, dass sich bei entgegengesetzter Auslenkung 1 10 der zueinander benachbarten Biegewandler 3 Vorsprünge 162 einer ersten Biegewandlerseite der einander zugewandten Biegewandlersei ten auf Vertiefungen 160 einer zweiten Biegewandlerseite der einander zugewandten Biegewandlerseiten zubewegen oder davon weg, und sich Vertiefungen 160 der ersten Biegewandlerseite auf Vorsprünge 162 der zweiten Biegewandlerseite der einander zugewandten Biegewandlerseiteh zübewegen oder davon weg.

In Fig. 2 ist gestrichelt mit den Bezügszeichen 111 und 113 ein Aufeinanderzubewegen von zwei einander zugewandten Biegewandlerseiten dargestellt. Der erste Biegewandler

3₁ der benachbarten Biegewandler 3i, und 3₂, weist beispielsweise eine erste Biegewandlerseite 170 auf, die der ersten Richtung 112 zugewandt ist und der zweite Biegewandler

3₂ weist eine zweite Biegewandlerseite 172 auf, die der zweiten Richtung 114 zugewandt angeordnet ist. Die erste Biegewandlerseite 170 ist somit der zweiten Biegewandlerseite 172 zugewandt angeordnet. Die erste Biegewandlerseite 170 weist beispielsweise zwei Vertiefungen 160i und 160₂ sowie zwei Vorsprünge 162i und 162₂ auf und die zweite Biegewandlerseite 172 weist beispielsweise ebenfalls zwei Vertiefungen 160a und I6O4 und zwei Vorsprünge 162₃ und 162₄ auf. Bewegen sich die Biegewandler 3i und 3₂ aufeinander zu, wie z. B. in 11 1 und 1 13 gezeigt, so bewegen sich die Vorsprünge 162₃, 162₄ der zweiten Biegewandlerseite 172 auf die Vertiefungen I6O1 und I6O2 der ersten Biegewandlerseite 170 zu und die Vertiefungen I6Q3 und 160₄ der zweiten Biegewandlerseite 172 auf die Vorsprünge 162i und 162₂ der ersten Biegewandlerseite 170.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel können die Biegewandler 3 einseitig wie in Fig, 2 dargestellt oder beidseitig, wie z. B. in Fig. 5 dargestellt aufgehängt sein. Fig. 5 zeigt ebenfalls wie Fig. 2 mögliche Auslenkungen von Biegewandlern 3 mit Vorsprüngen 162 und Vertiefungen 160. Der in Fig. 5 dargestellte mikromechanische Schallwandler 100 kann Merkmale und Funktionalitäten, wie sie bezüglich Fig. 2 für den dort dargestellten mikromechanischen Schallwandler 100 beschrieben sind, aufweisen. In Fig. 2 sind die Biegewandler 3 nur schematisch dargestellt. Es kann sich bei den Biegewandlern um elektrostatische (wie z. B. in Fig. 1 beschrieben), piezoelektrische oder thermomechanische Biegewandler handeln. Im Gegensatz dazu weisen die Biegewandler 3 in Fig. 5 erste Elektroden 130 und zweite Elektroden 132 auf. Dementsprechend kann es sich bei den Biegewandlern 3 in Fig. 5 um elektrostatische oder piezoelektrische Biegewandler wie auch in Fig. 1 beschrieben handeln, wobei zwischen den ersten Elektroden 130 und den zweiten Elektroden 132 ein Spalt, eine isolierende Schicht, weitere Elektroden oder zumindest eine piezoelektrische Schicht angeordnet sind. Somit stellt Fig. 5 eine alternative Ausführungsform eines mikromechanischen Schallwandlers 100 zu den Ausführungsformen in Fig. 1 und Fig. 2 dar und kann die in diesem Bezug beschriebenen Merkmale und Funktionalitäten aufweisen. Optional können die mikromechanischen Schallwandler 100 aus Fig. 1 , Fig. 2 und Fig. 5 auch Merkmale und Funktionalitäten des in Fig. 3 und/oder Fig. 4 beschriebenen mikromechanischen Schallwaridlers aufweisen.

Fig. 3 zeigt einen mikromechanischen Schallwandler 100, umfassend eine Mehrzahl von aufgehängten Biegewandlern 3i bis 3s, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, links in einer Draufsicht und rechts einem Querschnitt entlang der Schnittkante A-A in der Draufsicht. Die Mehrzahl von Biegewandlern 3 sind zur Auslegung in einer Schwingungsebene (x,y) ausgebildet und sind in der Schwingungsebene (x,y) entlang einer ersten Achse y nebeneinander angeordnet. Die Mehrzahl von Biegewandlern 3 erstreckt sich entlang einer zweiten Achse x, die quer zur ersten Achse y ist. Die Biegewandler 3 werden von einem Signal an einem Signalanschluss 142 so ausgelenkt, dass zueinander benachbarte Biegewandler in entgegengesetzter Richtung entlang der ersten Achse y ausgelenkt werden.

Die Biegewandler 3 sind in einem Raum ängeordnet, der parallel zur Schwingungsebene durch ein erstes 180 und ein zweites 182 Substrat begrenzt ist, und den Raum entlang einer ersten Richtung 112 der ersten Achse y in Kavitäten 150i bis 150 unterteilen, die zwischen benachbarten Pegelwandlern 3 angeordnet sind.

Die Kavitäten 150 sind entlang der ersten Richtung 112 abwechselnd durch erste Kanäle 190, 190i, 190₂ bildende erste Ausnehmungen in dem ersten Substrat 180 und/oder in dem zweiten Substrat 182 und zweite Kanäle 192, 192i, 192₂ bildende zweite Ausneh- mungen in dem ersten Substrat 180 und/oder in dem zweiten Substrat 182 erweitert. So^¬ mit wird ein Fluidvolumen des mikromechanischen Schallwandlers 100 erhöht, wodurch bei hoher Packungsdichte ein hoher Schalldruckpegel erreicht werden kann. Die ersten Kanäle 190, 190i, 190 und die zweiten Kanäle 192, 192i, 192-₂ verlaufen entlang der zweiten Achse x zur fluidischen Kopplung des Raums mit der Umgebung in entgegengesetzte Richtungen. So verlaufen beispielsweise die ersten Kanäle 190, 190i, 190₂ aus dem Raum in eine erste Richtung 116 entlang der zweiten Achse x und die zweiten Kanäle 192, 192i, 192₂ verlaufen aus dem Raum in eine zweite Richtung 118 entlang der zweiten Achse x. In anderen Worten beginnen die Kanäle (die ersten 190, 190i, 190₂ und/oder die zweiten 192, 192i, 192₂ Kanäle) in dem Raum und verlaufen entlang ihrer Verlaufsrichtung 1 16 oder 118 zur Umgebung. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weisen benachbarte Kavitäten 150 Kanäle auf, die in entgegengesetzte Richtungen entlang der zweiten Achse x verlaufen.

In dem Querschnitt durch den mikromechanischen Schallwandler 100 entlang der Schnittkante A-A ist zu erkennen, dass pro Kavität 150 sowohl in dem ersten Substrat 180 als auch in dem zweiten Substrat 182 Kanäle ausgebildet sind. So werden die ersten Kanäle 190 aus der Draufsicht in dem Schnitt A-A durch die Kanäle 190i in dem ersten Substrat 180 und den Kanal 190₂ in dem zweiten Substrat 182 repräsentiert und die zweiten Kanäle 192 in der Draufsicht werden in dem Schnitt A-A durch den Kanal 192i in dem ersten Substrat 180 und den Kanal 192₂ in dem zweiten Substrat 182 repräsentiert. Alternativ ist es möglich, dass die ersten Kanäle 190 nur in dem ersten Substrat 180 oder nur in dem zweiten Substrat 182 ausgebildet sind und/oder die zweiten Kanäle 192 nur in dem ersten Substrat 180 oder nur in dem zweiten Substrat 182 ausgebildet sind.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der mikromechanische Schallwandler aus Fig. 3 auch Merkmale und Funktionalitäten der mikromechanischen Schallwandler in Fig. 1 und Fig. 2 aufweisen. Weist der mikromechanische Schallwandler 100 in Fig. 3 beispielsweise Querverbindungen zwischen Biegewandlern, wie in Fig. 1 beschrieben, auf, so können die Querverbindungen, gemäß einem Ausführungsbeispiel, zumindest teilweise den Kanal 190i und/oder den Kanal 190₂ bedecken. Dies ist schematisch für eine Querverbindung 7 zwischen den Biegewandlern 3i und 3₂ skizziert. Alternativ können die ersten Kanäle 190, 190i, 190₂ und die zweiten Kanäle 192, 192i, 192₂ entlang der ersten Achse y versetzt zu den Querverbindungen 7 angeordnet sein. Dies ist schematisch als optionales Merkmal in Fig. 1 mit den Kanälen 190 und 192 dargestellt. Eine Biegewandleranordnung, wie z. B, in Fig. 1 , Fig. 2 und/oder in Fig. 3 dargestellt, können Biegewandlermodule eines mikromechanischen Schallwandlers 100, wie er z. B. in Fig. 4a oder Fig. 4b dargestellt ist, bilden. Gemäß Fig. 4a oder Fig. 4b können die entlang der zweiten Achse x nebeneinander angeordneten Biegewandlermodule 3 über die ersten Kanäle 190 und zweiten Kanäle 192 miteinander verbunden sein. In Fig. 4a und Fig. 4b sind unterschiedliche Varianten zur Realisierung eines Arrays an Biegewandlern in einem mikromechanischen Schallwandler 100 dargestellt.

In Fig. 4a laufen beispielsweise erste Kanäle 190 mit zweiten Kanälen 192 in Trennwänden 200i bis 200a zwischen den einzelnen Biegewandlermodulen zusammen und können dort über eine Öffnung, die quer durch ein erstes und/oder zweites Substrat, das einen Raum, in dem die Biegewandler 3 angeordnet sind parallel zur Schwingungsebene (x,y) auf gegenüberliegenden Seiten begrenzt, verlaufen. Somit können die Kavitäten über die ersten 190 und/oder zweiten 192 Kanäle und die damit verbundenen Öffnungen die Kavitäten mit der Umgebung fluidisch koppeln. Alternativ können die Öffnungen quer durch das erste und/oder zweite Substrat an einer beliebigen Stelle der ersten 190 und/oder zweiten 192 Kanäle angeordnet sein. Optional können die Kanäle 190, 192 auch entlang ihrer kompletten Länge die Öffnung quer durch das erste und/oder zweite Substrat auf- weisen. In anderen Worten verläuft die Öffnung quer durch das erste und/oder zweite Substrat senkrecht zur Schwingungsebene (x,y).

