KR102645268B1 - Mems 어셈블리 - Google Patents

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마르크 퓨엘드너
베른트 골러
울리히 크룸베인
게르하르트 로닌게르
지오르다노 토솔리니
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Abstract

MEMS 어셈블리는 내부 용적(V)을 갖는 하우징을 포함하고, 하우징은 내부 용적(V)에 대한 사운드 개구, 하우징 내에서 사운드 개구에 인접한 MEMS 부품, 및 내부 용적(V)에 대면하는 하우징의 표면 구역에 적어도 국지적으로 배열되는 층 요소를 갖고, 층 요소는 층 요소에 인접한 하우징의 하우징 재료보다 낮은 열전도율 및 높은 열용량을 갖는 층 재료를 포함한다.

Description

MEMS 어셈블리{MEMS ASSEMBLY}
본원은 2018년 3월 1일자로 출원된 독일 출원 제102018203094.4호의 이익을 주장하며, 해당 출원은 이로써 본 명세서에 참조로 포함된다.
예시적인 실시형태들은 마이크로 전자기계 시스템(micro electromechanical system; MEMS) 어셈블리 또는 MEMS 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 예시적인 실시형태들은 다층 하우징 구조를 갖는, 예컨대 MEMS 마이크로폰과 같은 MEMS 사운드 트랜스듀서 형태의 MEMS 어셈블리에 관한 것이다. 현재, 하우징 구조는, MEMS 어셈블리의 주변에 있어서의 동적 온도 또는 열적 변동으로 인한 MEMS 어셈블리의 내부 용적으로의 열적 변화의 진입을 적어도 감소시키도록 구성된다. 예시적인 실시형태들에 따르면, MEMS 어셈블리의 하우징 배열체는 열적 저역 필터 배열체로서 구성된다.
MEMS 어셈블리는 일반적으로, 하우징으로 둘러싸인, 기판 상에 배열되는 전자 부품, 예컨대 MEMS 부품을 포함한다. 하우징은, 예컨대 먼지, 흙, 수분 등과 같은 외부의 환경적인 영향에 대하여 MEMS 어셈블리를 보호하기 위한 것이다. 일부 하우징(패키지)은 또한, MEMS 어셈블리를 외부의 전자기 복사(electromagnetic radiation)에 대하여 차폐하기 위해 제공되고, 이러한 목적으로 금속 하우징이 사용되곤 한다.
센서 용례의 경우, 예컨대 MEMS 마이크로폰 용례의 경우, 현재 이용 가능한 MEMS 마이크로폰의 고감도 때문에, 온도 변화에 관하여 MEMS 어셈블리의 안정적인 작동은 필수적이다. 이와 관련하여, 경우에 따라, 즉, 특히 마이크로폰 용례에서는, 예컨대 20㎐보다 큰 주파수를 갖는 MEMS 마이크로폰에서의 급격한 온도 변화가 중요한 의미를 갖는데, 그 이유는 이러한 "급격한" 온도 변화가 음향적으로 관련된 신호, 즉 센서 출력 신호 내의 방해 신호 부분들을 생성할 수 있기 때문이다. 이 경우, 급격한 온도 변화가 센서 또는 MEMS 어셈블리 외부에서 발생되는지, 아니면 센서 어셈블리 하우징 또는 센서 패키지의 일부 부위에서 발생되는지의 여부는 중요하지 않다.
이러한 맥락에서, 예컨대 소위 스마트폰과 같은 모바일 디바이스에 있어서, MEMS 마이크로폰 어셈블리는 모바일 디바이스의 하우징 내부에 배열되고, MEMS 마이크로폰 어셈블리는, 또한 상대적으로 모바일 디바이스의, 예컨대 트랜시버 어셈블리와 같은 전력 어셈블리 및 연관된 안테나 구조체 근방에 배열될 수도 있다는 점에 주목한다. GSM 모바일 무선 표준이, 예를 들어, 대략 217㎐의 반복 주파수를 갖는 펄스형 출력 신호를 갖기 때문에, GSM 모바일 무선 표준의 패킷 반복 주파수에 대응하는 열적 변동은 상응하는 송신용 및/또는 수신용 어셈블리에 의해 MEMS 마이크로폰 어셈블리 외부에서 발생될 수 있다. 이러한 온도 변동은 MEMS 부품의 하우징에 결부될 수 있으며, MEMS 부품에 의해 제공되는 출력 신호에 영향을 줄 수 있다. 결과로서의 신호 대 잡음비(SNR)는 결과적으로 감소될 수 있다.
