KR20150007988A - Mems 구조체를 갖는 장치 및 지지 구조체의 통풍 경로 - Google Patents

Mems 구조체를 갖는 장치 및 지지 구조체의 통풍 경로 Download PDF

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Abstract

장치는 지지 구조체, 지지 구조체 내에 배치된 사운드 포트, 및 사운드 포트에 음향적으로 사운드 포트에 결합된 멤브레인을 포함하는 MEMS 구조체를 포함한다. 멤브레인은 그 멤브레인의 제1 면과 접촉하는 제1 공간을 그 멤브레인의 대향 제2 면과 접촉하는 제2 공간으로부터 분리시킨다. 장치는 지지 구조체 내에 배치되어 있고 사운드 포트로부터 제2 공간으로 연장하는 조절 가능한 통풍 경로를 더 포함한다.

Description

MEMS 구조체를 갖는 장치 및 지지 구조체의 통풍 경로{DEVICE WITH MEMS STRUCTURE AND VENTILATION PATH IN SUPPORT STRUCTURE}
본 발명은 일반적으로 MEMS 구조를 포함하는 장치의 통풍 경로(ventilation path)에 관한 것이다.
일반적으로, 마이크로폰은 저비용으로 대량 제조할 수 있다. 이러한 요건으로 인하여, 마이크로폰은 실리콘 기술로 생산될 수 있다. 마이크로폰은 이들의 상이한 응용 분야 때문에 상이한 구성으로 생산될 수 있다. 일 예로, 마이크로폰은, 예를 들면, 대향 전극에 대한 멤브레인의 변형 또는 편향을 측정함으로써 정전 용량의 변화를 측정할 수 있다. 마이크로폰은 전형적으로 바이어스 전압을 적절한 값으로 설정함으로써 동작될 수 있다.
마이크로폰은 신호 대 잡음비(SNR), 멤브레인 또는 대향 전극의 강성, 또는 간혹 제조 공정에 의해 설정될 수 있는 멤브레인의 직경과 같은 동작 파라미터 및 기타 파라미터를 가질 수 있다. 또한, 마이크로폰은 제조 공정에서 사용된 여러 재료들에 기초하여 상이한 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 장치는 지지 구조체를 갖는 MEMS 구조체와, 지지 구조체에 기계적으로 접속된 기판, 및 기판에 기계적으로 접속된 멤브레인을 포함한다. 멤브레인은 멤브레인의 제1 면과 접촉하는 제1 공간 및 멤브레인의 대향 제2 면과 접촉하는 제2 공간을 격리시킬 수 있다. 장치는 멤브레인의 제1 면에서 멤브레인에 음향적으로 커플링된 사운드 포트를 더 포함하며, 이 사운드 포트는 지지 구조체 및 기판에서 형성된다. MEMS 구조체는 지지 구조체를 통해 사운드 포트로부터 제2 공간으로 연장하는 통풍 경로를 더 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 장치는 기판 및 그 기판에 기계적으로 접속될 수 있는 멤브레인을 포함하는 MEMS 구조체를 포함할 수 있고, 이 멤브레인은 멤브레인의 제1 면과 접촉하는 제1 공간을 멤브레인의 대향 제2 면과 접촉하는 제2 공간으로부터 격리시킨다. 장치는 MEMS 구조체를 둘러싸는 하우징 및 그 하우징 내에 형성된 사운드 포트를 더 포함할 수 있고, 이 사운드 포트는 음향적으로 제1 공간과 결합된다. 장치는 하우징을 통하여 사운드 포트로부터 제2 공간으로 연장하는 통풍 경로를 더 포함할 수 있다.
본 발명 및 본 발명의 장점을 보다 완전한 이해하기 위해, 이제 첨부 도면과 함께 설명된 다음의 상세한 설명이 참조될 것이다.
도 1a는 MEMS 구조체의 평면도를 도시한다.
도 1b는 MEMS 구조체의 접속 구역의 상세한 사시도를 도시한다.
도 1c는 MEMS 구조체의 접속 구역의 횡단면도를 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 조절 가능한 통풍 개구의 횡단면도를 도시한다.
도 2d는 조절 가능한 통풍 개구의 평면도를 도시한다.
도 2e는 코너 또는 임계 주파수의 다이어그램을 도시한다.
도 3a 내지 도 3d는 조절 가능한 통풍 개구의 여러 구성을 도시한다.
도 4a는 멤브레인이 백플레이트를 향해 당겨지고 있는, MEMS 구조체의 횡단면도를 도시한다.
도 4b는 멤브레인이 기판을 향해 당겨지고 있는, MEMS 구조체의 횡단면도를 도시한다.
도 5a는 MEMS 구조체의 횡단면도를 도시한다.
도 5b는 도 5a의 MEMS 구조체의 평면도를 도시한다.
도 6a는 미작동된 MEMS 구조체의 횡단면도를 도시한다.
도 6b는 작동된 MEMS 구조체의 횡단면도를 도시한다.
도 7a는 미작동된 MEMS 구조체의 횡단면도를 도시한다.
도 7b는 작동된 MEMS 구조체의 횡단면도를 도시한다.
도 7c는 도 7a의 MEMS 구조체의 평면도를 도시한다.
도 8a는 조절 가능한 통풍 개구가 원래 닫혀있는, MEMS 구조체의 동작의 플로우차트를 도시한다.
도 8b는 조절 가능한 통풍 개구가 원래 열려있는, MEMS 구조체의 동작의 플로우차트를 도시한다.
도 8c는 조절 가능한 통풍 개구가 제1 응용 설정에서 제2 응용 설정으로 절환하기 위해 열리는, MEMS 구조체의 동작의 플로우차트를 도시한다.
도 8d는 조절 가능한 통풍 개구가 제1 응용 설정에서 제2 응용 설정으로 절환하기 위해 닫히는, MEMS 구조체의 동작의 플로우차트를 도시한다.
도 9a는 수동 조절 가능한 통풍 개구를 가진 MEMS 구조체의 횡단면도를 도시한다.
도 9b는 수동 조절 가능한 통풍 개구를 가진 MEMS 구조체의 평면도를 도시한다.
도 10a는 수동 조절 가능한 통풍 개구의 끝부분 편향에 따라 코너 주파수가 이동하는 그래프를 도시한다.
도 10b는 멤브레인 상에 배치된 캔틸레버를 포함하는 조절 가능한 통풍 개구의 횡단면도를 도시한다.
도 11a 내지 도 11f는 각기 조절 가능한 통풍 개구의 평면도를 도시한다.
도 12는 조절 가능한 통풍 개구가 멤브레인 상에 배치되어 있는, 멤브레인 구조체 또는 장치 하우징을 포함하는 장치의 정면도를 도시한다.
도 13a는 조절 가능한 통풍 개구가 지지 구조체 상에 배치되어 있는, 멤브레인 구조체 또는 장치 하우징을 포함하는 장치의 정면도를 도시한다.
도 13b는 조절 가능한 통풍 개구가 리드(lid)상에 배치되어 있는, 멤브레인 구조체 또는 장치 하우징을 포함하는 장치의 정면도를 도시한다.
도 13c는 조절 가능한 통풍 개구가 백플레이트 상에 배치되어 있는, 멤브레인 구조체의 정면도를 도시한다.
도 13d는 조절 가능한 통풍 개구가 하우징에 배치되어 있는, 하우징을 포함하는 멤브레인 장치의 정면도를 도시한다.
도 14a 및 도 14b는 MEMS 장치의 다른 변형예를 도시한다.
도 15는 지지 구조체를 통해 사운드 포트를 멤브레인의 반대편의 공간과 접속시키는 통풍 경로를 포함하는 본 발명의 실시예를 도시한다.
도 16은 도 15의 실시예와 유사한 본 발명의 다른 실시예로서, 지지 구조체가 두 개의 층을 가지며 통풍 경로 중 일측이 MEMS 구조체의 기판에 의해 범위가 정해진 것을 도시한다.