In Fig. 4b hingegen verlaufen die ersteh Kanäle 190 und die zweiten Kanäle 192 durch sämtliche entlang der zweiten Achse x angeordneten Biegewandlermodule und münden seitlich in der Umgebung. Dabei münden beispielsweise die ersten Kanäle 190 auf einer ersten Seite 120i des mikromechanischen Schallwandlers 100 und die zweiten Kanäle 192 münden auf einer gegenüberliegenden Seite einer zweiten Seite 120₂. Somit durchdringen die ersten Kanäle 190 beispielsweise alle Trennwände 200_t bis 2OO₄ bis auf eine Außenwand 200s und die zweiten Kanäle 192 durchdringen beispielsweise alle Trennwände 20O2 bis 2OO5 bis auf eine Außenwand 200i.

Somit können durch einen modularen Aufbau der mikromechanischen Schallwandler 100 sehr effektive Schallwandler realisiert werden. Insbesondere durch die Kopplung der einzelnen Module mit den ersten Kanälen 190 und/oder den zweiten Kanälen 192 können hohe Schallpegel erzeugt werden, da viele Biegewandler 3 auf geringem Raum Zusammenwirken und somit eine hohe Kraft auf ein Fluid in dem mikromechanischen Schallwandler ausüben können. Auch wenn in Fig. 4a und Fig. 4b die Biegewandler 3 nur einseitig aufgehängt sind, ist ebenso eine beidseitige Aufhängung der Biegewandler 3 möglich.

Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele des hierin beschriebenen mikromechanischen Schallwandlers in anderen Worten beschrieben.

Bei den hierin beschriebenen mikromechanischen Schallwandlern handelt es sich z. B. um eine Anordnung von Aktorelementen, die z. B. als Biegewandler bezeichnet werden können, mit vielfachen Potentialen in MEMS. Die Erfindung beschreibt eine signifikante Weiterentwicklung von Schallwandlern. Ein wesentlicher Anwendungsfall ist der Einsatz in geschlossenen Volumina, bspw. in Im-Ohr-Hörern. Das grundlegende Prinzip der Volumennutzung mit Luftkammern wird hier in der vorliegenden Erfindung signifikant erweitert.

Bezugszeichenliste:

1 Erste vertikale Strömungsrichtung

2 Zweite vertikale Strömungsrichtung

3 Biegewandler

4 Der Biegung des Aktors folgende Kontur zum Abschluss der Kavität

5 Absperrwand

6 Flächenschwerpunktfaser

7 Potentialquerverbindung (Querverbindung)

8 Einspannung

9 Versatz

10 Erste Bewegungsrichtung

11 Zweite Bewegungsrichtung

12 Elektrische Isolierung

13 Aussparung im Deckel

14 Device Wafer

15 Aussparung im Handle

16 Bewegungsrichtung des Biegewandlers

17 Symmetrieachse des Biegewandlers

18 Seitenfläche des Wandlers, der der Seitenwand abgewandt ist, ist deckungsgleich mit der Seitenfläche der Aussparung, die der Seitenwand abgewandt ist

19 Öffnung im Deckel

20 Tiefe der Kavität 21 Richtung des Fluidflusses

22 Elektrischer Pfad

23 Abstandsschicht

24 Träger-Silizium (Handle-Si)

25 Öffnung im Boden (Handle-Si)

26 Erste Teilkavität

27 Zweite Teilkavität

120₁ Erste Substratseite im Device- Wafer

120₂ Zweite Substratseite im Device- Wafer

30 Erstes Potential V+

31 Zweites Potential V-

32 Drittes Potential G

33 Erste horizontale, seitliche Öffnung

34 zweiter horizontale, seitliche Öffnung

35 Zone in der die Potentialquerverbindung abgesenkt ist

36 Volumenstrom

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6a sind dargestellt:

• Erste und zweite vertikale Strömungsrichtung 1 und 2 (z. B. zu einem ersten Zeitpunkt; die Strömungsrichtung 1 und 2 kann zu einem zweiten Zeitpunkt umgekehrt verlaufen; Zum ersten Zeitpunkt erfahren Biegewandler z. B. eine erste Auslenkung und zum zweiten Zeitpunkt erfahren Biegewandler z. B. eine zweite Auslenkung, die der ersten Auslenkung gegengerichtet ist.)

• zwei im Gegentakt arbeitende einseitig eingespannte Biegewandler 3, so versetzt um 9, dass die jeweilige gegenüberliegende Form des jeweiligen Wandlers ineinander greift

o Vorteil Gegentakt: Ausgleich von Trägheitskräften

o Die Form der Aktoren ist in den Figuren vereinfacht dargestellt. Durch die Form und die Anordnung wird die erfindungsgemäße Aufgabe„Erhöhung der Packungsdichte“ gelöst

• bei einer Bewegung des ersten Wandlers in Richtung 10 wird Volumenstrom von der Kavität durch 2 hinwegbefördert und in die Kavität durch 1 befördert o im selben Zeitintervall wird der zweite Biegewandler vom ersten Biegewandler weg bewegt und damit ein Volumenstrom in die Kavität befördert _• Potentialquerverbindung 7 ist als Trennung zwischen beiden Kavitäten angeordnet. Die Potentialquerverbindung 7 ist z. B. die Berandung der Kavität (Beschreibung weiter unten)

• Biegewandler 3 weisen eine Flächenschwerpunktfaser 6 auf

• Kontur des Abschlusses der Kavität 4 folgt der Bewegungskontur des Biegewandlers 3, mit einem möglichst engen Spalt

• Erste Teilkavität 26 gebildet durch erste Seite des Biegewandlers 3 und benachbarter Potentialquerverbindung 7, sowie Substrat im Bereich der Einspannung und des frei beweglichen Endes des Biegewandlers 3

• Zweite Teilkavität 27 gebildet durch die der ersten Seite des Biegewandlers 3 gegenüberliegende Seite und der dieser Seite benachbarten Potentialquerverbindung 7, sowie Substrat im Bereich der Einspannung und des frei beweglichen Endes des Biegewandlers 3

• Die Potentialquerverbindung stellt gleichzeitig z. B. eine Berandung der Teilkavitäten 26 und 27 dar.

Fig. 6a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Seitenwand (Potentialquerverbindung 7), die der Kontur der Biegewandler folgt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Querverbindung 7, die die Biegewandler elektrisch miteinander verbindet, erhöht. Das bedeutet z. B., dass die Querverbindung 7 eine Ausdehnung entlang einer dritten Achse z, senkrecht zu einer Schwingungsebene (x,y) aufweist und keine Leiterbahn, wie auf einer Platine darstellt. Dadurch dass die Querverbindung 7 der Kontur der Biegewandler 3 folgt kann vermieden werden, dass diese die Querverbindungen berühren.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel entsprechen die Bewegungsrichtungen 10 und 11 Richtungen einer Auslenkung 110 von Biegewandlern, wie sie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt ist.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6b sind zusätzlich mit 19a und 19b zwei alternative Ausführungsformen einer Deckelöffnung (abstrakte Darstellung) gezeigt:

^• 19a Deckelöffnung folgt nicht der Kontur der Seitenwand (Potentialquerverbindung)

^• 19b Bodenöffnung folgt der Seitenwand (Potentialquerverbindung). Gemäß einem Ausführungsbeispiel folgt die Öffnung 19b einer Form des Aktors (z. B. des Biegewandlers) _• Sowohl im Deckel als auch im Boden können die Öffnungen jeweils der Seitenwand (Potentialquerverbindung) folgen oder eine alternative Kontur haben

Optionale Anmerkungen zu Fig. 6b:

Der Deckel definiert z. B. eine Begrenzung der Teilkavitäten 26, 27 oberhalb der Biegewandler 3 und der Boden definiert z. B. eine Begrenzung der Teilkavitäten 26, 27 unterhalb der Biegewandler 3. In anderen Worten definiert der Deckel z. B. eine Begrenzung parallel zu einer Schwingungsebene (x,y) in einer ersten Richtung entlang einer dritten Achse z, senkrecht zu der Schwingungsebene (x,y), und der Boden definiert z. B. eine Begrenzung parallel zu der Schwingungsebene (x,y) in einer zweiten Richtung, entgegengesetzt zu der ersten Richtung, entlang der dritten Achse z. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Boden kann als erstes Substrat bezeichnet werden und der Deckel kann als zweites Substrat bezeichnet werden.

Auch wenn 19a als Deckelöffnung und 19b als Bodenöffnung bezeichnet wird, ist klar, dass gemäß einem Ausführungsbeispiel 19a auch eine Bodenöffnung darstellen kann und 19b auch eine Deckelöffnung darstellen kann.

In anderen Worten folgt in Fig. 6b z. B. eine Kontur der zumindest einen Öffnung (z. B. der Bodenöffnung 19b) in einem ersten Substrat und/oder in einem zweiten Substrat der ersten Teilkavität 26 und/oder der zweiten Teilkavität 27 zumindest teilweise einer Form einer der jeweiligen Öffnung zugewandten Biegewandlerseite.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die eine oder mehreren Öffnungen (z. B. die Deckelöffnung 19a und/oder die Bodenöffnung 19b), über die für jeden Biegewandler 3 die an den einander entlang einer ersten Achse y voneinander abgewandten Biegewandlerseiten des jeweiligen Biegewandlers 3 angrenzenden Kavitäten 26, 27 mit der Umgebung fluidisch gekoppelt sind, auf einander abgewandten Seiten eines Raums, in dem die Biegewandler angeordnet sind, angeordnet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die eine oder mehreren Öffnungen, über die die Kavitäten mit der Umgebung fluidisch gekoppelt sind, quer durch das erste und/oder zweite Substrat.

Die erste Teilkavität 26 und die zweite ^'Teilkavität 27 weisen z. B. jeweils zumindest eine Öffnung 19a, 19b in dem ersten Substrat oder in dem zweiten Substrat auf. Benachbarte Teilkavitäten 26, 27 die nur durch eine Querverbindung 7 voneinander getrennt sind können sich eine Öffnung teilen. Hingegen Teilkavitäten 26, 27 die durch einen Biegewandler voneinander getrennt sind weisen z. B. jeweils eine separate Öffnung auf.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die zumindest eine Öffnung 19a, 19b der ersten Teilkavität 26 und/oder der zweiten Teilkavität 27 entlang einer kompletten Ausdehnung, entlang der zweiten Achse, eines zu der Öffnung benachbarten Biegewandlers, oder erstreckt sich zumindest teilweise entlang der Ausdehnung, entlang der zweiten Achse, des benachbarten Biegewandlers.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die Biegewandler 3 und/oder die Querverbindungen 7 so angeordnet, dass die Biegewandler 3 die Öffnungen 19a, 19b nicht überstreichen.