센서 분야에서는, 예컨대 음향 신호 또는 압력 변화와 같은 원하는 측정 변수를 충분히 높은 정확도로 검출하는, 예컨대 MEMS 마이크로폰 또는 MEMS 압력 센서와 같은 MEMS 센서에 대한 끊임없는 요구가 있기 때문에, 한 가지 요건은 MEMS 어셈블리 또는 MEMS 센서에 대한 온도 변동의 영향을 감소시키는 데 있다.
이러한 요구는 본 독립 특허 청구항들의 청구 대상에 의해 충족될 수 있다. 본 개념의 개량은 종속 청구항들에서 정의된다.
MEMS 어셈블리는 내부 용적(V)을 갖는 하우징을 포함하고, 하우징은 내부 용적(V)에 대한 사운드 개구를 갖는다. MEMS 어셈블리는 하우징 내에서 사운드 개구에 인접한 MEMS 부품, 및 내부 용적(V)에 대면하는 하우징의 표면 구역에 적어도 국지적으로 배열되는 층 요소를 또한 포함한다. 층 요소는 층 요소에 인접한 하우징의 하우징 재료보다 낮은 열전도율 및 선택적으로 높은 열용량을 갖는 층 재료를 포함한다.
예시적인 실시형태들에 따르면, MEMS 어셈블리의 내부 용적(V) 내로의 하우징을 통한 동적 전열(heat transmission) 또는 동적 열전달(heat transfer)은 하우징이 층 요소의 배열에 의해 변경됨으로써 적어도 감소될 수 있다. 결과적으로, MEMS 어셈블리 외부의 급격한 온도 변화에 관한 MEMS 부품의 감도가 감소될 수 있다. 이와 관련하여, 예시적인 실시형태들에 따르면, 층 재료를 포함하는 부가적인 층 또는 층 요소가 내부 용적(V)에 대면하는 하우징의 표면 구역(즉, 내부면)에서 적어도 지배적인 열 수송체 또는 발열체로서 작용하는 그러한 부분들에 배열된다. 부가적인 층 재료는 예를 들어 그 자체로 또는 하우징의 추가의, 예컨대 금속성의 재료와 조합하여, 한편으로는 MEMS 어셈블리(100) 주변에서의 느린 온도 변화가 하우징을 통과할 수 있게 하되, 다른 한편으로는 급격한 온도 변화를 평균화하거나 또는 걸러내는, 즉 효과적으로 차단할 수 있는 열적 필터 배열체로서 작용하도록 설계된다.
결과적으로, MEMS 어셈블리(100)에 대하여 외부에 배열되는 추가적인 어셈블리 또는 전력 어셈블리로부터의 "열적 누화(thermal crosstalk)"("공존 간섭(coexistence interference)"이라고도 함)는 특히 상대적으로 급격한 온도 변화에 대한 열적 필터 배열체로서의 하우징의 특정한 변경에 의해 매우 효과적으로 감소될 수 있다.
아래에서는 장치 및/또는 방법의 예시적인 실시형태들을 첨부된 도표 및 도면을 참조하여 예로서 보다 상세하게 설명한다:
도 1은 예시적인 일 실시형태에 따른, 예를 들어 멤브레인(membrane)-기반의 MEMS 사운드 트랜스듀서 또는 MEMS 마이크로폰 및 그것에 전기적으로 결합되는 회로 디바이스(예컨대, 특정 용도형 집적 회로(application specific integrated circuit; ASIC))를 포함하는 MEMS 어셈블리의 단면도의 기본적인 예시를 도시하고;
도 2는 예시적인 일 실시형태에 따른, MEMS 어셈블리의 하우징에서 층 요소에 대한 몇 가지 관련 재료의 예시적인, 표로 나타낸 개요를 도시한다.
아래에서 도면을 참조하여 예시적인 실시형태들을 특히 더 상세하게 설명하기에 앞서, 동일한, 기능적으로 동일한 또는 동일하게 작용하는 상이한 도면들에서의 요소들, 대상들, 기능 블럭들 및/또는 방법 단계들에는 동일한 참조 부호가 부여되고, 그에 따라 상이한 예시적인 실시형태들에서 제시되는 상기 요소들, 대상들, 기능 블럭들 및/또는 방법 단계들의 설명은 상호간에 교환 가능하거나 또는 서로에 대하여 적용될 수 있다는 점에 주목한다.
이제, 몇몇 예시적인 실시형태가 예시되는 첨부 도면을 참조하여 다양한 예시적인 실시형태들을 보다 구체적으로 설명할 것이다. 도면에서, 선, 층 및/또는 구역의 두께는 설명의 목적상 실척이 아닌 방식으로 예시될 수 있다.