도 17은 도 15와 유사한 본 발명의 다른 실시예로서, 지지 구조체가 하나의 층을 가지며 통풍 경로가 지지 구조체 내 리세스(recess)로서 형성되는 것을 도시한다.
도 18은 도 15와 유사한 본 발명의 다른 실시예로서, 사운드 포트 및 통풍 경로가 모두 응용 층 구조, 예를 들면, 모바일 폰에서 형성된 사운드 홀로부터 연장하는 것을 도시한다.
이제 바람직한 실시예들의 제작과 사용은 아래에서 상세히 논의된다. 그러나, 본 발명은 광범위하고 다양한 특정 상황에서 구현될 수 있는 많은 응용 가능한 창의적인 개념을 제공한다는 것을 인식하여야 한다. 논의되는 특정 실시예는 그저 본 발명을 제작하고 사용하는 특이한 방법을 보여주는 것일 뿐이며, 본 발명의 범주를 제한하지 않는다.
본 발명은 특정 상황에서 실시예들, 즉, 센서들 또는 마이크로폰들에 대하여 기술될 것이다. 그러나, 본 발명은 압력 센서, RF 모듈 MEMS, 가속도계, 및 액츄에이터와 같은 다른 MEMS 구조체에도 적용될 수 있다. 그 밖에, 특정 실시예는 압력 파가 전파하는 매체로서 기본적으로 공기를 전제로 할 것이다. 그러나, 본 발명은 결코 공기로 제한되지 않으며 많은 매체에서 응용이 있을 것이다.
마이크로폰은 칩 상에서 병렬 판의 캐패시터들로서 실현될 수 있다. 칩은 주어진 후방 용적(back-volume)을 둘러싸서 패키지될 수 있다. 가동 멤브레인(movable membrane)은 음향 신호에 의해 생긴 차이와 같은 압력 차로 인해 진동할 수 있다. 멤브레인 변위는 용량성 센싱(capacitive sensing)을 이용하여 전기 신호로 변환될 수 있다.
도 1a는 MEMS 장치(100)의 평면도를 도시한다. 백플레이트 또는 대향 전극(120) 및 이동 전극 또는 멤브레인(130)은 접속 구역(115)을 통해 기판(110)에 접속될 수 있다. 도 1b 및 도 1c는 MEMS 장치(100)의 접속 구역(115)의 상세한 사시도를 도시한다. 도 1b는 도 1a 중에서 컷아웃(155)의 평면도를 도시하며 도 1c는 같은 영역의 횡단면도를 도시한다. 백플레이트 또는 대향 전극(120)은 멤브레인 또는 가동 전극(130) 위에 배열될 수 있다. 백플레이트(120)는 감쇠를 방지하거나 완화하기 위해 천공될 수 있다. 멤브레인(130)은 저주파 압력 평형(low frequency pressure equalization)을 위해 통풍 구멍(140)을 포함할 수 있다. 본 출원에서 논의되는 조절 가능한 통풍 개구에 비추어, 통풍 구멍(140)은 옵션이며 본 출원에서 논의된 여러 실시예들에 따라서 포함될 수도 또는 포함되지 않을 수도 있다.
도 1a 내지 도 1c에서, 멤브레인(130)은 접속 구역(115)에서 기판(110)에 기계적으로 연결될 수 있다. 이들 구역(115)에서, 멤브레인(130)은 전형적으로 가동할 수 없다. 백플레이트(120) 또한 접속 구역(115)에서 기판(110)에 기계적으로 접속될 수 있다. 기판(110)은 후방-용적을 위한 공간을 제공하기 위해 림(rim)(122)을 형성할 수 있다. 멤브레인(130) 및 백플레이트(120)는 림(122)에서 또는 림과 가까이 기판에 접속될 수 있다. 림(122) 및 멤브레인(130)은 하나의 원을 형성할 수 있다. 대안으로, 림(122) 및 멤브레인(130)은 정사각형을 포함할 수 있거나 또는 임의의 다른 적절한 기하학적 형태를 포함할 수 있다.
일반적으로, 센서를 설계하고 제조하는 일은 높은 신호 대 잡음 비(SNR)를 요구할 수 있다. 다른 것들 중에서, 측정될 캐패시턴스 변화가 가능한 클 때 그리고 기생 캐패시턴스가 가능한 작을 때 이것이 성취될 수 있다. 전형적으로, 전체 캐패시턴스에 비해 캐패시턴스의 기생 성분이 클 수록, SNR은 더 작아진다.
후방-용적의 순응성과 통풍 구멍을 통한 통풍 경로의 저항성은 센서의 기계적 RC 시정수를 정의할 수 있다. 만일 통풍 구멍이 크거나 만일 복수개의 구멍들이 사용되면, 코너 주파수는 상대적으로 높은 주파수일 수 있으며, 만일 통풍 구멍이 작으면, 코너 주파수는 상대적으로 낮은 주파수일 수 있다. 두 후방-용적과 직경 그리고 통풍 구멍의 개수는 구성에 의해 주어질 수 있고 그래서 코너 주파수는 구성에 의해 주어질 수 있다. 따라서, 오직 고정된 통풍 구멍만이 제공되는 경우에는 동작 중에 코너 주파수를 변경하는 것이 가능하지 않을 수 있다.
일정 크기의 통풍 구멍이 가진 문제점은 통풍 구멍의 코너 주파수 이상의 주파수를 갖는 높은 에너지의 신호가 심지어 전기 필터를 적용함에도 센서를 왜곡하거나 오버드라이브할 수 있다는 것일 수 있다. 더욱이, 만일 센서가 한 가지 이상의 응용에 사용되면, 두 개의 센서들이 하나의 센서 시스템으로 통합되어야만 할 수 있고, 이것은 시스템 비용을 두 배로 할 수 있다.
본 발명의 실시예는 MEMS 구조체에서 조정 가능한 통풍 개구를 제공할 수 있다. 조정 가능한 통풍 개구는 열림 위치와 닫힘 위치 사이에서 절환될 수 있다. 조정 가능한 통풍 개구는 또한 중간 위치로도 설정될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예는 가변가능한 통풍 개구 횡단면을 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예는 기판의 림에 가까운 센싱 구역에서 조정 가능한 통풍 개구를 제공할 수 있다. 다른 실시예는 멤브레인의 센싱 구역 밖의 조정 구역에서 조정 가능한 통풍 개구를 제공할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예는 멤브레인, 백플레이트, 기판, 지지 구조체, 장치 하우징 또는 리드에 배치된 수동적으로 조작되는 조절 가능한 통풍 개구를 제공할 수 있다. 이러한 여러 실시예들은, 예를 들면, 개별적으로 또는 어떤 조합으로 구현될 수 있다.
도 2a 내지 도 2c는 백플레이트 또는 대향 전극(250) 및 그 사이에 아마도 에어 갭(240)을 가진 멤브레인 또는 가동 전극(230)의 횡단면도를 도시한다. 백플레이트(250)는 천공(252)될 수 있으며 멤브레인(230)은 조절 가능한 통풍 개구(238)를 포함한다. 도 2d는 천공된 백플레이트(250, 250)를 표시하는 원과 아래에 멤브레인(230)이 있다는 어두운 평면으로 된 배열의 평면도를 도시한다. 조절 가능한 통풍 개구(238)의 가동부(237)는 U 형상의 슬롯(239)으로서 형성될 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(238)는 사각형, 정사각형 또는 반원형으로 구성될 수 있다. 대안으로, 조절 가능한 통풍 개구(238)는 그 형태가 통풍 경로를 제공할 수 있는 한 어떠한 기하학적 형태라도 포함할 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(238)의 가동부(237)는 캔틸레버, 브릿지 또는 스프링 지지 구조체일 수 있다.