Merkmale und Funktionalitäten, wie sie in Zusammenhang mit Fig. 6a und Fig. 6b beschrieben worden sind, können in Ausführungsbeispielen der Figuren 1 bis 5 aufgenommen werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 zeigt eine abstrakte Darstellung eines Ausschnittes eines Biegewandlersystems (z. B. eines mikromechanischen Schallwandlers) mit einer Vielzahl an Biegewandlern 3i bis 3_n . Dargestellt ist eine gegenüberliegende Einspannung benachbarter Biegewandler, ein Versatz der Biegewandler und eine Potentialquerverbindung 7, die der Kontur der Wandler folgt.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 zeigt in einer Schnittdarstellung (siehe Figur 7) Verfahrensschritte zur Herstellung einer Potentialquerverbindung 7 mit Einzug aus einem Siliziumstück. Als erstes wird ein unbearbeitetes Siliziumstück (schraffiert) gezeigt. Darunter (Mitte) wird zusätzlich gestrichelt ein Bereich (Einzug) der herausgearbeitet werden soll dargestellt. Die unterste schematische Darstellung zeigt eine Potentialquerverbindung 7, die so bearbeitet ist, dass ein elektrischer Pfad 210, der sich im Silizium befindet, nicht beschädigt ist und sich unterhalb des Einzuges befindet. In anderen Worten wird in Fig. 8 eine Ätztechnik dargestellt, um eine Höhe (Ausdehnung entlang einer dritten Achse z) zu reduzieren, bzw. einzustellen. Der so resultierende Einzug dient zur Kopplung (Verbindung) unterschiedlicher Kavitäten miteinander. In anderen Worten werden z. B. zwei Teilkavitäten über die abgesenkte Querverbindung 7 miteinander fluidisch verbunden. Unterhalb der Querverbindung 7 ist beispielsweise eine durchgehende Abstandsschicht 23 an- geordnet, die z. B. die Querverbindung 7 von einem Substrat (z. B. von einem Deckel oder einem Boden) elektrisch isoliert.

Fig. 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur Erhöhung eines Volumens einer Kavität. Darge^¬ stellt ist jeweils ein Querschnitt eines Biegewandlers 3.

• 1. Zeitintervall: Biegewandler 3 ist nicht ausgelenkt.

• 2. Zeitintervall: Biegewandler 3 ist ausgelenkt.

• Oberhalb und unterhalb des Devicewafers 14 befinden sich Aussparungen 13 und 15 im Deckel- und im Handlingwafer. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann der Handlingwafer als erstes Substrat 180 bezeichnet werden und der Deckelwafer kann als zweites Substrat 182 bezeichnet werden. Bei der Aussparungen 13 und 15 handelt es sich z. B. um Ausnehmungen, die erste und/oder zweite Kanäle, wie z. B. in Fig. 1 oder Fig. 3 bis Fig. 4b dargestellt und beschrieben, bilden können.

• Im max. ausgelenkten Zustand (2. Zeitintervall) befindet sich der Biegewandler z. B. im Bereich der Aussparungen 13 und 15. Gemäß einem Ausführungsbeispiel befindet sich der Biegewandler 3 nicht zwangsläufig an dieser Stelle. Der Biegewandler darf allerdings z. B. nicht weiter ausgelenkt werden als dargestellt.

o Die der Seitenwand (Potentialquerverbindung) der Kavität gegenüberliegende Seite der Aussparung folgt der Kontur der Seite des maximal ausgelenkten Biegewandlers, die der Seitenwand (Potentialquerverbindung) abgewandt ist. (Fig. 4) Sie bilden damit eine Linie 18.

o Gemäß einem Ausführungsbeispiel befindet sich die Potentialquerverbindung an der Stelle des Devicewafers 14. Gemäß dem in Fig. 9 dargestellten Ausschnitt eines mikromechanischen Schallwandlers ist eine Kavität z. B. zwischen dem Biegewandler 3 und der Querverbindung (der Potentialquerverbindung im Devicewafer 14) komplett seitlich (auf gegenüberliegenden Seiten entlang einer ersten Achse y) abgeschlossen. Über nicht eingezeichnete Öffnungen in der Querverbindung und/oder in dem ersten Substrat 180 und/oder in dem zweiten Substrat 182 kann die Kavität mit der Umgebung gekoppelt sein und/oder mit benachbarten Kavitäten gekoppelt sein.

o Gemäß einem Ausführungsbeispiel folgt eine einer ersten Richtung 1 12 entlang der ersten Achse y zugewandte Seite 194 der in der ersten Richtung zu dem Biegewandler 3 benachbarten Kavität 1501 einer Kontur einer zweiten Richtung 114 zugewandten Seite 172 des Biegewandlers 3 bei maximaler Auslenkung (siehe z. B. Linie 18). Dies gilt gespiegelt z. B. auch für Kavitäten 1502, die in der zweiten Richtung 114 zu dem Biegewandler 3 benachbart sind: Gemäß einem Ausführungsbeispiel folgt eine der zweiten Richtung 114 entlang der ersten Achse y zugewandte Seite der in der zweiten Richtung zu dem Biegewandler 3 benachbarten Kavität 1502 einer Kontur einer der ersten Richtung 1 12 zugewandten Seite 170 des Biegewandlers 3 bei maximaler Auslenkung.

• Vorteil dieser Konfiguration ist, dass ein größeres Volumen zur Verfügung steht und somit ein höherer Schalldruck erzeugt werden kann. Dies ist z. B. unabhängig davon, ob die Ausnehmungen 13, 15 im Deckel- und/oder Handlingwafer und/oder längsseitig angeordnet sind.

o Durch die Vergrößerung des Volumens ist es vorteilhaft möglich eine hohe Packungsdichte der Biegewandler zu erhalten ohne Einschränkungen hinsichtlich des Volumens hinnehmen zu müssen. In einem Ausführungsbeispiel ist bei unveränderter Packungsdichte ein höheres Volumen erzielbar.

Auch wenn in den Figuren 1 und Fig. 3 bis Fig. 4b jeweils nur ein Kanal (gebildet z. B. durch die Ausnehmungen 13 und/oder 15) pro Kavität 150 dargestellt ist, kann auch pro Teilkavität 26, 27 jeweils ein Kanal gebildet sein. Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die Kanäle benachbarter Teilkavitäten (z. B. getrennt durch die Querverbindung 7) entweder entlang der zweiten Achse x in entgegengesetzte Richtungen oder in dieselbe Richtung.

Die Figuren 10a und 10b müssen zusammen betrachtet werden. Fig. 10a zeigt in einem Ausführungsbeispiel eine Verschaltung alternierend angeordneten Biegewandler 3. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Öffnungen im Deckel- und Handlingwafer 1 und 2, sowie ein drittes Potential 32 nicht dargestellt. Auf die Bezeichnung der Teilkavitäten wurde verzichtet.

In der Device-Wafer-Ebene wird eine Potentialquerverbindung 7 neben dem Biegewandler 3 als Seitenwand der ersten Kavität 26 oder der zweiten Kavität 27 geführt. Die sich jeweils gegenüberliegenden Substratseiten 120i und 120₂ weisen Bereiche unterschiedli cher Potentiale auf, die voneinander durch eine Isolationsschicht 12 elektrisch getrennt sind. Die elektrische Verbindung der beiden gegenüberliegenden Substratseiten 120i und 120₂ erfolgt durch die Potentialquerverbindung. Die Anordnung der Biegewandler 3 erfolgt in der Art, dass benachbarte Elektroden dasselbe Potential aufweisen. Fig. 10b zeigt in einem Ausschnitt zwei benachbarte Biegewandler 3 und weitere Einzelheiten zur Verschaltung. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Ein- und Auslässe 1 und 2 nicht dargestellt. Auf die Bezeichnung der Teilkavitäten wurde verzichtet. Ein drittes elektrisches Potential 32 ist wiederum durch eine Isolationsschicht 12 elektrisch abgetrennt.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist ein hierin beschriebener Schallwandler (siehe Fig. 1 bis Fig. 9) die in Fig. 10a und/oder in Fig. 10b dargestellte Verschaltung auf.

Fig. 1 1a und Fig. 11 b offenbaren ein Ausführungsbeispiel und zeigen einen Ausschnitt einer Anzahl an benachbarter Biegewandler 3:

• seitlich angeordnete Öffnungen 33 und 34 zum Ein - und Auslass der Flüssigkeit oder des Gases (z. B. eines Fluids)

• Biegewandler 3 und Potentialquerverbindung 7, erstes und zweites Potential 30 und 31 ,

• die Öffnungen 33 und 34 senkrecht zur lateralen Auslenkung der Biegewandler 3 sind alternierend angeordnet. Sie können beispielsweise mit ersten und/oder zweiten Kanälen (Siehe z. B. Fig. 1 oder Fig. 3 bis Fig. 4b) gekoppelt sein.

o jedem Potential ist z. B. eine Öffnung zugeordnet.

• 120i und 120₂ sind eine erste und eine zweite Substratseite.

• es sind Bereiche 35 der Potentialquerverbindung 7 abgesenkt um einen Volumenstrom über die Potentialquerverbindungen hinweg zu ermöglichen, dabei werden benachbarte, durch die Potentialquerverbindung 7 abgetrennte Teilkavitäten von der Flüssigkeit oder dem Gas gleichzeitig durchströmt

^• Vorteil: Kopplung von zwei Biegewahdlern 3 und damit Verdopplung der resultierenden Kraft, die auf die Flüssigkeit oder das Gas wirkt.

• Fig. 11a zeigt ein erstes Zeitintervall in dem sich zwei benachbarte Biegewandler 3, deren zugewandten Elektroden das gleiche Potential 3 aufweisen aufeinander zu bewegen und dadurch einen Völurhenstrom 36 erzeugen, der eine Flüssigkeit oder ein Gas aus den jeweiligen Teilkävitäten durch die zweite horizontale Öffnung 34 herausbefördern. Gleichzeitig befördert ein Volumenstrom 36 eine Flüssigkeit oder ein Gas durch die erste, senkrecht zur lateralen Auslenkung angeordnete Öffnung 33 in die benachbarten Teilkavitäten hinein

^• Fig. 11b zeigt ein zweites Zeitintervall unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgend in dem sich die Biegewandler in die entgegensetzte Richtung 11 bewegen und somit ein Volumenstrom 36 das Fluid durch die zweite, senkrecht zur lateralen Auslenkung angeordnete Öffnung 34 in die Teilkavitäten hinein befördert und ein Volumenstrom36 durch die erste horizontale Öffnung aus den Teilkavitäten heraus befördert.