이하에서는, MEMS 부품(110) 및 그것에 전기적으로 결합되는 선택적인 회로 디바이스(120)(예컨대, ASIC)를 포함하는 MEMS 어셈블리(100)가 단면도의 기본적인 예시 형태의 도 1을 참조하여 설명될 것이다. 도 1에 예시된 바와 같이, MEMS 부품(110)은 내부 용적(V)을 갖는 하우징(130) 내에 배열될 수 있으며, 하우징(130)은 내부 용적(V)에 대한, 예를 들어 액세스 또는 사운드 개구(132)를 갖는다. MEMS 부품(110)은 하우징(130) 내에, 예를 들어 사운드 개구(132)에 인접하여 배열된다. 그리고, 하우징(130)은, 예를 들어 기판(134), 및 적어도 국지적으로 전기 전도성을 갖도록 구성될 수 있는 덮개 요소(136)를 포함할 수 있고, 층 요소(138)는 덮개 요소(136)의 내부면 구역(136-1)에 적어도 국지적으로 배열될 수 있다. 부가적으로 또는 선택적으로, 층 요소(138)는 기판(134)의 내부면 구역(134-1)에 적어도 국지적으로 배열될 수 있다.
MEMS 부품(110)은, 예를 들어 MEMS 사운드 트랜스듀서로서 구성될 수 있다. 그러나, 하기의 설명은 하우징 내에 수용되는 임의의 MEMS 부품, 예컨대 압력 센서 등에도 균등하게 적용 가능하다는 점에 주목한다.
MEMS 사운드 트랜스듀서로서의 예시적인 일 배열체에 있어서, MEMS 부품(110)은 내부 용적(V)을 전방 용적(V1) 및 후방 용적(V2)으로 세분할 수 있는데, 전방 용적(V1)은 사운드 개구(132)와 MEMS 사운드 트랜스듀서(110) 사이의 구역에 위치되고, 후방 용적(V2)은 하우징(130)의 내부 용적에서 MEMS 사운드 트랜스듀서(110)의 전방 용적(V1)과 반대측에 위치된다. 그리고, 하우징(130)은 내부 용적(V)에 대면하는 하우징(130)의 표면 구역(136-1), 즉, 예를 들어 덮개 요소(136)의 내부면(136-1)에 적어도 국지적으로 배열되는 층 요소(138)를 또한 포함한다. 층 요소(138)는, 예를 들어 MEMS 어셈블리(100)의 내부 용적(V) 내로의 동적 열전달을 적어도 국지적으로 감소 또는 방지하도록 구성된다. 층 요소(138)는 내부 용적(V)에 대면하는 표면 구역(138-1) 및 하우징(130)에 대면하는 표면 구역(138-2)을 갖는다. 층 요소(138)는 또한, 하우징(130)의 일부를 형성할 수도 있다.
그리고, 층 요소(138)는, 예컨대 층 요소(138)에 인접한 하우징(130)의 하우징 재료보다 낮은 열전도율 및 선택적으로 높은 열용량 또는 열질량을 갖는 층 재료를 포함한다.
일반적으로, 본체의 열용량(CTherm)은 본체에 공급되는 열(ΔQ) 대 그에 의해 유발되는 온도 변화(ΔT)의 비율로서 하기 식에 따라 정의된다.
열전도율(열전도 계수라고도 함)은 열전도로 인한 재료를 통한 열 흐름을 결정하는 재료 속성이다. 재료가 열을 얼마나 잘 전도하는지 그리고 재료가 열 절연에 얼마나 적합한지를 열전도율로부터 추론할 수 있다. 열전도율은 다음과 같이 특정될 수 있다.
여기서, 는 열 흐름이고, A는 열 흐름이 통과하는 층 요소(138)의 단면적이고, l은 층 요소(138)의 두께이고, λ는 층 요소(138)의 비열전도율이고, ΔT는 두께(l)를 갖는 층 요소(138)의 가장자리 면들(138-1, 138-2) 사이의 온도차이다.
열전도율 및 열용량에 대한 상기 정의 또는 명세는 단지 층 요소(138)의 이들 물리적 속성의 예시적인 설명으로만 상정되어야 한다.