도 2a는 작동 전압(바이어스 전압) Vbias = 0인 구성을 도시한다. 조절 가능한 통풍 개구(238)는 닫혀서 멤브레인(230)에 작은 슬롯(239)을 형성할 수 있다. 작동 전압이 없으면 최소의 통풍 경로를 제공하며 그러므로 낮은 임계 주파수를 제공한다. 조절 가능한 통풍 개구(238)는 닫힘 위치 또는 오프(OFF)(비작동) 위치에 있을 수 있다. 이렇게 낮은 임계 주파수의 예는 도 2e에서 주파수 "A"로서 확인할 수 있다.
도 2b는 작동 전압(Vbias)이 증가될 수 있는, 즉, 0 V와 다르지만 풀-인 전압(Vpull-in)보다 낮은 구성을 도시한다. 조절 가능한 통풍 개구(238)는 열릴 수 있으며 도 2a의 구성에서 보다 더 큰 통풍 경로를 제공할 수 있다. 임계 주파수는 도 2e에서 주파수 "B"로서 확인할 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(238)는 가동부(237)의 변위가 멤브레인(230)의 두께 보다 클 때 상당한 크기의 통풍 경로를 제공할 수 있다는 것이 주목된다.
도 2c는 작동 전압(Vbias)이 풀-인 전압전압(Vpull-in)보다 커질 수 있는 구성을 도시한다. 조절 가능한 통풍 개구(238)는 완전히 열릴 수 있으며 큰 통풍 경로가 생길 수 있다. 임계 주파수는 도 2e에서 주파수 "C"로서 확인할 수 있다. 작동 전압을 조절함으로써, RC 시정수가 감소될 수 있거나 증가될 수 있으며 임계 주파수는 원하는 값에 따라 설정될 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구는 작동 전압이 풀-인 전압 보다 낮을 때 이미 완전히 열릴 수 있음을 주목하자.
이제 도 2e를 참조하면, 일 예에서, 임계 주파수 "A"는 약 10-50 Hz일 수 있으며 임계 주파수 "C"로서 약 200-500 Hz로 움직일 수 있다. 이와 달리, "A"에서 임계 주파수는 약 10-20 Hz일 수 있으며 "C"에서 약 200-300 Hz로 움직일 수도 있다. 다른 예에서, 임계 주파수 "A"는 10-100 Hz일 것이며 "C"에서 500-2000 Hz로 변할 수도 있다.
위치 "A"에서 임계 주파수는 또한 조절 가능한 통풍 개구들의 개수와 슬롯이 멤브레인에서 형성하는 갭 거리에 종속할 수 있다. 위치 "A"에서 임계 주파수는 조절 가능한 통풍 개구들이 더 적은(예를 들면, 2, 4, 또는 8개의 조절 가능한 통풍 개구) MEMS 구조체보다 조절 가능한 통풍 개구들이 더 많은(예를 들면, 32개의 조절 가능한 통풍 개구) MEMS 구조체에서 더 높아질 수 있다. 임계 주파수는 조절 가능한 통풍 개구를 정의하는 슬롯 갭이 더 작은 MEMS 구조체보다 슬롯 갭이 더 큰(슬롯 폭 및/또는 슬롯 길이가 더 큰) MEMS 구조체에서 역시 더 높다.
도 3a는 작동 전압(조정 또는 스위칭 전압)의 구성을 도시하며, 여기서 작동 전압은 센싱 바이어스와 동일할 수 있다. MEMS 구조체는 백플레이트(350) 상의 단일 전극과, 에어 갭(340) 및 멤브레인(330)을 포함할 수 있다. 백플레이트(350)의 전극은 작동 전위로 설정될 수 있으며 멤브레인(330)은 접지로 설정될 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(338)는 낮은 작동 전압(오프 위치)에 따라 닫히고 높은 작동 전압(온 위치)에 따라 열릴 수 있다. 낮은 작동 전압은 낮은 코너 또는 임계 주파수 및 MEMS 구조체의 낮은 감도의 결과를 낳을 수 있으며, 높은 작동 전압은 높은 코너 또는 임계 주파수 및 높은 감도의 결과를 낳을 수 있다.
도 3b는 작동 전압(조정 또는 스위칭 전압)이 센싱 바이어스와 독립적일 수 있는 구성을 도시한다. MEMS 구조체는 구조화된 백플레이트(350), 예를 들면, 적어도 두 개의 전극을 갖는 백플레이트, 갭(340) 및 멤브레인(330)을 포함할 수 있다. 백플레이트(350)의 제2 전극(352)은 작동 전위로 설정될 수 있으며 제1 전극(351)은 감지 전위로 설정된다. 멤브레인(330)은 접지로 설정될 수 있다. 두 개의 전극은 서로 절연될 수 있다. 예를 들면, 백플레이트(350)는 구조화된 전극과 절연 지지체(355)를 포함할 수 있다. 절연 지지체(355)는 멤브레인(330)을 향해 마주할 수 있거나 멤브레인(330)과 마주하지 않을 수 있다. 적어도 몇 몇 실시예에 따르면, 조정 또는 스위칭 전압은 MEMS 구조체의 감도에 영향을 미치지 않는다.
조절 가능한 통풍 개구(338)는 낮은 작동 전압(오프 위치)에 따라 닫히고 높은 작동 전압(온 위치)에 따라 열릴 수 있다. 낮은 작동 전압은 낮은 코너 또는 임계 주파수의 결과를 가져올 수 있으며, 높은 작동 전압은 높은 코너 또는 임계 주파수의 결과를 가져올 수 있다. 감지 바이어스는 작동 전압과 독립적일 수 있으며 일정하게 유지되거나 독립적으로 감소 또는 증가될 수 있다.
도 3c는 작동 전압(조정 또는 스위칭 전압)이 센싱 바이어스와 동일할 수 있는 구성을 도시한다. MEMS 구조체는 백플레이트(350) 내 단일 전극과, 갭(340) 및 멤브레인(330)을 포함할 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(338)는 높은 작동 전압(온 위치)에 따라 닫힐 수 있고 낮은 작동 전압(오프 위치)에 따라 열릴 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(338)의 가동부(337)는 작동될 때 백플레이트(350)과 터치할 수 있으며 작동하지 않을 때 멤브레인의 나머지 부분과 동 평면에 놓일 수 있다. 낮은 작동 전압은 높은 코너 또는 임계 주파수 및 MEMS 구조체의 낮은 감도의 결과를 가져올 수 있으며, 높은 작동 전압은 낮은 코너 또는 임계 주파수 및 MEMS 구조체의 높은 감도의 결과를 가져올 수 있다. 백플레이트(350)는 통풍 구멍(357)을 포함할 수 있으며 조절 가능한 통풍 개구(338)의 가동부(357)는 통풍 구멍(336)을 포함할 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(338)의 가동부(337) 내 통풍 구멍(336)은 온(또는 작동된) 위치에서 닫힐 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구가 온(또는 작동된) 위치에 있을 때 조절 가능한 통풍 개구(338)을 통해 약간의 통풍 경로가 생길 수 있다.
도 3d는 작동 전압(조정 또는 스위칭 전압)을 도시하는 것으로, 이 작동 전압은 센싱 바이어스와 독립적일 수 있다. 이러한 MEMS 구조체는 구조화된 백플레이트(350)를 포함할 수 있고, 예를 들면, 백플레이트는 제1 전극(351)과 제2 전극(352), 갭(340) 및 멤브레인(330)을 포함할 수 있다. 대안으로, 백플레이트(350)는 두 개보다 많은 전극을 포함할 수 있다. 백플레이트(350)의 제2 전극(352)은 작동 전위로 설정될 수 있으며 제1 전극(351)은 감지 전위로 설정된다. 멤브레인(330)은 접지로 설정될 수 있다. 제1 전극(351) 및 제2 전극(352)은 서로 절연될 수 있다. 3 예를 들면, 백플레이트(350)는 구조화된 전극 및 절연 지지체(355)를 포함할 수 있다. 절연 지지체(355)는 멤브레인(330)을 향하여 마주할 수 있거나 또는 멤브레인(330)와 마주하지 않을 수 있다. 조정 또는 스위칭 전압은 전형적으로 MEMS 구조체의 감도에 영향을 미치니 않는다.