Optionale Anmerkungen zu Fig. 11a und/oder Fig. 11 b:

Gemäß einem Ausführungsbeispiel sind die eine oder mehreren Öffnungen (z. B. die seitlich angeordneten Öffnungen 33 und 34), über die für jeden Biegewandler 3 die an den einander entlang der ersten Achse voneinander abgewandten Biegewandlerseiten des jeweiligen Biegewandlers 3 angrenzenden Kavitäten mit der Umgebung fluidisch gekoppelt sind, auf einander abgewandten Seiten des Raums angeordnet (z. B. auf der ersten Substratseite 120i und/oder auf der zweiten Substratseite 120₂). In anderen Worten sind die eine oder die mehreren Öffnungen benachbarter Kavitäten auf einander abgewandten Seiten des Raumes angeordnet.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist der mikromechanische Schallwandler pro erster Kavität (z. B. eine Kavität gebildet aus zwei Teilkavitäten 26 und 27, die an einen gemeinsamen Biegewandler angrenzen) zumindest eine seitliche Öffnung (33, 34) in der Seite, an der der Biegewandler innerhalb der jeweiligen ersten Kavität aufgehängt ist, auf. In anderen Worten sind die Öffnungen in einer Schwingungsebene (x,y) in einem Device- Substrat (mit dem die Biegewandler 3 verbunden sind) in einem Bereich einer Einspannung des Biegewandlers 3 angeordnet. Alternativ können die Öffnungen 33 und/oder 34 auf einer Seite des frei schwingenden Endes der Biegewandler 3 angeordnet sein. Zwei benachbarte Teilkavitäten 26 und 27, die durch die Querverbindung 7 voneinander getrennt angeordnet sind, können eine zweite Kavität (wird in den vorrangegangenen Ausführungsbeispielen z. B. auch als Kavität 150 bezeichnet) bilden, die jeweils z. B. ebenfalls nur eine seitliche Öffnung aufweisen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel verlaufen die eine oder mehreren Öffnungen, über die die Kavitäten mit der Umgebung fluidisch gekoppelt sind, lateral durch ein erstes und/oder zweites Substrat (das erste und/oder zweite Substrat verläuft z. B. parallel zu einer Schwingungsebene (x,y) in einer ersten Richtung entlang einer dritten Achse z). Dadurch können z. B. die ersten und/oder zweiten Kanäle, wie sie in Zusammenhang mit den Figuren Fig. 1 oder Fig. 3 bis Fig. 4b beschrieben sind, realisiert werden.

Die Figuren 12a bis 12d zeigen unterschiedliche Ausführungsformen der hierin in dem erfindungsgemäßen Schallwandler verwendeten Biegewandler. Fig. 12a und Fig. 12b zeigen beide die gleiche symmetrische Kontur mit unterschiedlichem Aufbau. So weist der Biegewandler 3 in Fig. 12a z. B. drei Elektroden, eine erste Elektrode 130, eine zweite Elektrode 132 und eine mittlere Elektrode 135 auf und der Biegewandler 3 in Fig. 12b weist z. B. eine erste Elektrode 130, eine zweite Elektrode 132 und eine elektrisch isolierende Schicht 12 auf. Zwischen den Elektroden ist jeweils ein Spalt 134 ausgebildet.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel in Fig. 12a ist die mittlere Elektrode 135 zwischen der ersten Elektrode 130 und der zweiten Elektrode 132 angeordnet. Zwischen der ersten Elektrode 130 und der mittleren Elektrode 135 ist ein erster Spalt 134 angeordnet und zwischen der zweiten Elektrode 132 und der mittleren Elektrode 135 ist ein zweiter Spalt 134 angeordnet.

Fig. 12c zeigt eine Alternative, bei dem eine erste Elektrode 130 und eine zweite Elektrode 132 an diskreten Bereichen isoliert miteinander verbunden sind (siehe 121 bis 124). Somit ist z. B. ein Spalt 134 zwischen den beiden Elektrode 130, 132 an einigen Stellen unterbrochen.

In Fig. 12d ist ein Biegewandler mit einer asymmetrischen Kontur dargestellt. Der Biegewandler weist eine erste Elektrode 130, eine zweite Elektrode 132 und einen dazwischen liegenden Spalt 134 auf.

Dadurch, dass die Biegewandler 3 aus den Figuren 12a bis 12d Vorsprünge 162 und Ver tiefungen 160 aufweisen kann eine hohe Packungsdichte realisiert werden.

Die in Fig. 12a bis Fig. 12d dargestellten Biegewandler 3 können in den zuvor beschriebene mikromechanischen Schallwandlern 100 verwendet werden.

In den folgenden Figuren 13a bis 14b werden verschiedene Verschaltungsmöglichkeiten der Biegewandler in dem Schallwandler dargestellt.

In Fig. 13a, 13b ist ein einseitig eingespännter Balken als Beispiel eines verformbaren Elements gezeigt (Draufsicht 1200 und Querschnitt 1300). Hier wird oberhalb eines elektrisch leitfähigen Balkens 1201 (z. B. die erste Elektrode 130 aus der vorrangegange- nen Beschreibung) ein isolierendes Material 303 (z. B. die isolierende Schicht 12 aus der vorrangegangenen Beschreibung) und ein elektrisch leitfähiges Material 301 (z. B. die zweite Elektrode 132 aus der vorrangegangenen Beschreibung) aufgebracht. Das isolie^¬ rende Material 303 kann beispielsweise durch eine Opferschichttechnologie lateral so strukturiert werden, so dass sich ein dünner Hohlraum 304 zwischen den Elektroden 1201 und 301 ausbildet. Der Hohlraum besitzt die Dicke der dielektrischen Opferschicht und definiert somit den Plattenabstand des Kondensators. Legt man nun eine elektrische Spannung zw. den Elektroden 1201 und 301 an, so resultiert aus den vertikalen Kräften des elektrostatischen Feldes eine laterale Dehnung auf der Oberfläche des Balkens. Infolge der Oberflächendehnung wird der Balken (analog des oben beschriebenen Bi- oder Monomorphprinzips) ausgelenkt. Werden, wie in 13a, 13b gezeigt, regelmäßige laterale Geometrien genutzt, so ist die Oberflächendehnung näherungsweise konstant und es stellt sich ein sphärisches Deformationsprofil w(x) ein.

Mit anderen Worten ausgedrückt zeigen Fig. 13a und 13b ein mikromechanisches Bauelement mit einer Elektrode 301 und einem verformbaren Element 1201 , das in dem vorliegenden Fall exemplarisch als einseitig eingespannter Balken oder Platte ausgebildet ist, aber auch anders ausgebildet sein könnte, wie es auch Gegenstand der nachfolgend beschriebenen Figuren ist, und einer isolierenden Abstandshalterschicht 303, wobei die Elektrode 301 über die isolierende Abstandshalterschicht 303 an dem verformbaren Element 1201 fixiert ist, und wobei die isolierende Abstandshalterschicht 303 entlang einer lateralen Richtung 305, die in Fig. 13a und 13b mit der x-Richtung zusammenfällt, in mehrere voneinander beabstandete Segmente strukturiert ist, die in Fig. 13a und 3b schraffiert dargestellt sind, so dass durch Anlegen einer elektrischen Spannung zwischen der Elektrode 301 und dem verformbaren Element 1201 laterale Zug- oder Druckkräfte entstehen, die das verformbare Element entlang der lateralen Richtung 305 verkrümmen, hier in die positive oder negative z-Richtung. Dabei können, wie es in Fig. 13b gezeigt ist, die Segmente jeweils eine Längserstreckungsrichtung aufweisen, die quer zu der lateralen Richtung 305 verläuft. In dem Ausführungsbeispiel von Fig. 13a und 13b sind die Segmente streifenförmig ausgebildet. Gleiches gilt natürlich auch für die Zwischenräume 304 zwischen denselben.

Bei dem verformbaren Element 1201 muss es sich nicht notwendigerweise um eine Platte oder einen Balken handeln. Eine Ausbildung als Schale, Membran oder Stab ist ebenfalls möglich. Insbesondere kann das verformbare Element 1201 wie in dem Fall von Fig. 13a und 13b so aufgehängt und eingespannt sein, dass es durch Anlegen der elektrischen Spannung U entlang einer zu der lateralen Richtung 305 senkrechten lateralen Richtung, hier der y-Richtung, ungekrümmt bleibt. Nachfolgende Ausführungsbeispiele werden aber ebenfalls zeigen, dass das verformbare Element so aufgehängt und eingespannt sein kann, dass es sich bei Anlegen der elektrischen Spannung U zwischen der Elektrode und dem verformbaren Element entlang einer zu der lateralen Richtung 305 senkrechten lateralen Richtung in die gleiche Richtung krümmt wie entlang der lateralen Richtung 305. Das Ergebnis ist eine schüssel- oder helmförmige Krümmung, bei der beispielsweise die Richtung 305 der Radialrichtung entspricht und die vorerwähnte gemeinsame Richtung der Krümmung entlang der Dicke der isolierenden Schicht 303 von der Elektrode 301 zu dem verformbaren Element 1201 weist.

Wie es durch das Koordinatensystem in Fig. 13a und 13b angedeutet ist, kann das mikromechanische Bauelement in einem Substrat, wie z. B. einem Wafer oder einem Chip, so gebildet sein, dass die Elektrode 301 in einer Substratdickenrichtung, d. h. der z- Richtung, oberhalb oder unterhalb des verformbaren Elements 1201 fixiert ist, so dass durch die Verkrümmung des verformbaren Elements 1201 dasselbe aus einer Substratebene, die beispielsweise der Ruhelage des verformbaren Elements 1201 entspricht, heraus verkrümmt wird, nämlich in die Krümmungsrichtung, die in dem Fall von Fig. 13a und 13b in die entgegengesetzte Richtung von z weist. Allerdings werden nachfolgend auch noch alternative Ausführungsbeispiele beschrieben, wonach das mikromechanische Bauelement beispielsweise auch in einem Substrat so gebildet sein kann, dass die Elektrode 301 seitlich an dem verformbaren Element fixiert ist, so dass durch die Verkrümmung des verformbaren Elements dasselbe innerhalb der vorliegenden Substratebene verkrümmt wird.

Die Höhe der Auslenkung des Balkens oder der Platte bzw. des verformbaren Elements 1201 kann durch eine Veränderung der elektrischen Spannung aktiv variiert werden.