도 1에서 예로서 도시된 바와 같이, 층 요소(138)는 내부 용적에 대면하는 덮개 요소(136)의 실질적으로 전체 표면 구역(136-1)에 배열된다. 예시적인 실시형태들에 따르면, 층 요소(138)는 또한, 내부 용적에 대면하는 덮개 요소(136)의 표면 구역(136-1)에서 군데군데 또는 국지적으로만, 즉 지배적인 전열 구역 또는 발열 구역으로서 작용하는 하나의 그러한 구역 또는 복수의 그러한 구역에 배열될 수도 있다. 예로서, 덮개 요소(136) 전체가 지배적인 전열 요소로 상정될 수 있으면, 층 요소(138)도 마찬가지로 실질적으로 덮개 요소(136)의 내부면 구역(136-1) 전체에 배열될 수 있거나, 또는 덮개 요소(136)의 내부면 구역을 덮을 수 있다. 선택적으로, 층 요소(138)는 또한, 도 1에는 명시적으로 예시되어 있지 않지만, 예를 들어 내부 용적에 대면하는 기판(134)의 표면 구역(134-1)에 배열될 수도 있다.
그리고, 층 요소(138)의 층 재료는 전도성 덮개 요소(136)의 덮개 재료의 열전도율보다 적어도 5배, 10배, 20배 또는 100배 낮은 열전도율을 갖도록 선택될 수 있으며, 층 요소(138)의 층 재료는 또한 층 요소(138)에 인접한 덮개 요소(136)의 하우징 재료의 열용량보다 적어도 5배, 10배, 20배 또는 100배 높은 열용량을 갖도록 선택될 수 있다.
그리고, 층 요소(138), 또는 층 요소(138) 및 이 층 요소에 인접한 덮개 요소(136)를 포함하는 층 시퀀스(layer sequence)는, 변화 차단 주파수(fcut-off)가 200㎐, 100㎐, 50㎐ 또는 20㎐ 이하인 예컨대 온도 변동 또는 열적 변동과 같은 온도 변화에 대한, 예를 들어 열적 필터 요소 또는 열적 저역 필터 배열체로서 구성된다. 따라서, 차단 주파수(fcut-off)는 온도 변화의 주파수 값이며, 이는, 초과시에, MEMS 어셈블리(100)의 내부 용적(V)에서 하우징 또는 패키지(130)를 통한 동적 열전달이 특정값, 예컨대 층 요소가 없는 비교 상황에 대하여 적어도 25%, 50%, 75% 또는 90%만큼 하회한다는 것을 의미한다.
따라서, 층 요소(138), 또는 층 요소(138) 및 이 층 요소에 인접한 덮개 요소(136)를 포함하는 층 시퀀스를 포함하는 열적 저역 필터 배열체는, 예컨대 적어도 10㎐, 20㎐, 50㎐, 100㎐ 또는 200㎐ 이상의 펄스 주파수를 갖는 펄스형 전자기 간섭 복사(pulsed electromagnetic interference radiation)로 인한 하우징(130)의 내부 용적(V) 내로의 열적 변동의 진입을 적어도 감소시키도록 구성된다.
예시적인 실시형태들에 따르면, 덮개 요소(136)는 전기 전도성을 갖도록 구성될 수 있고, 덮개 요소(136)를 기준 전위, 예컨대 접지 전위에 전기적으로 연결할 수 있도록 기판(134)에서의 전도성 구조체(도 1에는 도시되지 않음)에 전기적으로 결합 또는 연결될 수 있다.
예시적인 실시형태들에 따르면, MEMS 어셈블리(100)는 또한, 하우징(130)의 내부 용적 내에, 예컨대 기판(134) 상에 집적 회로 디바이스(120)(예컨대, ASIC)를 선택적으로 포함한다. 예를 들어, MEMS 사운드 트랜스듀서에 전기적으로 결합된 회로 디바이스(120)는 사운드 트랜스듀서 요소(110)의 멤브레인 구조체(도 1에는 도시되지 않음)의 편향에 기초하여 상대 전극(counterelectrode) 구조체(도 1에는 도시되지 않음)를 검출― 상기 편향은 음향 사운드 압력 변화(ΔP)에 의해 유발됨 ―하고, 상응하는 오디오 출력 신호(SOUT)를 제공하도록 구성될 수 있다.
따라서, MEMS 부품(110)은 멤브레인 구조체 및 부속된 상대 전극 구조체(어느 쪽도 도 1에는 도시되지 않음)를 갖는 MEMS 사운드 트랜스듀서 또는 MEMS 마이크로폰으로서 구성될 수 있다.
예시적인 일 실시형태에 따르면, MEMS 부품(110)(MEMS 마이크로폰)은 내부 용적(V)을 전방 용적(V1) 및 후방 용적(V2)으로 세분할 수 있는데, 전방 용적(V1)은 사운드 개구(132)와 MEMS 부품(110) 사이의 구역에 위치되고, 후방 용적(V2)은 하우징(130)의 내부 용적(V)에서 MEMS 부품(110)의 전방 용적(V1)과 반대측에 위치된다.