조절 가능한 통풍 개구는 높은 작동 전압(온 위치)에 따라 닫힐 수 있고 낮은 작동 전압(오프 위치)에 따라 열린다. 낮은 작동 전압(오프 위치)은 높은 코너 또는 임계 주파수의 결과를 가져오며 높은 작동 전압(온 위치)은 낮은 코너 또는 임계 주파수의 결과를 가져온다. 감지 바이어스는 작동 전압과 독립적일 수 있으며 일정하게 유지될 수 있거나 독립적으로 감소 또는 증가될 수 있다.
백플레이트(350)는 통풍 구멍(357)을 포함할 수 있으며 조절 가능한 통풍 개구(338)의 가동부(357) 또한 통풍 구멍(336)을 포함할 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(338)내 통풍 구멍(336)은 온 위치에서 닫힐 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(338)가 열릴 때 조절 가능한 통풍 개구(338)의 통풍 구멍(357) 및 조절 가능한 통풍 개구(338)의 통풍 구멍(336)을 통하는 작은 통풍 경로가 있을 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(338)가 닫혀 있거나 오프 위치에 있을 때 백플레이트(350)의 통풍 구멍(357) 및 조절 가능한 통풍 개구(338)의 통풍 구멍(336)을 통하는 통풍 경로가 있을 수 있다.
도 4a는 MEMS 구조체(400)의 횡단면도를 도시한다. MEMS 구조체는 기판(410)을 포함한다. 기판(410)은 실리콘 또는 다른 반도체 재료를 포함할 수 있다. 대안으로, 기판(410)은, 예로써, GaAs, InP, Si/Ge, 또는 SiC와 같은 화합물 반도체를 포함할 수 있다. 기판(410)은 단결정 실리콘, 비정질 실리콘, 또는 다결정 실리콘(폴리실리콘)을 포함할 수 있다. 기판(410)은 트랜지스터, 다이오드, 캐패시터, 증폭기, 필터 또는 기타 전기 장치나 집적 회로와 같은 능동 컴포넌트를 포함할 수 있다. MEMS 구조체(400)는 스탠드-얼론 장치이거나 통합되어 단일 칩으로 통합되고 단일 칩으로 IC화될 수 있다.
MEMS 구조체(400)는 기판(410) 위에 배치된 제1 절연 층 또는 스페이서(420)를 더 포함할 수 있다. 절연 층(420)은 이산화 실리콘, 질화 실리콘, 또는 이들의 조합과 같은 절연 재료를 포함할 수 있다.
MEMS 구조체(400)는 멤브레인(430)을 더 포함할 수 있다. 멤브레인(430)은 원형 멤브레인 또는 사각 멤브레인일 수 있다. 대안으로, 멤브레인(430)은 다른 기하학적 형태를 포함할 수 있다. 멤브레인(430)은 폴리실리콘, 도우프된 폴리실리콘 또는 금속과 같은 전도성 재료를 포함할 수 있다. 멤브레인(430)은 절연 층(420) 위에 배치될 수 있다. 멤브레인(430)은 기판(410)의 림에 가까운 구역에서 물리적으로 기판(410)에 접속될 수 있다.
더욱이, MEMS 구조체(400)는 멤브레인(430)의 일부분 위에 배치된 제2 절연 층 또는 스페이서(440)를 포함할 수 있다. 제2 절연 층(440)은 이산화 실리콘, 질화 실리콘, 또는 이들의 조합과 같은 절연 재료를 포함할 수 있다.
백플레이트(450)는 제2 절연 층 또는 스페이서(440) 위에 배열될 수 있다. 백플레이트(450)은 폴리실리콘, 도우프된 폴리실리콘 또는 금속, 예를 들면, 알루미늄과 같은 전도성 재료를 포함할 수 있다. 더욱이, 백플레이트(450)는 절연 지지체 또는 절연 층 구역을 포함할 수 있다. 절연 지지체는 멤브레인(430)을 향해 또는 그와 멀리 떨어져 배열될 수 있다. 절연 층 재료는 산화 실리콘, 질화 실리콘 또는 이들의 조합일 수 있다. 백플레이트(450)은 천공될 수 있다.
멤브레인(430)은 전술한 바와 같이 적어도 하나의 조절 가능한 통풍 개구(460)를 포함할 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(460)는 가동부(465)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 조절 가능한 통풍 개구(460)는 기판(410)의 림에 가까운 구역에 배치된다. 예를 들면, 조절 가능한 통풍 개구(460)는 멤브레인(430)의 반경의 외측 20% 내 또는 중심 점으로부터 정사각형 또는 사각형의 멤브레인(430) 에지까지의 거리의 외측 20% 내에 배치될 수 있다. 특히, 조절 가능한 통풍 개구(460)는 멤브레인(430)의 중심 구역에 배치되지 않을 수 있다. 예를 들면, 조절 가능한 통풍 개구(460)는 반경 또는 거리의 내측 80% 내에 배치되지 않을 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(460)는 멤브레인(430)의 외주를 따라서 서로 등거리의 거리 내에 배치될 수 있다.
도 4a의 예는 조절 가능한 통풍 개구(460)가 백플레이트(450)를 향해 열리도록 구성된다. 조절 가능한 통풍 개구(460) 및 백플레이트(450)는 도 2a-2d 및 도 3a-3d에서 기술된 것과 같은 구성들 중 어느 구성이라도 가질 수 있다. 백플레이트(450)는 감지 전압(Vsense)및 작동 전압(Vp)으로 설정될 수 있으며 (감지 전압 및 작동 전압은 전술한 바와 동일하거나 다를 수 있다) 멤브레인(430)은 접지로 설정될 수 있거나 또는 그 반대로 될 수 도 있다.
도 4b의 MEMS 구조체(400)는 도 4a의 MEMS 구조체와 유사한 구조를 보여준다. 그러나, 이 구성은 다른데, 예를 들면, 조절 가능한 통풍 개구(460)의 가동부(465)가 기판(410) 쪽으로 당겨지고 있다. 백플레이트는 감지 전압(Vsense)으로 설정될 수 있고, 기판은 작동 전압(Vp)으로 설정될 수 있으며 멤브레인은 접지로 설정될 수 있다. MEMS 구조체(400)의 이러한 구성에서, 작동 전압(조정 또는 스위칭 전압)은 감지 전압과 독립적일 수 있다.
도 5a는 횡단면도를 도시하며 도 5b는 기판(510)의 일부분 위에서 감지 구역(533) 밖으로 연장하는 멤브레인(530)을 갖는 MEMS 구조체(500)의 평면도를 도시한다. MEMS 구조체(500)는 도 4a를 참조하여 기술된 것과 유사한 재료를 포함하는 기판(510), 접속 구역(520), 멤브레인(530) 및 백플레이트(540)를 포함할 수 있다. 멤브레인(530)은 감지 구역(533) 및 조정 구역(536)을 포함할 수 있다. 감지 구역(533)은 기판(510)의 대향 림들 사이 또는 대향 접속 구역들(520) 사이에 배치될 수 있다. 조정 구역(536)은 기판(510)의 일부분 위에서 연장할 수 있으며 감지 구역(533)의 밖으로 배치될 수 있다. 감지 구역(533)은 접속 구역(520)의 제1 측에 배치될 수 있으며 조정 구역(536)은 접속 구역(520)의 제2 측에 배치될 수 있다. (언더 에칭된) 리세스(515)는 멤브레인(530)과 조정 구역(536) 내에 있는 기판(510)과의 사이에 형성될 수 있다. 백플레이트(540)는 감지 구역(533) 위에서만 가로 놓여 있지 멤브레인(530)의 조정 구역(536)에는 그렇치 않을 수 있다. 백플레이트(540)는 천공될 수 있다. 백플레이트(540)는 바이어스 전압(Vsense)으로 설정될 수 있고, 기판(510)은 조정 전압(Vp)으로 설정될 수 있으며 멤브레인은 접지로 설정될 수 있다. MEMS 구조체(500)의 이러한 구성에서, 조정 전압은 감지 전압과 독립적일 수 있다.