Der Aufbau eines auf einem Biegewändler basierenden und als Aktor betriebenen Bauelements ist anhand eines einseitig eingespannten Balkens noch einmal in Figur 14a und 14b gezeigt. Beidseitig eines elektrisch leitfähigen Balkens 135 wird eine isolierende Abstandhalterschicht 12 und ein elektrisch leitfähiges Material 151 (z. B. die erste Elektrode 130 aus der vorrangegangenen Beschreibung) und 154 (z. B. die zweite Elektrode 132 aus der vorrangegangenen Beschreibung) angebracht. Die isolierende Abstandhalterschicht 12 kann beispielsweise durch eine Opferschicht-technologie lateral so strukturiert werden, sodass sich ein dünner Hohlraum 1304 und 1404 (z. B. der Spalt 134 aus der vorrangegangenen Beschreibung) zwischen den Elektroden 135 und 151 bzw. zwischen den Elektroden 135 und 154 in jedem der Segmente 169 ausbildet, in die das auslenkba^¬ re Element entlang der Längsrichtung x segmentiert ist, und an den Segmentgrenzen iso^¬ lierende Abstandshalter 12 verbleiben. Der Hohlraum besitzt die Dicke der dielektrischen Opferschicht und definiert somit den Plattenabstand des Kondensators. Legt man nun eine elektrische Spannung zwischen den Elektroden 135 und 151 bzw. zwischen den Elektroden 135 und 154 an, so resultiert aus den Kräften in y-Richtung des elektrostatischen Feldes eine laterale Dehnung auf der Oberfläche des Balkens in x-Richtung. Infolge der Oberflächendehnung wird der Balken 135 ausgelenkt. Werden regelmäßige laterale Geometrien genutzt, so ist die Oberflächendehnung näherungsweise konstant und es stellt sich ein sphärisches Deformationsprofil ein.

Die elektrische Verschaltung erfolgt derart, dass an den äußeren Elektroden 151 und 154 eine elektrische Gleichspannung UB und an der mittleren Elektrode, bzw. des Balkens eine Signalwechselspannung Us, wie z. B. ein Audiosignal, angelegt wird. Die äußeren Elektroden 151 und 154 werden mit einer elektrischen Vorspannung beaufschlagt. Die Amplitude der Signalwechselspannung Us ist gleich oder vorzugsweise kleiner der elektrischen Vorspannung UB. Das höchste elektrische Potential im System ist wirtschaftlich sinnvoll zu wählen und kann im Einklang mit geltenden Richtlinien und Normen stehen. Durch die elektrische Vorspannung der äußeren Elektroden folgt die Verkrümmung des Balkens der Signalwechselspannung Us. Eine positive Halbwelle der Signalwechselspannung Us führt zu einer Verkrümmung des Balkens 135 in negative y-Richtung. Eine negative Halbwelle führt zu einer Verkrümmung des Balkens 135 in positive y-Richtung. In den Figuren 14a und 14b sind Varianten der elektrischen Kontaktierung gezeigt.

Figur 14a zeigt die jeweils äußeren Elektroden mit einer elektrischen Gleichspannung beaufschlagt, jedoch im Vergleich zur Darstellung in Figur 14b mit einem entgegengesetzten elektrischen Potential.

Alternativ kann eine elektrische Vorspannung an die inneren Elektrode(n) angelegt werden. Die Signalspannung wird dann z. B. auf die äußeren Elektroden angelegt.

Anstelle einer elektrischen angelegten Vorspannung an die äußere(n) oder innere(n) Elektrode(n) ist eine Dauerpolarisation der äußeren oder inneren Elektrode(n) als Elektret, wie z.B. Siliziumdioxid, möglich. Anstelle von den in vorangegangenen Figuren gezeigten Spannungsquellen können Stromquellen eingesetzt werden. Die Topografie der Elektroden kann strukturiert sein. Es sind darüber hinaus anders ge^¬ formte Elektroden denkbar, z.B. kuppelförmig. Um die Kondensatorfläche und damit die deponierbare elektrostatische Energie weiter zu vergrößern sind kammförmige Elektroden denkbar.

Das zu verkrümmende Element, wie z.B. der Biegewandler 3, kann einseitig oder beidseitig eingespannt sein.

In anderen Worten kann ein mikromechanischer Schallwandler einen Signalanschluss Us, einen ersten Bezugsanschluss UB und einen zweiten Bezugsanschluss UB aufweisen. Die mittlere Elektrode 135 ist mit dem Signalanschluss gekoppelt. Die Elektrode 151 , die einer ersten Richtung 112 entlang einer ersten Achse y zugewandt ist, ist mit dem ersten Bezugsanschluss gekoppelt und die Elektrode 154, die einer zweiten Richtung 114 entlang der ersten Achse y zugewandt ist, ist mit dem zweiten Bezugsanschluss verbunden. Die Verschaltung der beiden äußeren Elektroden benachbarter Biegewandler kann gemäß der in Fig. 1 beschriebenen Verschaltung der Elektroden erfolgen.

Ein Anlegen einer ersten Spannung zwischen dem Signalanschluss und dem ersten Bezugsanschluss und einer zweiten Spannung zwischen dem Signalanschluss und dem zweiten Bezugsanschluss führt z. B. zu entgegengesetzten Auslenkungen benachbarter Biegewandler entlang der ersten Achse y.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel bilden die erste Elektrode und die mittlere Elektrode einen ersten Kondensator und die zweite Elektrode und die mittlere Elektrode einen zweiten Kondensator, um auf entlang der ersten Achse y einander gegenüberliegenden Biegewandlerseiten jeweils einen Kondensator zu bilden. Die Kondensatoren jedes Biegewandlers werden auf Anlegen von Spannung hin entgegengesetzt ausgelenkt, entlang der ersten Achse, je nach angelegter Spannung.

Im Folgenden werden weitere mögliche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung beschrieben:

Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe durch z. B. die Anordnung eines Biegewandlers in einer Kavität.

Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe durch • die Anordnung der Biegewandler durch eine alternierende Einspannung der Biegewandler

• durch den Versatz benachbarter Biegewandler

• durch die Berandung der Kavität durch Seitenwände, die gleichzeitig eine Potentialquerverbindung darstellen

• durch den Versatz der Kavitäten zueinander

• Anordnung der Potentialquerverbindungen im Device-Wafer neben dem Biegewandler und als Berandung der jeweiligen Kavität

Biegewandler

• Biegewandler ist ein an sich bekannter mikroelektromechanischer Biegewandler (Schall und Ultraschall) und entlang seiner Längsrichtung segmentiert

o Die Topografie der Elektroden der Biegewandler können dachartig oder kuppelförmig ausgestaltet sein, sie können kammartig ineinander greifen o in einer ersten Ausführungsform ist der Biegewandler einseitig eingespannt o in einer weiteren Ausführungsform ist der Biegewandler beidseitig eingespannt

• Biegewandler sind immer gegenüberliegend eingespannt und arbeiten im Gegentakt. Bevorzugt sind sie gleich lang

o Alternative ein kürzerer Biegewandler, der den Versatz zwischen zwei Biegewandlern ausgleicht

Kavität

• Vielzahl von Kavitäten

^• Eine Kavität umschließt jeweils einen mikromechanischen Biegewandler

^• Eine Kavität setzt sich aus der 1. und 2. Teilkavität zusammen

o 1. Teilkavität ist durch 1. Seitenwand (Potentialquerverbindung) und der Seitenfläche des Biegewandlers begrenzt, die der 1. Seitenwand (Potentialquerverbindung) gegenüber liegt.

o 2. Teilkavität ist durch 2. Seitenwand (Potentialquerverbindung) und der Seitenfläche des Biegewandlers begrenzt, die der 2. Seitenwand (Potentialquerverbindung) gegenüber liegt begrenzt

o Die 1. und 2. Teilkavität sind im Bereich des Bodens und des Deckels miteinander verbunden (über und unter dem Biegewandler) o Für den Fall eines einseitig eingespannten Biegewandlers sind die 1. und 2. Teilkavität im Bereich des freien Endes des Biegewandlers miteinander verbunden

In einer Ausführungsform weisen die Kavitäten vertikal im Boden und/oder im Deckel Öffnungen (Ein- und Auslass) auf

o Öffnungen im Boden und/oder im Deckel sind in einer Ausführung so, dass zwei benachbarte Teilkavitäten durch jeweils eine Öffnung miteinander verbunden sind. Die Teilkavitäten sind dabei in vertikaler Richtung durch die Seitenwand (Potentialquerverbindung) voneinander getrennt, o Öffnungen erstrecken sich entlang der gesamten Biegewandlerlänge o Öffnungen erstrecken sich teilweise entlang der gesamten Biegewandlerlänge

o Kontur der Öffnungen folgt in einer ersten Ausführungsform der Kontur der Kavität

o Kontur der Öffnungen ist in einer weiteren Ausführungsform von der Kontur der Kavität unabhängig

in einer alternativen Ausführungsform weisen die Kavitäten lateral im Bereich der Einspannung des beidseitig eingespannten Biegewandlers oder im Bereich der Einspannung und des freien Endes des einseitig eingespannten Biegewandlers Öffnungen auf

o Die Öffnungen sind senkrecht zur lateralen Bewegungsrichtung angeordnet o Öffnungen haben einen bevorzugt rechteckigen oder einen davon abweichenden Querschnitt

o Die Öffnungen erstrecken sich in der dritten Richtung über die gesamte Höhe des Biegewandlers oder sind kleiner

o Die Öffnungen erstrecken sich in der zweiten Richtung über die Breite der 1. oder 2. Teilkavität oder sind kleiner und sind im Bereich der Einspannung geschlossen. Auf der Seite des freien Endes des einseitig eingespannten Biegewandlers sind die Öffnungen voneinander abgetrennt o In dieser Ausführungsform der Kavität kann der Boden und der Deckel Aussparungen, zum Zwecke der Querschnittserhöhung aufweisen o Anordnung der Aussparungen

^■ Aussparungen erstrecken sich entlang der ersten Richtung

» Aussparungen sind in der zweiten Richtung im Bereich der maximalen Auslenkung des Biegebalken angeordnet Die der Seitenwand (Potentialquerverbindung) der Kavität gegenüberliegende Seite der Aussparung folgt der Kontur der Seite des maximal ausgelenkten Biegewandlers, die der Seitenwand (Potentialquerverbindung) abgewandt ist. (Fig. 4) o Aussparungen weisen einen von einer Rechteckform abweichenden Querschnitt auf

o Vorteilhaft ist, dass die Deckel- und Handlingwafer

• Die Kavität ist so gebildet, dass der elektrische Pfad im Handlingwafer unter der Kavität geführt wird.