예를 들어, MEMS 마이크로폰으로 구성되는 MEMS 부품(110)은 추가적인 상대 전극 구조체(도 1에는 도시되지 않음)를 포함할 수 있고, 그에 따라 듀얼 백플레이트 구성(2개의 상대 전극 구조체 및 개재되는 멤브레인 구조체를 갖는 구성)으로 구성된다.
추가적인 실시형태에 따르면, MEMS 부품(110)(MEMS 마이크로폰)은, 예를 들어 소위 듀얼 멤브레인 구성, 즉 2개의 멤브레인 구조체 및 개재되는 상대 전극 구조체를 갖는 구성을 형성하기 위해, 기계식 연결 요소(도 1에는 도시되지 않음)에 의해 멤브레인 구조체에 기계적으로 연결되는 추가적인 멤브레인 구조체(도 1에는 도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
예시적인 실시형태들에 따르면, 층 요소(138)는, 예컨대 폴리이미드 재료 또는 SU-8 재료와 같은 플라스틱 재료, 내지는 유리 재료를 층 재료로서 포함할 수 있다. 추가의 예시적인 실시형태에 따르면, 층 요소(130)는 또한, 복수의 상이한 플라스틱 재료들 또는 유리 재료들 및/또는 플라스틱 재료 및 유리 재료로 구성되는 층 시퀀스를 포함할 수도 있다. 또한, 덮개 요소(136)는 전도성의, 금속 하우징 재료를 포함할 수 있다.
층 요소(138)의 층 재료는, 예를 들어 덮개 요소(136)의 트리밍 이전에 내지는 이후에 덮개 요소(136)의 내부면 구역(136-1)에 부가적인 층 또는 부가적인 층 요소(138)로서 추가될 수 있다. 층 요소(138)의 층 재료를 도포하기 위해, 예를 들어 재료를 도포하기 위한 잉크젯 기술을 채용하는 것이 가능하다. 예를 들어, 잉크젯 기술에 의해 도포되는 층 요소(138)의 층 재료는 폴리이미드 재료 또는 SU-8 재료를 포함할 수 있고, 도포되는 층 재료의 층 두께는 층 요소(138)의 결과적인 층 두께를 위한 인쇄 공정 또는 작업의 횟수 및 인쇄 밀도(DPI = 인치당 도트 수)에 의해 설정될 수 있다.
덮개 요소(136)에 대한 통상적인 층 두께는 대략 100㎛의 범위, 즉 예컨대 50㎛ 내지 200㎛ 범위 내이다. 층 요소(138)에 대한 통상적인 층 두께는 5㎛ 내지 200㎛ 범위 내이다. 덮개 요소(136) 및/또는 층 요소(138)에 대한 통상적인 재료는, 예를 들어 폴리이미드, 에폭시, 수지 등을 포함한다.
도 2는 예시적인 일 실시형태에 따른 MEMS 어셈블리의 하우징에서 층 요소(138)에 대한 몇 가지 관련 재료의 예시적인, 표로 나타낸 개요를, 그 안의 섹션 "I"에 도시한다. 표로 나타낸 개요의 섹션 "Ⅱ"는, 예를 들어 전기 전도성 덮개 요소(136)에 대한 통상적인 재료로서 사용될 수 있는 몇 가지 금속 재료를 나타낸다. 섹션 "Ⅲ"은 추가적인 비교예로서 몇 가지 재료를 더 나타낸다. 표의 열은, 예를 들어, 각각의 재료의 열전도율(thermal conductivity), 밀도(density), 비열용량(specific heat capacity), 용적 열용량(volumetric heat capacity), 열확산율(thermal diffusivity), 차단 주파수(cut-off frequency) 및 217㎐에서의 댐핑(damping at 217㎐)을 나타낸다.
상기 파라미터들의 경우, 열확산율은 중요한 파라미터를 나타내며, 낮은 열확산율 값을 갖는 재료는 덮개 요소(136) 또는 하우징(130)을 절연시키는 데 적합하다. 또한, 도 2의 표로부터 알 수 있듯이, 섹션 I의 재료들은 섹션 Ⅱ의 재료들보다 적어도 2 자릿수만큼 더 낮은 열확산율을 갖는다. 낮은 열전도율, 높은 밀도 및 높은 비열용량의 조합은 열확산율을 가능한 한 감소시키는 중요한 인자들이다. 이와 관련하여, 예컨대 폴리이미드, SU8, 파릴렌 C, 폴리에스테르/PET, 에폭시 및 일반적으로 그 밖의 모든 비-전도성 폴리머 재료와 같은 재료가 층 요소(138)의 층 재료를 형성하는 데 적합하다는 것을 도 2의 표로부터 알 수 있다.