멤브레인(530)의 조정 구역(536)은 적어도 하나의 조절 가능한 통풍 개구(538)를 포함할 수 있으며, 이 개구는 비작동된 위치(오프 위치)에서 통풍 경로를 제공하고 작동된 위치(온 위치)에서는 통풍 경로를 제공하지 않는다. 비작동된 또는 열린 위치(오프 위치)는 조절 가능한 통풍 개구(538)가 감지 구역(533)에 있는 정지 위치(resting position)의 멤브레인(530)과 동일한 평면에 있는 위치일 수 있다. 작동된 또는 닫힌 위치(온 위치)는 조절 가능한 통풍 개구(538)가 기판(510)에 대고 누르고 있고 통풍 경로가 차단 위치일 수 있다. 중간 위치는 조절 가능한 통풍 개구(538)를 기판(510)을 향해 당김으로써 설정될 수 있지만 이 경우 조절 가능한 통풍 개구(538)는 기판(510)에 대고 누르지 않는다. 감지 구역(533)은 조절 가능한 통풍 개구(538)를 포함할 수도 또는 포함하지 않을 수도 있다는 것을 주목하여야 한다.
도 6a 및 도 6b는 기판(610)의 일부분 위에서 감지 구역(633)의 밖으로 연장하는 멤브레인(630)을 갖는 MEMS 구조체(600)의 횡단면도를 도시한다. MEMS 구조체(600)는 도 4a에 대하여 기술된 것과 유사한 재료를 포함할 수 있는 기판(610), 접속 구역(620), 멤브레인(630) 및 백플레이트(640)을 포함할 수 있다. 멤브레인(630)은 감지 구역(633) 및 조정 구역(636)을 포함할 수 있다. 감지 구역(633)은 기판(610)의 대향 림들 사이 또는 대향 접속 구역들(620) 사이에 배치될 수 있다. 조정 구역(636)은 기판(610)의 일부분 위에서 연장할 수 있으며 감지 구역(633)의 밖으로 배치될 수 있다. 감지 구역(633)은 접속 구역(620)의 제1 측에 배치될 수 있으며 조정 구역(636)은 접속 구역(620)의 제2 측에 배치될 수 있다. 리세스(615)는 멤브레인(630)과 조정 구역(636)에 있는 기판(610)과의 사이에 형성될 수 있다.
백플레이트(640)는 멤브레인(630)의 감지 구역(633) 및 조정 구역(636) 위에 가로놓일 수 있다. 백플레이트(640)는 감지 구역(633) 및 조정 구역에서 천공될 수 있다. 대안으로, 백플레이트(640)는 감지 구역(633)에서 천공되지만 조정 구역(636)에서는 천공되지 않을 수 있다. 백플레이트(640)는 제1 전극(641) 및 제2 전극(642)을 포함할 수 있다. 대안으로, 백플레이트(640)는 둘 이상의 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극(641)은 제2 전극(642)과 절연될 수 있다. 제1 전극(641)은 감지 구역(633)에 배치될 수 있으며 제2 전극(642)은 조정 구역(636)에 배치될 수 있다. 제1 전극(641)은 바이어스 전압(Vsense)으로 설정될 수 있으며, 제2 전극(642)는 조정 전압(Vp)으로 설정될 수 있다. 멤브레인(630)은 접지로 설정될 수 있다. MEMS 구조체(600)의 이러한 구성에서, 조정 전압은 감지 전압과 독립적일 수 있다.
멤브레인(630)의 조정 구역(636)은 하나 이상의 조절 가능한 통풍 개구(638)를 포함할 수 있으며, 이 개구는 도 6a에서 비작동된 위치(오프 위치)에서 통풍 경로를 제공하고 도 6b에서 작동된 위치(온 위치)에서는 통풍 경로를 제공하지 않는다. 열린 위치 또는 비작동 (오프 위치)는 조절 가능한 통풍 개구(638)가 감지 구역(633)에 있는 정지 위치(resting position)의 멤브레인(630)과 동일한 평면에 있는 위치일 수 있다. 닫힌 위치 또는 작동된 위치 (온 위치)는 조절 가능한 통풍 개구(638)가 백플레이트(640)에 대고 누르고 있고 통풍 경로가 차단되는 위치일 수 있다. MEMS 구조체(600)는 작동 위치에 있지 않을(오프 위치) 때 닫힌 통풍 경로 및 높은 코너 주파수를 제공할 수 있다. MEMS 구조체(600)는 작동 위치에 있을(온 위치)때 닫힌 통풍 경로 및 낮은 코너 주파수를 제공할 수 있다. 중간 위치는 조절 가능한 통풍 개구(638)를 백플레이트(640)을 향해 당김으로써 설정될 수 있지만 이 경우 조절 가능한 통풍 개구(638)는 백플레이트(640)에 대고 누르지 않는다. 감지 구역(633)은 조절 가능한 통풍 개구(638)를 포함할 수도 또는 포함하지 않을 수도 있다는 것을 주목하여야 한다.
백플레이트(640)는 통풍 구멍(639)을 포함할 수 있으며 멤브레인(630)은 조정 구역(636)에 있는 조정 가능한 통풍 개구(638)를 포함할 수 있다. 일예에서, 통풍 구멍(639) 및 조정 가능한 통풍 개구(638)는 서로에 대해 반대로 정렬될 수 있다.
도 7a 및 도 7b는 횡단면도를 도시하며 도 7c는 기판(710)의 일부분 위에서 감지 구역(733)의 밖으로 연장하는 멤브레인(730)을 갖는 MEMS 구조체(700)의 평면도를 도시한다. MEMS 구조체(700)는 도 4a에 대하여 기술된 것과 유사한 재료를 포함할 수 있는 기판(710), 접속 구역(720), 멤브레인(730) 및 백플레이트(740)을 포함할 수 있다. 백플레이트(740)는 (예를 들면, 환형 또는 사각형) 감지 백플레이트(741) 및 백플레이트 브릿지(742)를 포함할 수 있다.
멤브레인(730)은 감지 구역(733) 및 조정 구역(736)을 포함할 수 있다. 감지 구역(733)은 기판(710)의 대향 림들 사이 또는 대향 접속 구역들(720) 사이에 배치될 수 있다. 조정 구역(736)은 기판(710)의 일부분 위에서 연장할 수 있으며 감지 구역(733)의 밖으로 배치될 수 있다. 감지 구역(733)은 접속 구역(720)의 제1 측에 배치될 수 있으며 조정 구역(736)은 접속 구역(720)의 제2 측에 배치될 수 있다. (언더 에칭된) 리세스(715)는 멤브레인(730)과 조정 구역(736)에 있는 기판(710)과의 사이에 형성될 수 있다. 멤브레인(730)은 슬롯(735)에 의해 형성된 조절 가능한 통풍 개구(738)를 포함할 수 있다. 슬롯(735)은 조절 가능한 통풍 개구(738)에 대해 도 2a-2c에서 기술된 바와 같은 가동부를 형성할 수 있다.
백플레이트(740)는 멤브레인(30)의 감지 구역(733) 및 조정 구역(736) 위에 가로놓일 수 있다. 예를 들면, 감지 백플레이트(741)(제1 전극)는 감지 구역(733) 위에 가로놓일 수 있으며 백플레이트 브릿지(742)(제2 전극)는 조정 구역(736) 위에 가로놓일 수 있다. 대안으로, 백플레이트(740)는 둘 이상의 전극을 포함할 수 있다. 제1 전극(741)은 제2 전극(742)과 절연될 수 있다. 제1 전극(741)은 바이어스 전압(Vsense)으로 설정될 수 있으며 제2 전극(742)은 조정 전압(Vp)으로 설정될 수 있다. 멤브레인(730)은 접지로 설정될 수 있다. MEMS 구조체(700)의 이러한 구성에서, 조정 전압은 감지 전압과 독립적일 수 있다. 백플레이트(740)는 감지 구역(733) 및 조정 구역(736)에서 천공될 수 있다. 대안으로, 백플레이트(740)는 감지 구역(733)에서 천공되지만 조정 구역(736)에서는 천공되지 않을 수 있다. 백플레이트 브릿지(742)는 통풍 구멍(749)을 포함할 수 있다.