• In einer alternativen Ausführungsform weisen der Deckel- und Handlingwafer längs zum Biegewandler angeordnete Aussparungen über die gesamte Länge der Kavität auf

o Die der Seitenwand (Potentialquerverbindung) der Kavität gegenüberliegende Seite der Aussparung folgt der Kontur der Seite des maximal ausgelenkten Biegewandlers, die der Seitenwand (Potentialquerverbindung) abgewandt ist. (Fig. 4) Sie bilden damit eine Linie 18

Seitenwand (Potentialquerverbindung)

• Kontur der Seitenwand (Potentialquerverbindung) folgt der Kontur der Biegewandler im ausgelenkten Zustand

• Höhe der Seitenwand (Potentialquerverbindung) entspricht der Höhe der Biegewandler oder ist kleiner

o Höhe der Seitenwand (Potentialquerverbindung) variiert entlang der ersten Richtung des Biegewandlers

• Dicke der Seitenwand (Potentialquerverbindung) von 1 nm bis 1000 pm, bevorzugt zwischen 500 nm und 200 pm, besonders bevorzugt zwischen 1 pm und 30 pm o Dicke der Seitenwand (Potentialquerverbindung) variiert entlang der ersten Richtung des Biegewandlers

• Seitenwand (Potentialquerverbindung) ist im Bereich des Bodens mit dem Boden verbunden

o Oder die Seitenwand (Potentialquerverbindung) ist teilweise mit dem Bo den verbunden

0 Der Abstand der nicht verbundenen Seitenwand (Potentialquerverbin- dung)bereiche variiert entlang der ersten Richtung o Abstand ist von 100 nm bis 10 mm, bevorzugt zwischen 1 mhh und 1 mm und besonders bevorzugt zwischen 25 mih und 150 mhi

• Seitenwand (Potentialquerverbindung) ist mit Deckel teilweise verbunden

o Abstand in der dritten Richtung der Teilbereiche der Seitenwand (Potentialquerverbindung), die nicht mit dem Deckel verbunden sind variiert entlang der ersten Richtung

o Abstand ist von 100 nm bis 10 mm, bevorzugt zwischen 1 mhh und 1 mm und besonders bevorzugt zwischen 25 mhi und 150 miti

• Seitenwand (Potentialquerverbindung) ist derart gestaltet, dass sie elektrisch einen gesamtheitliche Ansteuerung aller Biegewandler über zusammenfassende Einzelkontakte beispielsweise am Bauelement-Rand ermöglichen

• Seitenwand (Potentialquerverbindung) ist derart gestaltet, dass der Frequenz verlauf durch Bedämpfung (fluidisch, mechanisch, elektrisch) günstig beeinflusst werden (geringere Güte kann eingestellt werden)

^• Die Höhe der Seitenwand (Potentialquerverbindung) ergibt sich durch die Höhe der Biegewandler. Die Auswahl der Höhe der Seitenwand (Potentialquerverbindung) dient gleichzeitig auch der Einstellung der Dämpfung. (Die Potentialquerverbindung kann nicht überstrichen werden, da sie z. B. immer eine Berandung der Kavität darstellt.)

Anordnung der Kavitäten

^• Kavitäten sind in einer ersten Richtung zueinander versetzt um den Wert mindestens einer viertel Segmentierung des Biegewandlers

^• Kavitäten sind in einer zweiten Richtung zueinander versetzt um die Breite der 1. oder 2. Teilkavität

Verfahren zur Beförderung des Fluids in den Kavitäten

^• In der Ausführungsform Öffnungen im Boden und im Deckel

o In einem ersten Zeitihtervall wird ein erstes Volumen in zwei benachbarten Teilkavitäten gebildet, sodass das Fluid in Richtung dieser Teilkavitäten befördert wird. Zeitgleich wird das Volumen der Teilkavität, die dem Biegewandler gegenüber liegt komprimiert und so das darin befindliche Fluid aus dieser Teilkavität herausbefördert.

o In einem zweiten Zeitintervall wird dieses Volumen verkleinert, sodass das darin befindliche Fluid aus den benachbarten Teilkavitäten herausbefördert wird. • In der Ausführungsform Öffnungen im Bereich der Einspannungen oder im Bereich des frei schwingenden Endes

o In einem ersten Zeitintervall wird ein erstes Volumen in der ersten Teilkavität vergrößert um Fluid in die erste Teilkavität zu befördern. Zeitgleich wird das zweite Volumen der zweiten Teilkavität, die dem Biegewandler gegenüber liegt verkleinert und so das darin befindliche Fluid aus dieser Teilkavität herausbefördert.

o in einem zweiten Zeitintervall wird ein zweites Volumen in der zweiten Teilkavität vergrößert und so Fluid in diese Teilkavität befördert. Zeitgleich wird das erste Volumen der ersten Teilkavität, die dem Biegewandler gegenüber liegt verkleinert und so das darin befindliche Fluid aus dieser Teilkavität herausbefördert.

Claims

Patentansprüche

1. Mikromechanischer Schallwandler (100), umfassend eine Mehrzahl von einseitig aufgehängten Biegewandlern (3), wobei die Mehrzahl von Biegewandlern (3) zur Auslenkung (1 10, 10, 1 1 , 16) in einer Schwingungsebene (x,y) ausgebildet sind und in der Schwingungsebene entlang einer ersten Achse (y) nebeneinander angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Biegewandlern (3) sich entlang einer zweiten Achse (x), die quer zur ersten Achse ist, erstrecken und abwechselnd auf gegenüberliegenden Seiten (120i, 1202) aufgehängt sind und ineinandergreifen, wobei jeder Biegewandler (3) eine erste Elektrode (130, 1201 , 154) und eine zweite Elektrode (132, 301 , 151 ) aufweist, die entlang der ersten Achse einander gegenüber liegen, um auf Anlegen von Spannung hin zu Auslenkungen (1 10, 10, 1 1 , 16) des jeweiligen Biege andlers (3) entlang der ersten Achse zu führen, und wobei einander zugewandte Elektroden benachbarter Biegewandler (3) durch eine Querverbindung (7) miteinander elektrisch verbunden sind, die die Schwingungsebene quer zur ersten Achse quert, so dass

für erste Biegewandler (3i , 3₃, 3₅), die auf einer ersten Seite (120i) der gegenüberliegenden Seiten (120i, I2O2) aufgehängt sind, die Elektroden (132i, 132₃, 132s), die einer ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, miteinander und mit den einer der ersten Richtung (112) entgegengesetzten zweiten Richtung (1 14) zugewandten Elektroden (130₂, 1304) zweiter Biegewandler (3₂, 34), die auf einer zweiten Seite (I2O2) der gegenüberliegenden Seiten (120i, 12O2) aufgehängt sind, elektrisch verbunden sind, und

für die ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3₅) die Elektroden (130i, 130₃, 130_s), die der zweiten Richtung (1 14) entlang der ersten Achse zugewandt sind, miteinander und mit den der ersten Richtung (1 12) zugewandten Elektroden (132₂, 1324) der zweiten Biegewandler (3₂, 34) elektrisch verbunden sind.

2. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 1 , wobei die Biegewandler (3) eine entlang der zweiten Achse (x) verlaufende Flächenschwerpunktfaser (6) aufweisen; und wobei die Biegewandler (3) bezüglich der Flächenschwerpunktfaser (6) symmet^¬ risch oder asymmetrisch ausgebildet sind.

3. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei zwischen der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) jedes Biegewandlers (3) ein Spalt (134, 304, 1304, 1404) angeordnet ist und die erste Elektrode (130, 1201 , 154) an diskreten Bereichen elektrisch isoliert (12) mit der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) verbunden ist.

4. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 2 und Anspruch 3, wobei der Spalt (134, 304, 1304, 1404) entlang der ersten Achse versetzt zu der Flächenschwerpunktfaser (6) angeordnet ist.

5. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 3 oder Anspruch 4, wobei der mikromechanische Schallwandler (100) einen Signalanschluss (142) und einen Bezugsanschluss (144) aufweist und wobei die Elektroden (132i, 132₃, 132s), die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) und die Elektroden (13Ö₂, 130_A), die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Biegewandler (3₂, 34) mit dem Signalanschluss (142) gekoppelt sind, und wobei die Elektroden (130i, 130₃, 130s), die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) und die Elektroden (132₂, 132₄), die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Biegewandler (3₂, 34) mit dem Bezugsanschluss (144) gekoppelt sind.

6. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 5, wobei ein Anlegen einer Spannung zwischen dem Signalanschluss (142) und dem Bezugsanschluss (144) zu entgegengesetzten Auslenkungen (110, 10, 11 , 16) der ersten Biege- wandler (3i, 3_$, 3s) relativ zu den zweiten Biegewandlern (32, 34) entlang der ers^¬ ten Achse führt.

7. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei zwischen der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) eine mittlere Elektrode (135) angeordnet ist; wobei zwischen der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und der mittleren Elektrode (135) ein erster Spalt (134, 304, 1304, 1404) angeordnet ist und zwischen der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) und der mittleren Elektrode (135) ein zweiter Spalt (134, 304, 1304, 1404) angeordnet ist; und wobei die mittlere Elektrode (135) an der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und an der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) an diskreten Bereichen elektrisch isoliert (12) fixiert ist.

8. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 7, wobei der mikromechanische Schallwandler (100) einen Signalanschluss (142), einen ersten Bezugsanschluss (144) und einen zweiten Bezugsanschluss (144) aufweist und wobei die mittlere Elektrode (135) mit dem Signalanschluss (142) gekoppelt ist; wobei die Elektroden (132i, 132₃, 132₅), die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) und die Elektroden (130₂, 13O4), die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Biegewandler (3₂, 3₄) mit dem ersten Bezugsanschluss (144) gekoppelt sind, und wobei die Elektroden (130i, 130₃, 130s), die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) und die Elektroden (132₂, 132₄), die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Biegewandler (3₂, 34) mit dem zweiten Bezugsanschluss (144) verbunden sind.

9. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 7 oder Anspruch 8, wobei ein Anlegen einer ersten Spannung zwischen dem Signalanschluss (142) und dem ersten Bezugsanschluss (144) und einer zweiten Spannung zwischen dem Signaianschluss (142) und dem zweiten Bezugsanschluss (144) zu entgegengesetzten Auslenkungen (110, 10, 1 1 , 16) der ersten Biegewandler (3i, 33, 3s) relativ zu den zweiten Biegewandlern (3₂, 3₄) entlang der ersten Achse führt.

10. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Biegewandler (3) in einer Projektion entlang der ersten Achse (y) zu mehr als 15 Flächenprozent, 35 Flächenprozent, 50 Flächenprozent, 70 Flächenprozent oder 85 Flächenprozent zwischen Aufhängorten der ersten und zweiten Biegewandler überlappen.

11. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Biegewandler (3) in einer Projektion entlang der ersten Achse (y) zu maximal 50 Flächenprozent, 60 Flächenprozent, 70 Flächenprozent oder 85 Flächenprozent zwischen Aufhängorten der ersten und zweiten Biegewandler überlappen.

12. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei einander entlang der ersten Achse zugewandte Biegewandlerseiten (170, 172) der Biegewandler (3) Vorsprünge (162) und Vertiefungen (160) aufweisen, die entlang der zweiten Achse zueinander so ausgerichtet sind, dass sich bei entgegengesetzter Auslenkung (110, 10, 11 , 16) der benachbarten Biegewandler (3) Vorsprünge (162) einer ersten Biegewandlerseite (170) der einander zugewandten Biegewandlerseiten (170, 172) auf Vertiefungen (160) einer zweiten Biegewandlerseite (172) der einander zugewandten Biegewandlerseiten (170, 172) zubewegen oder davon weg, und sich Vertiefungen (160) der ersten Biegewandlerseite (170) auf Vorsprünge (162) der zweiten Biegewandlerseite (172) der einander zugewandten Biegewandlerseiten (170, 172) zu bewegen oder davon weg.

13. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Biegewandler (3) in einem Raum angeordnet sind, der parallel zur Schwingungsebene durch ein erstes (180) und ein zweites (182) Substrat begrenzt ist, und den Raum entlang der ersten Richtung (112) in Kavitäten (150) unterteilen, die zwischen benachbarten Biegewandlern (3) angeordnet sind.

14. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 13, wobei jede Kavität (150) über eine oder mehrere Öffnungen (19a, 19b) mit einer Umgebung fluidisch gekoppelt ist.

15. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 14, wobei die eine oder mehreren Öffnungen (19a, 19b), über die für jeden Biegewandler (3) die an den einander entlang der ersten Achse voneinander abgewandten Biegewandlerseiten des jeweiligen Biegewandlers (3) angrenzenden Kavitäten (150) mit der Umgebung fluidisch gekoppelt sind, auf einander abgewandten Seiten des Raums an geordnet sind.

16. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 15, wobei die eine oder mehreren Öffnungen (19a, 19b), über die die Kavitäten (150) mit der Umgebung fluidisch gekoppelt sind, quer oder lateral durch das erste (180) und/oder zweite (182) Substrat verlaufen.

17. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 16, wobei die Kavitäten (150) entlang der ersten Achse jeweils durch eine der Querverbindungen (7) in eine erste Teilkavität (26) und eine zweite Teilkavität (27) unterteilt sind.

18. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 17, wobei die jeweils eine Querverbindung (7) zwischen der ersten Teilkavität (26) und der zweiten Teilkavität (27) eine fluidische Blockade von zwischen 5 und 95 Flächenprozent bildet und die Auslenkung (110, 10, 11 , 16) der Biegewandler (3), die zu der Querverbindung (7) benachbart sind, beschränkt.

19. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 18, wobei die erste Teilkavität (26) und die zweite Teilkavität (27) durch die Querverbindung (7) voneinander getrennt sind und durch jeweils zumindest eine Öffnung (19a, 19b) in dem ersten Substrat und/oder in dem zweiten Substrat miteinander fluidisch verbunden sind oder die zwei Teilkavitäten sich eine gemeinsame Öffnung (19a, 19b) in dem ersten Substrat 180 oder in dem zweiten Substrat 182 teilen oder die zwei Teilkavitäten über eine abgesenkte Querverbindung (7) verbunden sind.

20. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 13 bis 19, wobei eine Kontur der zumindest einen Öffnung (19a, 19b) in dem ersten Substrat (180) und/oder in dem zweiten Substrat (182) der ersten Teilkavität (26) und/oder der zweiten Teilkavität (27) einer Form einer der jeweiligen Öffnung (19a, 19b) zugewandten Biegewandlerseite zumindest teilweise folgt.

21. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei die Querverbindungen (7) einer Kontur der Biegewandler (3) bei maximaler Auslenkung (110, 10, 11 , 16) folgen.

22. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 21 , wobei eine erste Ausdehnung der Querverbindungen (7) maximal einer Ausdehnung der Biegewandler (3) entlang einer dritten Achse (z), senkrecht zu der Schwingungsebene, entspricht und/oder wobei die erste Ausdehnung der Querverbindungen (7) entlang der zweiten Achse variiert.

23. Mikromechanische Schallwandler gemäß einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei es sich bei den Biegewandlern (3) um elektrostatische, piezoelektrische oder thermomechanische Biegewandler (3) handelt.

24. Mikromechanischer Schallwandler (100), umfassend eine Mehrzahl von aufgehängten Biegewandlern (3), wobei die Mehrzahl von Biegewandlern (3) zur Auslenkung (1 10, 10, 11 , 16) in einer Schwingungsebene ausgebildet sind und in der Schwingungsebene entlang einer ersten Achse (y) nebeneinander angeordnet sind und wobei die Mehrzahl von Biegewandlern (3) sich entlang einer zweiten Achse (x), die quer zur ersten Achse ist, erstrecken, wobei die Biegewandler (3) von einem Signal an einem Signalanschluss (142) so ausgelenkt werden, dass zueinander benachbarte Biegewandler (3) in entgegengesetzte Richtung entlang der ersten Achse ausgelenkt werden, wobei einander zugewandte Biegewandlerseiten (170, 172) der zueinander benachbarten Biegewandler (3) Vertiefungen (160) und Vorsprünge (162) aufweisen, die entlang der zweiten Achse zueinander so ausgerichtet sind, dass sich bei entgegengesetzter Auslenkung (110, 10, 11 , 16) der zueinander benachbarten Bie gewandler (3) Vorsprünge (162) einer ersten Biegewandlerseite (170) der einander zu gewandte Biegewandlerseiten (170, 172) auf Vertiefungen (160) einer zweiten Biegewandlerseite (172) der einander zugewandte Biegewandlerseiten (170, 172) zubewegen oder davon weg, und sich Vertiefungen (160) der ersten Biegewand- lerseite (170) auf Vorsprünge (162) der zweiten Biegewandlerseite (172) der einander zugewandte Biegewandlerseiten (170, 172) zu bewegen oder davon weg.

25. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 24, wobei die Biegewandler (3) in einem Raum angeordnet sind, der parallel zur Schwingungsebene durch ein erstes und ein zweites Substrat begrenzt ist, und den Raum entlang der ersten Richtung (1 12) in Kavitäten (150) unterteilen, die zwischen benachbarten Biegewandlern (3) angeordnet sind.

26. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß dem Anspruch 25, wobei jede Kavität (150) über eine oder mehrere Öffnungen (19a, 19b) mit einer Umgebung fluidisch gekoppelt ist.

27. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 26, wobei die eine oder mehreren Öffnungen (19a, 19b), über die für jeden Biegewandler (3) die an den einander entlang der ersten Achse voneinander abgewandten Biegewandlerseiten des jeweiligen Biegewandlers (3) angrenzenden Kavitäten (150) mit der Umgebung fluidisch gekoppelt sind, auf einander abgewandten Seiten des Raums angeordnet sind.

28. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 25 bis 27, wobei die eine oder mehreren Öffnungen (19a, 19b), über die die Kavitäten (150) mit der Umgebung fluidisch gekoppelt sind, quer oder lateral durch das erste und/oder zweite Substrat verlaufen.

29. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 24 bis 28, wobei die Biegewandler (3) einseitig oder beidseitig aufgehängt sind.

30. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 24 bis 29, wobei die Biegewandler (3) abwechselnd einseitig auf gegenüberliegenden Seiten (120i, 12O₂) aufgehängt sind und ineinandergreifen, wobei die Biegewandler (3) in einer Projektion entlang der ersten Achse (y) zu mehr als 15 Flächenprozent, 35 Flächenprozent, 50 Flächenprozent, 70 Flächenprozent oder 85 Flächenprozent zwischen Aufhängorten der ersten und zweiten Biegewandler (3₂, 34) überlappen.

31. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 24 bis 30, wobei die Biegewandler (3) in einer Projektion entlang der ersten Achse (y) zu maximal 50 Flächenprozent, 60 Flächenprozent, 70 Flächenprozent oder 85 Flächenprozent zwischen Aufhängorten der ersten und zweiten Biegewandler überlappen.

32. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 24 bis 31 , wobei die Biegewandler (3) eine entlang der zweiten Achse (x) verlaufende Flächenschwerpunktfaser (6) aufweisen; und wobei die Biegewandler (3) bezüglich der Flächenschwerpunktfaser (6) symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sind.

33. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 24 bis 32, wobei es sich bei den Biegewandlern (3) um elektrostatische, piezoelektrische 0- der thermomechanische Biegewandler (3) handelt. 34 Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 24 bis 33, wobei die Biegewandler (3) eine erste Elektrode (130, 1201 , 154) und eine zweite Elektrode aufweisen, die entlang der ersten Achse einander gegenüber liegen, um auf Anlegen von Spannung hin zu Auslenkungen (110, 10, 11 , 16) des jeweiligen Biegewandlers (3) entlang der ersten Achse zu führen, und wobei einander zugewandte Elektroden benachbarter Biegewandler (3) durch eine Querverbindung (7) miteinander elektrisch verbunden sind, die die Schwingungsebene quer zur ersten Achse quert, so dass

für erste Biegewandler (3i, 3₃, 3s), die auf einer ersten Seite (120i) der gegenüberliegenden Seiten (120i, I2O2) aufgehängt sind, die Elektroden (132), die einer ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, miteinander und mit den einer der ersten Richtung (112) entgegengesetzten zweiten Richtung _,(114) zugewandten Elektroden zweiter Biegewandler (3₂,

34), die auf einer zweiten Seite (I2O2) der gegenüberliegenden Seiten (120i, I2O2) aufgehängt sind, elektrisch verbunden sind, und für die ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) die Elektroden, die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, miteinander und mit den der ersten Richtung (112) zugewandten Elektroden der zweiten Biegewandler (3₂, 6₄) elektrisch verbunden sind.

35. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 34, wobei zwischen der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) jedes Biegewandlers (3) ein Spalt (134, 304, 1304, 1404) angeordnet ist und die erste Elektrode (130, 1201 , 154) an diskreten Bereichen elektrisch isoliert (12) mit der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) verbunden ist und wobei der Spalt (134, 304, 1304, 1404) entlang der ersten Achse versetzt zu der Flächenschwerpunktfaser (6) angeordnet ist.

36. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 35, wobei der mikromechanische Schallwandler (100) einen Signalanschluss (142) und einen Bezugsanschluss (144) aufweist und wobei die Elektroden, die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) und die Elektroden, die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Biegewandler (3₂, 3 ) mit dem Signalanschluss (142) gekoppelt sind, und wobei die Elektroden, die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) und die Elektroden, die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Biegewandler (3₂, 3₄) mit dem Bezugsanschluss (144) gekoppelt sind, und wobei ein Anlegen einer Spannung zwischen dem Signalanschluss (142) und dem Bezugsanschluss (144) zu entgegengesetzten Auslenkungen (110, 10, 11 , 16) der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) relativ zu den zweiten Biegewandlern (3₂, 3₄) entlang der ersten Achse führt.

37. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 34, wobei zwischen der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) eine mittlere Elektrode (135) angeordnet ist; wobei zwischen der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und der mittleren Elektrode (135) ein erster Spalt (134, 304, 1304, 1404) angeordnet ist und zwischen der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) und der mittleren Elektrode (135) ein zweiter Spalt (134, 304, 1304, 1404) angeordnet ist; und wobei die mittlere Elektrode (135) an der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und an der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) an diskreten Bereichen elektrisch isoliert (12) fixiert ist.

38. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 37, wobei der mikromechanische Schallwandler (100) einen Signalanschluss (142), einen ersten Bezugsanschluss (144) und einen zweiten Bezugsanschluss (144) aufweist und wobei die mittlere Elektrode (135) mit dem Signalanschluss (142) gekoppelt ist; wobei die Elektroden, die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3₅) und die Elektroden, die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Biegewandler (3₂, 3₄) mit dem ersten Bezugsanschluss (144) gekoppelt sind, und wobei die Elektroden, die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3₅) und die Elektroden, die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Bie- gewandler (3₂, 3 mit dem zweiten Bezugsanschluss (144) verbunden sind, und wobei ein Anlegen einer ersten Spannung zwischen dem Signalanschluss (142) und dem ersten Bezugsanschluss (144) und einer zweiten Spannung zwischen dem Signalanschluss (142) und dem zweiten Bezugsanschluss (144) zu entgegengesetzten Auslenkungen (110, 10, 11 , 16) der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) relativ zu den zweiten Biegewandlern (3₂, 3 entlang der ersten Achse führt.

39. Mikromechanischer Schallwandler (100), umfassend eine Mehrzahl von aufgehängten Biegewandlern (3), wobei die Mehrzahl von Biegewandlern (3) zur Auslenkung (110, 10, 11 , 16) in einer Schwingungsebene ausgebildet sind und in der Schwingungsebene entlang einer ersten Achse (y) nebeneinander angeordnet sind und wobei die Mehrzahl von Biegewandlern (3) sich entlang einer zweiten Achse (x), die quer zur ersten Achse ist, erstrecken, wobei die Biegewandler (3) von einem Signal an einem Signalanschluss (142) so ausgelenkt werden, dass zueinander benachbarte Biegewandler (3) in entgegengesetzte Richtung entlang der ersten Achse ausgelenkt werden, wobei die Biegewandler (3) in einem Raum angeordnet sind, der parallel zur Schwingungsebene durch ein erstes und ein zweites Substrat begrenzt ist, und den Raum entlang einer ersten Richtung (1 12) der ersten Achse in Kavitäten (150) unterteilen, die zwischen benachbarten Biegewandlern (3) angeordnet sind, wobei die Kavitäten (150) entlang der ersten Richtung (112) abwechselnd durch erste Kanäle bildende erste Ausnehmungen in dem ersten und/oder in dem zweiten Substrat und zweite Kanäle bildende zweite Ausnehmungen in dem ersten und/oder in dem zweiten Substrat erweitert sind, wobei die ersten und zweiten Kanäle entlang der zweiten Achse zur fluidischen Kopplung des Raums mit der Umgebung in entgegengesetzte Richtungen verlaufen.

40. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 39, wobei die in der Schwingungsebene entlang der ersten Achse (y) nebeneinander angeordneten Biegewandler (3) ein Biegewandlermodul bilden, und wobei entlang der zweiten Achse (x) mehrere Biegewandlermodule nebeneinander angeordnet sind, und wobei die entlang der zweiten Achse (x) nebeneinander angeordneten Biegewandlermodule über die ersten und zweiten Kanäle miteinander verbunden sind.

41. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 39 oder Anspruch 40, wobei jede Kavität (150) zumindest eine Öffnung aufweist, die quer durch das erste und/oder zweite Substrat verläuft und über die die Kavitäten (150) mit der Umgebung fluidisch gekoppelt sind.

42. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 41 , wobei die zumindest eine Öffnung über den ersten Kanal und oder über den zweiten Kanal mit einer Kavität (150) gekoppelt ist.

43. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 39 bis 42, wobei die Biegewandler (3) einseitig oder beidseitig aufgehängt sind.

44. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 39 bis 43, wobei die Biegewandler (3) abwechselnd einseitig auf gegenüberliegenden Seiten (120i, 12O2) aufgehängt sind und ineinanderg reifen, wobei die Biegewandler (3) in einer Projektion entlang der ersten Achse (y) zu mehr als 15 Flächenprozent, 35 Flächenprozent, 50 Flächenprozent, 70 Flächenprozent oder 85 Flächenprozent zwischen Aufhängorten der ersten und zweiten Biegewandler (32, 84) überlappen.

45. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Biegewandler (3) in einer Projektion entlang der ersten Achse (y) zu maximal 50 Flächenprozent, 60 Flächenprozent, 70 Flächenprozent oder 85 Flächenprozent zwischen Aufhängorten der ersten und zweiten Biegewandler überlappen.

46. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 39 bis 45, wobei die Biegewandler (3) eine entlang der zweiten Achse (x) verlaufende Flächenschwerpunktfaser (6) aufweisen; und wobei die Biegewandler (3) bezüglich der Flächenschwerpunktfaser (6) symmetrisch oder asymmetrisch ausgebildet sind.

47. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 39 bis 46, wobei es sich bei den Biegewandlern (3) um elektrostatische, piezoelektrische 0- der thermomechanische Biegewandler (3) handelt.

48. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß einem der Ansprüche 39 bis 47, wobei die Biegewandler (3) eine erste Elektrode (130, 1201 , 154) und eine zweite Elektrode aufweisen, die entlang der ersten Achse einander gegenüber liegen, um auf Anlegen von Spannung hin zu Auslenkungen (110, 10, 11 , 16) des jeweiligen Biegewandlers (3) entlang der ersten Achse zu führen, und wobei einander zugewandte Elektroden benachbarter Biegewandler (3) durch eine Querverbindung (7) miteinander elektrisch verbunden sind, die die Schwingungsebene quer zur ersten Achse quert, so dass

für erste Biegewandler (3i, 3₃, 3₅), die auf einer ersten Seite (120i) der gegenüberliegenden Seiten (120i, 12O2) aufgehängt sind, die Elektroden, die einer ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, miteinander und mit den einer der ersten Richtung (112) entgegengesetzten zweiten Richtung (114) zügewändten Elektroden zweiter Biegewandler (3₂, 34), die auf einer zweiten Seite (I2O2) der gegenüberliegenden Seiten (120i, 120 ) aufgehängt sind, elektrisch verbunden sind, und für die ersten Biegewandler (3i, 3s, 3s) die Elektroden, die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, miteinander und mit den der ersten Richtung (112) zugewandten Elektroden der zweiten Biegewandler (82, 3 ) elektrisch verbunden sind.

49. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 48, wobei zwischen der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) jedes Biegewandlers (3) ein Spalt (134, 304, 1304, 1404) angeordnet ist und die erste Elektrode (130, 1201 , 154) an diskreten Bereichen elektrisch isoliert (12) mit der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) verbunden ist und wobei der Spalt (134, 304, 1304, 1404) entlang der ersten Achse versetzt zu der Flächenschwerpunktfaser (6) angeordnet ist.

50. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 49, wobei der mikromechanische Schallwandler (100) einen Signalanschluss (142) und einen Bezugsanschluss (144) aufweist und wobei die Elektroden, die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) und die Elektroden, die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Biegewandler (3₂, 3^ mit dem Signalanschluss (142) gekoppelt sind, und wobei die Elektroden, die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) und die Elektroden, die der ersten Richtung (1 12) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Biegewandler (3₂, 34) mit dem Bezugsanschluss (144) gekoppelt sind, und wobei ein Anlegen einer Spannung zwischen dem Signalanschluss (142) und dem Bezugsanschluss (144) zu entgegengesetzten Auslenkungen (110, 10, 11 , 16) der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) relativ zu den zweiten Biegewandlern (3₂, 34) entlang der ersten Achse führt.

51. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 48, wobei zwischen der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) eine mittlere Elektrode (135) angeordnet ist; wobei zwischen der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und der mittleren Elektrode (135) ein erster Spalt (134, 304, 1304, 1404) angeordnet ist und zwischen der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) und der mittleren Elektrode (135) ein zweiter Spalt (134, 304, 1304, 1404) angeordnet ist; und wobei die mittlere Elektrode (135) an der ersten Elektrode (130, 1201 , 154) und an der zweiten Elektrode (132, 301 , 151) an diskreten Bereichen elektrisch isoliert (12) fixiert ist.

52. Mikromechanischer Schallwandler (100) gemäß Anspruch 51 , wobei der mikromechanische Schallwandler (100) einen Signalanschluss (142), einen ersten Bezugsanschluss (144) und einen zweiten Bezugsanschluss (144) aufweist und wobei die mittlere Elektrode (135) mit dem Signalanschluss (142) gekoppelt ist; wobei die Elektroden, die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) und die Elektroden, die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Biegewandler (3₂, 3₄) mit dem ersten Bezugsanschluss (144) gekoppelt sind, und wobei die Elektroden, die der zweiten Richtung (114) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3s) und die Elektroden, die der ersten Richtung (112) entlang der ersten Achse zugewandt sind, der zweiten Bie- gewandler (3₂, 34) mit dem zweiten Bezugsanschluss (144) verbunden sind, und wobei ein Anlegen einer ersten Spannung zwischen dem Signalanschluss (142) und dem ersten Bezugsanschluss (144) und einer zweiten Spannung zwischen dem Signalanschluss (142) und dem zweiten Bezugsanschluss (144) zu entgegengesetzten Auslenkungen (1 10, 10, 1 1 , 16) der ersten Biegewandler (3i, 3₃, 3₅) relativ zu den zweiten Biegewandlern (3₂, 3₄) entlang der ersten Achse führt.