또한, 열확산율의 감소를 더욱 증가시키는 폴리머 재료, 코폴리머 재료 및 복합 폴리머 재료의 추가적인 기술적 발전이 달성될 수 있다. 폴리머 재료 및 그 유도체는 층 요소(138)의 층 재료로서 사용될 수 있는 재료 부류이지만, 예컨대 세라믹 재료와 같은 다른 단열재가 열적 배리어로서, 즉 층 요소(138)의 층 재료로서 사용될 수도 있다는 점에 주목한다. 이러한 열적 배리어는, 예컨대 증발(evaporation), 스핀/스프레이 코팅(spin/spray coating)(및 선택적으로 포토리소그래피(photolithography)와 함께), 침지(dipping), 전사 인쇄(transfer printing) 및/또는 열성형(thermoforming) 공정과 같은 다양한 제조 공정으로 얻을 수 있고, 이 제조 공정 목록은 완전한 것으로 간주되어서는 안된다.
예를 들어, 대략 100㎛의 층 재료(138)의 재료 밀도가 상정되면, 도 2에 예시된 표는 또한, 절연 재료, 즉 층 요소(138)의 층 재료에 의해 도입되는 주파수 극(frequency pole)의 정성적 표시, 및 217㎐의 특정 주파수에서의 그 정규화된 댐핑(마지막 열 참조)을 제공한다.
층 요소(138)의 층 재료는, 예를 들어 내부 용적(V)에 대면하는 하우징(130)의 표면 구역(134-1, 136-1) 상에 접착제층, 또는 필름 또는 플라스틱 필름으로서 도포될 수도 있다. 층 요소(138)의 층 재료는, 예를 들어, 제각기 내부 용적(V)에 대면하는 하우징(130) 및 전도성 덮개 요소(136)의 표면 구역(134-1, 136-1)에 적어도 국지적으로, 예컨대 엠보싱(embossing)(또는 고온 엠보싱), 스퍼터링(sputtering), 증착(vapor deposition) 등과 같은 도포법에 의해 도포될 수 있다.
추가의 예시적인 실시형태에 따르면, 층 요소(138)의 층 재료는 낮은 열전도율 및 선택적으로 높은 열용량을 갖는 재료로 형성될 수 있으며, 전기 전도성을 갖도록 하는 방식으로 덮개 요소(136)를 형성하기 위해, 외부 측면(138-2), 즉 하우징(130)의 내부 용적(V)으로부터 먼 쪽을 향하는 층 요소(138)의 해당 측면에 금속화층이 후속하여 도포될 수 있다.
본 발명의 개념에 기초하여, 예컨대 고객의 입장에서의 미리 정의된 요건에 따르면, 예컨대 MEMS 센서(MEMS 압력 센서, MEMS 사운드 트랜스듀서 또는 MEMS 마이크로폰)로서의 본 발명의 MEMS 어셈블리로 구성되는, 예를 들어, 현재 사용되고 있는, 예컨대 스마트폰, 노트북, 태블릿, 랩톱, 스마트 워치 등과 같은 모바일 디바이스의 경우에는, MEMS 어셈블리(100)의 하우징(130)에 대하여 본 발명의 열적 차폐 개념을 사용함으로써, 시스템 레벨에서의 공존 신호를 교란시키는 것을 최소화할 수 있기 때문에, 단순화가 이루어질 수 있다.
예시적인 실시형태들에 따르면, MEMS 어셈블리(100)의 내부 용적(V) 내로의 하우징을 통한 동적 전열은 (예컨대, 덮개 요소(136)와 관련하여) 낮은 열전도율 및 선택적으로 높은 열용량을 갖는 재료를 포함하는 층 요소(138)의 배열에 의해 하우징(130)이 변경됨으로써 적어도 감소될 수 있다. 결과적으로, MEMS 어셈블리 외부의 급격한 온도 변화에 관한 MEMS 부품(110)의 감도를 감소시키는 것이 가능하다. 층 요소(138)의 부가적인 층이 적어도 하우징(130)의 내부면(136-1)에서 지배적인 열 수송체 또는 발열체로서 작용하는 그러한 부분에 배열된다. 부가적인 층 재료(138)는, 예를 들어 한편으로는 MEMS 어셈블리(100) 주변에서의 느린 온도 변화가 하우징(130)을 통과할 수 있게 하되, 다른 한편으로는 내부 용적(V) 외부의 급격한 온도 변화를 효과적으로 차단할 수 있는 열적 필터 요소로서 작용하도록 설계된다.