멤브레인(730)의 조정 구역(736)은 하나 이상의 조절 가능한 통풍 개구(738)를 포함할 수 있으며, 이 개구는 도 7b의 작동된 위치(온 위치)에서 통풍 경로를 제공할 수 있으며 도 7a의 비작동된 위치(오프 위치)에서는 더 작은 통풍 경로를 제공할 수 있다. 닫힌 또는 비작동된 위치(오프 위치)는 조절 가능한 통풍 개구(738)가 감지 구역(733)에 있는 정지 위치의 멤브레인(730)과 동일한 평면에 있는 위치일 수 있다. 열린 또는 작동 위치(온 위치)는 조절 가능한 통풍 개구(738)가 백플레이트(740)에 대고 누르고 있고 통풍 경로가 열리는 위치일 수 있다. MEMS 구조체(700)는 작동된 위치(온 위치)에 있을 때 통풍 경로 및 높은 코너 주파수를 제공할 수 있다. MEMS 구조체(700)는 비작동된 위치(오프 위치)에 있을 때 닫힌 통풍 경로 및 낮은 코너 주파수를 제공할 수 있다. 중간 위치는 조절 가능한 통풍 개구(738)를 백플레이트(740)를 향해 당김으로써 설정될 수 있지만 이 경우 조절 가능한 통풍 개구(738)는 기판(510)에 대고 누르지 않는다. 감지 구역(733)은 조절 가능한 통풍 개구(738)를 포함할 수도 또는 포함하지 않을 수도 있다는 것을 주목하여야 한다.
도 8a는 MEMS 구조체의 동작하는 예를 도시한다. 첫 단계(810)에서, 멤브레인을 백플레이트에 대해 움직임으로써 음향 신호가 감지될 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구는 닫힌 위치에 있을 수 있다. 다음 단계(812)에서, 높은 에너지 신호가 검출될 수 있다. 단계(814)에서, 조절 가능한 통풍 개구는 닫힌 위치에서 열린 위치로 움직일 수 있다. 열린 위치는 완전히 열린 위치 또는 부분적으로 열린 위치일 수 있다.
도 8b는 MEMS 구조체의 동작하는 예를 도시한다. 첫 단계(820)에서, 멤브레인을 백플레이트에 대해 움직임으로써 음향 신호가 감지될 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구는 작동된 (온) 닫힌 위치에 있을 수 있다. 다음 단계(822)에서, 높은 에너지 신호가 검출될 수 있다. 단계(824)에서, 조절 가능한 통풍 개구는 작동된 (온) 닫힌 위치에서 비작동된 (오프) 열린 위치로 움직일 수 있다. 열린 위치는 완전히 열린 위치 또는 부분적으로 열린 위치일 수 있다.
도 8c는 MEMS 구조체의 동작하는 예를 도시한다. 첫 단계(830)에서, 멤브레인을 백플레이트에 대해 움직임으로써 MEMS 구조체는 음향 신호를 감지하는 제1 응용으로 설정될 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구는 닫힌 위치에 있을 수 있다. 두 번째 단계(832)에서, 멤브레인을 백플레이트에 대하여 움직임으로써 MEMS 구조체는 음향 신호를 감지하는 제2 응용으로 설정될 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구는 닫힌 위치에서 열린 위치로 움직일 수 있다. 열린 위치는 완전히 열린 위치 또는 부분적으로 열린 위치일 수 있다.
도 8d는 MEMS 구조체의 동작하는 예를 도시한다. 첫 단계(840)에서, 멤브레인을 백플레이트에 대해 움직임으로써 MEMS 구조체는 음향 신호를 감지하는 제1 응용으로 설정될 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구는 열린 위치에 있을 수 있다. 두 번째 단계(842)에서, 멤브레인을 백플레이트에 대하여 움직임으로써 MEMS 구조체는 음향 신호를 감지하는 제2 응용으로 설정될 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구는 열린 위치에서 닫힌 위치로 움직일 수 있다. 닫힌 위치는 완전히 닫힌 위치 또는 부분적으로 닫힌 위치일 수 있다.
다른 예는 수동적으로 작동된 조절 가능한 통풍 개구를 포함한다. 조절 가능한 통풍 개구는 아무런 제어 입력도 수신하지 못하기 때문에 수동적일 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구는 이 개구에 작용하는 압력 차에 의해 기계적으로 작동될 수 있다.
도 9a 및 도 9b는 멤브레인 상에서 수동적으로 작동된 조절 가능한 통풍 개구를 갖는 MEMS 구조체(900)를 도시한다. 도 9a는 멤브레인(901), 백플레이트(902), 및 통풍 개구(903)를 포함하는 MEMS 구조체(900)의 단면을 도시한다. 백플레이트(902)는 백플레이트 관통 구멍(912)으로 천공될 수 있다. 백플레이트(902) 및 멤브레인(901)은 갭 거리(904)에 의해 분리될 수 있다. 갭 거리는 0.5 ㎛ 내지5 ㎛를 범위로 할 수 있다. 일예에서, 갭 거리는 약 2 ㎛ 이다.
이 예에서, 통풍 개구(903)는 멤브레인(901)에 배치될 수 있다. 아래에서 논의되는 바와 같이, 다른 위치 또한 가능하다. 통풍 개구(903)는 어떤 힘 또는 압력 차에 의해 작용할 때 편향하도록 구성된 가요성 구조체(913)로부터 형성된다. 전형적인 MEMS 마이크로폰으로서, 멤브레인(901)은 압력 A로 특징되는 제1 공간(905)을 압력 B로 특징되는 제2 공간(906)으로 분리할 수 있다.
MEMS 마이크로폰의 전형적인 동작에 있어서, 압력 A와 B의 차는 멤브레인이 편향되게 한다. 이러한 편향은 캐패시터 플레이트처럼 작용할 수 있는 멤브레인(901) 및 백플레이트(902)를 가로지르는 변동 전압으로부터 감지될 수 있다. 예에서, 공간(905 및 906)에서 압력 A와 B와의 차이는 가요성 구조체(913)를 기계적으로 작동시킨다. 제어 메커니즘으로부터 아무런 입력도 필요하지 않다. 가요성 구조체(913)는 어떤 압력 차가 작동 레벨을 변화시킬 것인지 결정할 수 있는 기계적 강성을 특징으로 할 수 있다.
가요성 구조체(913)의 실시예는 기계적 강성의 값을 선택하도록 모두 맞추어진 여러 기계적 기하구성, 길이, 폭, 두께 또는 재료를 가질 수 있다. 또한, 가요성 구조체(913)의 길이 및 폭을 포함하여, 통풍 개구(903)의 기하구성은 개구를 통해 흐르는 유량에 큰 영향을 미칠 수 있다. 개구를 통해 흐르는 유량은 공간(905와 906) 사이의 압력 차를 얼마나 빨리 줄일 수 있느냐에 영향을 미칠 수 있다.
도 9b는 통풍 개구(903)가 백플레이트 윈도우(922)의 아래(또는 위쪽)에 배치되어 있는 MEMS 구조체(900)의 예의 평면도를 도시한다. 백플레이트 윈도우(922)는 도 1a 및 도 1b에 도시된 예와 유사한 백플레이트(902)의 외곽 에지에 가까이 배치된다.
수동적으로 작동된 조절 가능한 통풍 개구를 갖는 MEMS 구조체의 예에 대하여, 문제점들 중 적어도 두 가지 특별한 카테고리가 해결될 수 있다. 이것들은 낮은 주파수 잡음에 관련된 문제와 손상을 주는 높은 압력 이벤트에 관련된 문제이다. 고정된 통풍 개구들은 멤브레인에 미치는 손상을 방지할 수 있지만, 대역폰을 제한함으로써 마이크로폰의 감도를 떨어뜨릴 수 있다. 수동 조절 가능한 통풍 개구는 손상을 주는 높은 압력 이벤트에 대비하여 더 높은 대역폭 및 보호를 제공할 수 있다. 이러한 두 부류의 문제점들에 대하여 수동 조절 가능한 통풍 개구의 거동은 세가지 사례로 기술될 수 있다.
사례 1은 중간 또는 낮은 압력(예를 들면, 약 120dB SPL까지)의 저주파 신호와 관련한다. 앞에서 언급한 바와 같이, 평형 시간 상수를 갖는 통풍 슬롯은 코너 주파수를 갖는 하이 패스 필터로서 작용할 수 있다. 사례 1의 경우, 조절 불가 통풍 슬롯은 저주파 신호 이상의 코너 주파수를 제공할 수 있다. 수동 조절 가능한 통풍 개구와 관련하여, 사례 1에서 신호의 상대적인 낮은 압력은 전형적으로 통풍 개구가 열리지 않게 할 것이다. 다시 도 9a를 참조하면, 공간(905와 906) 사이에서 약간의 압력 감소가 있을 것이다. 저주파 신호는 전체 대역폭에서 감지될 수 있다.
사례 2는 낮은 주파수 잡음에 관련한다. 종종 낮은 주파수에서 비교적 높은 압력 신호(예를 들면, 약 100 Hz 아래 주파수를 갖는 약 120과 140 dB SPL 사이의 잡음)는 전형적인 상황에 부딪힐 수 있다. 이러한 유형의 잡음의 예는 스테레오 시스템을 지나쳐 걷고 있던 중 전환 가능한 또는 낮은 주파수 음악으로 구동 중일 때 풍잡음(wind noise)일 수 있다. 그러나, MEMS 마이크로폰에 의한 더 높은 주파수 신호(예를 들면, 정규 음성)의 동시적인 검출이 바람직할 수 있다. 이 경우, 수동 조절 가능한 통풍 개구는 낮은 주파수 높은 압력 잡음에 의해 자가-조절될 수 있다. 공간(905)과 공간(906) 간의 높은 압력 차는 통풍 개구가 열리게 하고 압력 차를 줄여줄 수 있다. 더 높은 주파수 더 높은 압력 신호는 여전히 멤브레인을 여기시킬 수 있으며 신호가 감소된 신호 대 잡음 비를 갖는 MEMS 마이크로폰에 의해 감지되게 해줄 수 있다.
사례 3은 압력 손상 신호보다 극히 큰 신호와 관련한다. 이것은 마이크로폰을 떨어뜨릴 때 또는 멤브레인으로의 경로를 기계적으로 부딪쳐서 큰 압력 유출(pressure flux)이 멤브레인에 접근하여 충격을 가하게 될 때(예를 들면, 사람이 손가락으로 마이크로폰 입력을 톡톡 두드릴 때)의 사례이다. 이러한 극한 신호는 멤브레인이 파열이나 균열을 일으키게 하여 마이크로폰이 고장을 일으키게 할 수 있다. 고정된 통풍 구멍은 마이크로폰이 극한의 과도 압력으로부터 보호하는데 사용될 수 있다. 그러나, 구멍이 더 클 수록(그래서 더 큰 충격에 대비하여 보호가 더 잘 될 수록), 통풍 구멍에 의해 생긴 하이 패스 팰터의 코너 주파수가 더 높아진다. 이러한 방식으로, 줄어든 대역폭의 대가로 더 나은 보호가 이루어질 수 있다.
수동 조절 가능한 통풍 개구의 경우, 사례 3의 극한의 과도 압력 이벤트는 통풍 개구가 압력 차 자체로 인해 자가-작동을 일으켜 열리게 하여 공간(905)과 공간(906) 사이의 압력을 줄이도록 한다. 사례 1에서 알 수 있는 바와 같이, 개구는 보통의 압력 신호에는 작동하지 않는다. 그래서 마이크로폰은 극한 과도 압력 이벤트에 의한 손상으로부터 보호될 수 있으되, 낮은 주파수 신호를 감지하는데 필요한 큰 대역폭을 유지할 수 있다. 수동 조절 가능한 통풍 개구는 어떤 제어 메커니즘 없이도 사례 1 내지 3에서 보았던 문제들에 대한 해결책을 제공할 수 있다.
수동 통풍 개구(또는 개구들)는 멤브레인에 제공된 유일한 개구들일 수 있다. 대안으로, 고정된 개구들(예를 들면, 작은 구멍들)도 포함될 수 있다. 다른 대안으로, 작동된 개구가 수동 개구와 조합하여 포함될 수 있다. 예를 들면, 작동된 개구는 주파수 코너를 조정하는데 사용될 수 있고 한편 수동 개구는 손상(예를 들면, 사례 3)을 방지하기 위해 설계될 수 있다. 세 가지 형태 모두 동일한 장치에서 사용될 수 있다는 것 또한 물론이다.
도 10a는 MEMS 구조체 또는 MEMS 장치의 예의 기계적인 응답을 도시한다. 도 10a는 통풍 개구 양단의 압력 차가 증가함에 따라 수동 조절 가능한 통풍 개구의 끝부분 편향(tip deflection)(1002)에 따른 코너 주파수(1001)의 이동을 도시한다. 코너 주파수 시프트는 도 2e에서 이미 기술하였다.
도 10b는 캔틸레버(1011)로 구성된 수동 조절 가능한 통풍 개구(1010)의 예를 도시한다. 캔틸레버(1011)는 압력 A의 공간(1012)과 압력 B의 공간(1013) 사이의 압력 차에 의해 편향된 것으로 도시된다. 도 10b의 특정 예에서, 캔틸레버(1011)의 길이는 70 ㎛일 수 있으며 캔틸레버(1011)의 폭은 20 ㎛일 수 있다. 다른 예에서, 캔틸레버(1011)의 길이는 10 내지 500 ㎛의 범위일 수 있으며 캔틸레버(1011)의 폭은 5 내지 100 ㎛의 범위 일 수 있다. 다른 예에서, 통풍 개구 당 캔틸레버의 개수는 또한 1 내지 다수의 범위일 수 있다.
도 11a 내지 11f는 조절 가능한 통풍 개구의 각종 예를 도시한다. 도 11a는 정사각형의 가요성 구조체(1101)를 포함하는 조절 가능한 통풍 개구(1110)의 예를 도시한다. 가요성 구조체(1101)는 길이(1102), 폭(1103), 및 개구 갭(1104)을 포함할 수 있다. 여러 예에서, 길이 대 폭의 비율은 약 1:1 부터 약 10:1까지의 범위일 수 있다. 개구 갭(1104)은 통상적으로 약 0.5 와 5 ㎛ 사이일 수 있다.
도 11b는 개구 갭(1104)의 단부에서 작은 구멍(1125)을 갖는 조절 가능한 통풍 개구(1120)의 예를 도시한다. 가요성 구조체(1101)의 코너에서 이 작은 구멍들(1125)은 고정된 통풍 구멍으로서 작용할 수 있거나 가요성 구조체(1101)의 기계적 강성에 영향을 주도록 구성될 수 있다. 예에서, 작은 구멍(1125)은 또한 노칭 스트레스(notching stress)를 줄이려는 의미도 있을 수 있다.