결과적으로, MEMS 어셈블리(100)에 대하여 인접하게 배열되는 추가적인 어셈블리 또는 전력 어셈블리(도 1에는 도시되지 않음)로부터의 "열적 누화"는 특히 상대적으로 급격한 온도 변화에 대한 열적 필터 배열체로서의 하우징(130)의 특정한 변경에 의해 매우 효과적으로 감소될 수 있다.
예시적인 실시형태들이 다양한 수정 및 대안적인 형태에 적합하지만, 그들의 예시적인 실시형태들은 도면에 예로서 도시되며 여기에서 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 예시적인 실시형태들을 개시된 특정한 형태에 한정하려는 것이 아니며, 오히려 그와는 반대로 예시적인 실시형태들은 본 개시물의 범위 내에 있는 모든 수정, 대응 및 대안을 포함하기 위한 것이라는 점은 자명하다. 도면의 설명 전반에 걸쳐서, 동일한 참조 부호는 동일 또는 유사한 요소를 지칭한다.
하나의 요소가 다른 요소에 "연결되거나(connected)" 또는 "결합되는(coupled)" 것으로 칭해지면, 이는 다른 요소에 직접 연결 또는 결합될 수 있거나, 또는 중간 요소가 존재할 수 있다는 점은 자명하다. 반대로, 하나의 요소가 다른 요소에 "직접(directly)" "연결되거나(connected)" 또는 "결합되는(coupled)" 것으로 칭해지면, 중간 요소는 존재하지 않는다. 요소들 간의 관계를 설명하는 데 사용되는 다른 표현들은 유사한 방식으로(예컨대, "사이에 직접(directly between)"에 관하여 "사이(between)", "바로 인접(directly adjacent)"에 관하여 "인접(adjacent)" 등) 해석되어야 한다. 또한, "적어도 하나의(at least one)" 요소라는 어구는 하나의 요소 또는 복수의 요소가 제공될 수 있음을 의미하는 것으로 이해되어야 한다.
MEMS 어셈블리와 관련하여 몇 가지 양태가 설명되었지만, 몇 가지 양태가 또한 MEMS 어셈블리를 제조하기 위한 상응하는 방법 단계들을 가진 상응하는 제조 방법의 설명을 구성한다는 점은 자명하다. 이와 관련하여, 블럭 또는 구성요소를 제공하는 것은 또한 상응하는 방법의 방법 단계 또는 방법 단계의 특징으로서 이해되어야 한다. 방법 단계들의 일부 또는 전부는 마이크로프로세서, 프로그래밍 가능한 컴퓨터 또는 전자 회로를 사용하는 등과 같이 하드웨어 장치에 의해(또는 하드웨어 장치를 사용하여) 수행될 수 있다. 일부 예시적인 실시형태에 있어서, 가장 중요한 방법 단계들의 일부 또는 다수는 이러한 장치에 의해 수행될 수 있다.
상기의 상세한 설명에서는, 일부 사례에 있어서, 본 개시물을 합리화하기 위해 상이한 특징들이 실시예들에서 함께 그룹화되어 있다. 이러한 유형의 개시는 청구된 실시예들이 각 청구항에서 명시적으로 지시된 것보다 많은 특징을 갖고 있다는 의도로서 해석되지 않아야 한다. 오히려, 하기의 청구항들에 의해 표현되는 바와 같이, 청구 대상은 개시된 개개의 실시예의 모든 특징보다 적게 존재할 수 있다. 결과적으로, 하기의 청구범위는 이로써 상세한 설명에 포함되는 것이며, 각 청구항은 전용의 개별 실시예를 나타낼 수 있다. 각 청구항이 전용의 개별 실시예를 나타낼 수 있지만, 종속 청구항들이 하나 이상의 다른 청구항들과의 특정 조합으로 청구범위에서 다시 인용되더라도, 다른 실시예들이 또한, 임의의 다른 종속 청구항의 청구 대상과의 종속 청구항들의 조합 또는 다른 종속 또는 독립 청구항들과의 각 특징의 조합을 포함한다는 점에 유의해야 한다. 특정 조합을 의도하지 않는다고 설명하지 않는 한, 이러한 조합들이 포함되어야 한다. 또한, 하나의 청구항이 독립 청구항을 직접적으로 인용하지 않더라도, 해당 청구항의 특징들과 임의의 다른 독립 청구항과의 조합도 포함되는 것을 의도한다.
본 명세서에서는 특정한 예시적인 실시형태들이 예시 및 설명되었지만, 다수의 대안적인 및/또는 균등의 구현예가, 본원의 청구 대상으로부터 일탈함이 없이, 거기에 도시 및 예시된 특정한 예시적인 실시형태들을 대체할 수 있다는 점은 당업자에게 명백할 것이다. 본 출원 명세서는 여기에 설명 및 논의된 특정한 예시적인 실시형태들의 모든 응용 및 변형을 포괄하려는 것이다. 따라서, 본원의 청구 대상은 청구범위의 문구 및 그의 균등 실시형태들에 의해서만 한정된다.

Claims (17)

  1. 마이크로 전자기계 시스템(MEMS) 어셈블리에 있어서,
    내부 용적을 갖는 하우징,
    상기 하우징 내의 MEMS 부품, 및
    상기 내부 용적에 대면하는 상기 하우징의 표면 구역에 적어도 국지적으로 배열되는 층 요소를 포함하고,
    상기 층 요소는 상기 층 요소에 인접한 상기 하우징의 하우징 재료보다 낮은 열전도율을 갖는 층 재료를 포함하며, 상기 하우징은 기판, 및 적어도 국지적으로 전기 전도성을 갖도록 구성된 덮개 요소를 포함하며, 상기 덮개 요소의 적어도 일부는 상기 내부 용적에 직접 대면하고,
    상기 층 요소는 상기 내부 용적에 대면하는 상기 기판의 표면 구역에 추가적으로 배열되는
    MEMS 어셈블리.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 층 요소는 상기 층 요소에 인접한 상기 하우징의 하우징 재료보다 높은 열용량을 갖는 층 재료를 포함하는
    MEMS 어셈블리.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 층 요소는 상기 덮개 요소에 적어도 국지적으로 배열되는
    MEMS 어셈블리.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 층 요소의 층 재료의 열전도율은 상기 층 요소에 인접한 상기 하우징의 하우징 재료의 열전도율보다 적어도 5배 낮은
    MEMS 어셈블리.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 층 요소의 층 재료의 열용량은 상기 층 요소에 인접한 상기 하우징의 하우징 재료의 열용량보다 적어도 5배 높은
    MEMS 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 층 요소, 또는 상기 층 요소 및 상기 층 요소에 인접한 상기 하우징의 하우징 재료를 포함하는 층 시퀀스(layer sequence)는, 변화 차단 주파수(fcut-off)가 20㎐ 이하인 온도 변화에 대한 열적 저역 필터 배열체로서 구성되는
    MEMS 어셈블리.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 열적 저역 필터 배열체는, 20㎐ 이상의 펄스 주파수를 갖는 펄스형 전자기 간섭 복사(pulsed electromagnetic interference radiation)로 인한 상기 하우징의 내부 용적 내로의 열적 변동의 진입을 적어도 감소시키는
    MEMS 어셈블리.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개 요소는 전기 전도성을 갖도록 구성되고, 상기 기판에 있는 전도성 구조체에 전기적으로 연결되는
    MEMS 어셈블리.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 MEMS 부품은 상기 하우징의 내부 용적 내에 회로 디바이스를 추가로 포함하는
    MEMS 어셈블리.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 MEMS 부품은 멤브레인(membrane) 구조체 및 부속된 상대 전극(counterelectrode) 구조체를 포함하는 MEMS 사운드 트랜스듀서 또는 MEMS 마이크로폰으로서 구성되는
    MEMS 어셈블리.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 회로 디바이스는 상기 MEMS 부품에 전기적으로 결합되고, 상기 회로 디바이스는 상기 상대 전극 구조체에 대한 상기 멤브레인 구조체의 편향에 기초하여 상기 MEMS 부품의 출력 신호를 검출하도록 추가로 구성되고, 상기 편향은 음향 사운드 압력 변화에 의해 유발되는
    MEMS 어셈블리.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 층 요소는 플라스틱 재료 또는 유리 재료를 상기 층 재료로서 포함하는
    MEMS 어셈블리.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 층 요소는 복수의 플라스틱 재료층 및/또는 유리 재료층을 갖는 다층의 층 재료를 포함하는
    MEMS 어셈블리.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 플라스틱 재료는 폴리이미드 재료 및/또는 SU-8 재료를 포함하는
    MEMS 어셈블리.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 덮개 요소는 전도성의 금속 하우징 재료를 포함하는
    MEMS 어셈블리.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 하우징은 상기 내부 용적에 대한 개구를 갖고, 상기 MEMS 부품은 상기 하우징 내에서 상기 개구에 인접하여 배열되는
    MEMS 어셈블리.
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