도 11c는 둥근 가요성 구조체(1101) 및 플랩(1101)을 멤브레인의 나머지 것들과 분리하는 개구 갭(1104)을 갖는 조절 가능한 통풍 개구(1130)의 예를 도시한다. 가요성 구조체(1101)의 형상은 개구를 통한 공기 유동 역학에 영향을 줄 수 있다. 형상은 가요성 구조체(1101)의 초기 개방(작은 변위) 시 그리고 가요성 구조체(1101)의 더 크게 개방(큰 변위) 시 흐름 속도를 변화시킬 수 있다. 그래서 형상은 얼마나 빠르게 압력 차 감소를 이룰 수 있는지에 직접적으로 영향을 줄 수 있다. 둥근 또는 정사각형 형상 이외에도, 어떠한 다른 합당한 구조(예를 들면, 삼각형, 톱니형, 또는 다른 다각형)가 사용될 수 있다.
도 11d는 개구 갭(1104)의 단부에서 굽은 구멍(1145)을 갖는 조절 가능한 통풍 개구의 예를 도시한다. 굽은 구멍은 캔틸레버 베이스로부터 노칭 스트레스를 해제하려는 목적을 제공할 수 있다.
도 11e는 구불구불한 개구 갭(1104)을 포함하는 엮인 가요성 구조체(1101)를 갖는 조절 가능한 통풍 개구(1150)의 예를 도시한다. 이 구조체는 가요성 구조체(1101)의 기계적 강성을 더 높게 유지하면서 공기 흐름을 증가시킬 수 있다.
도 11f는 조절 가능한 통풍 개구의 예를 도시하며, 여기서 개구 갭(1104)을 가진 두 가요성 구조체(1101)는 서로에 인접하게 배치된다. 부가 슬롯(1105)은 통풍을 증가시키고 가요성을 구조체에 가요성을 추가해주기 위해 포함될 수 있다. 슬롯(1105)은 조절 가능한 통풍 개구(1160)의 강성을 줄일 수 있으며 전체 구조가 더 많이 움직이게 해줄 수 있다. 구조체(1101)는 상이한 크기의 개구 갭(1104) 또는 동일한 크기를 가질 수도 있다. 구조체(1101)는 동일한 또는 상이한 폭(1103) 또는 길이(1102)를 가질 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(1160)는 전체 멤브레인을 포함할 수도 있거나 또는 개구는 큰 멤브레인의 작은 부분을 포함할 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구 및 마이크로폰의 기능을 향상시키기 위해 파라미터들이 선택될 수 있다.
도 11a 내지 도 11f의 예는 조절 가능한 통풍 개구가 여러 기하구성 및 치수를 포함하는 많은 예로 만들어 질 수 있다는 것을 보여주려는 의미이다. 이들 여러 예들 중 하나 이상의 예는 함께 사용될 수 있다. 또한, 이들 구조체에서 어느 재료라도 사용될 수 있음을 주목하여야 한다. 여러 예에서, 조절 가능한 통풍 개구는 융기부 및/또는 코팅과 같은 요철 표면 및/또는 접착 방지 메커니즘을 포함할 수 있다.
다른 예에서, 조절 가능한 통풍 개구는 조절 가능한 통풍 개구가 하나의 부품인 구조체보다 얇거나 두꺼운 재료를 포함할 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구의 기계적 강성을 (기계적 구조를 더 두껍게 하여) 증가시키거나 (기계적 구조를 더 얇게 하여) 감소시키기 위하여, 가요성 구조체의 구조적인 두께가 변할 수 도 있다. 멤브레인 위에 조절 가능한 통풍 개구를 포함하는 예에서, MEMS 또는 마이크로 전자 장치의 제조에 공통으로 사용된 기술을 이용하여 마이크로 크기의 구조체가 제조될 수 있다. 제조 공정 중에, 가요성 구조체는 (예를 들면, 다른 구역을 보호하는 포토레지스트를 사용하여) 선택적으로 에치되어 더 얇은 기계적 구조체를 생성할 수 있다. 대안으로, 가요성 구조체는 그 위에 부가적인 재료를 증착시킬 수 있거나 또는 멤브레인의 주위의 구조적 재료가 가요성 구조체 자체보다 더 많이 에치될 수 있다. 이 예들 중 어느 예에서도, 가요성 구조체의 구조적 층 두께는 여러 기계적 강성 값 및 개선된 조절 가능한 통풍 개구 성능을 내기 위해 실질적으로 변동될 수 있다.
하나의 예는 복수개의 조절 가능한 통풍 개구를 포함할 수 있다. 하나 이상의 조절 가능한 통풍 개구를 포함하는 것은 하이 패스 필터의 코너 주파수가 조절 가능한 통풍 개구의 개수에 따라 선형적으로 조정될 수 있으므로 의미가 있을 수 있다. 부가적으로, 복수개의 통풍구를 포함하면 (예를 들어, 단일의 통풍구를 방해하는 먼지로 인해 생긴) 오동작의 위험을 줄일 수 있다.
도 12 및 도 13a-13d는 수동 조절 가능한 통풍 개구의 여러 가지 구성의 각종 예를 도시한다. 다시 말해서, 이러한 여러 예들의 특징은 조합될 수 있다.
도 12는 장치 하우징 내에 MEMS 마이크로폰(1200)이 패키지된 예를 도시한다. 장치 하우징은 지지 구조체(1202) 및 리드 구조체(1203)를 포함할 수 있다. 지지 구조체(1202)는, 예를 들면, 인쇄 회로 기판과 같은 적층체로부터 형성될 수 있다. 지지 구조체(1202)는 하우징 내 컴포넌트들, 예를 들면, MEMS(1201) 및 ASIC(주문형 집적 회로)(1204)를 접속하는 내부 표면 상의 전기 접점을 포함할 수 있다. 이 접점들은 지지 구조체(1202)를 통해 외부에서 접근되도록 라우트될 수 있다.
리드(1203)는 MEMS 마이크로폰(1200)의 컴포넌트들을 둘러싸는데 사용될 수 있다. 도시된 예에서, 리드(1203)는 백플레이트(1221) 위쪽에 공기 공간을 남길 수 있다. 백플레이트(1221) 내 구멍들로 인한 멤브레인(1211)의 바로 위쪽 공간과 동일한 압력 하에 있을 수 있는 이러한 공기 갭은 압력 차가 결정되는 압력들 중 한 압력을 제공할 수 있다. 리드(1203)는 금속, 플라스틱, 또는 적층 재료, 뿐만 아니라 리드 구조체에 적절한 모든 다른 재료로 만들 수 있다.
MEMS 구조체(1201)는 지지 구조체(1202)에 부착될 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이, MEMS 구조체는 멤브레인(1211) 및 백플레이트(1221)를 포함할 수 있다. 사운드 포트(1207)는 지지 구조체(1202)를 통해 멤브레인(1211)까지의 압력 파(예를 들면, 사운드 신호)의 경로를 제공할 수 있다.
감지 전극 블록(1204)도 또한 지지 구조체(1202)에 부착될 수 있다. 감지 전극 블록(1204)은 MEMS 구조체(1201)에 접속될 수 있다. 감지 전극 블록(1204)은 멤브레인(1211) 및 백플레이트(1221) 양단의 변동 전압을 감지하도록 구성될 수 있다. 멤브레인에 입사하는 사운드 신호는 멤브레인을 편향시킨다. 결과적으로 멤브레인(1211) 및 백플레이트(1221)을 분리시키는 갭 거리의 변동은 두 요소들 양단의 변동 전압에 의해 반영될 수 있다. 감지 전극 블록(1204)은 이러한 변동 전압 신호를 처리하여 입사 음파의 오디오 정보를 담고 있는 출력 신호를 제공할 수 있다.
도 12의 특정한 예에서, 멤브레인(1211)은 조절 가능한 통풍 개구(1208)를 포함할 수 있다. 멤브레인(1211)은 압력 A의 공간(1205)과 압력 B의 공간(공간(1206))을 분리시킬 수 있다. 일 예에서 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 캔틸레버로 구성될 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 공간(1205)과 공간(1206) 사이의 B에 대한 A 또는 그 반대의 큰 압력 차로 인해 편향하도록 기계적으로 작동될 수 있다. 압력 신호가 MEMS 구조체(1201)의 감지 범위에 속하는 경우, 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 거의 편향되지 않거나 전혀 편향되지 않을 수 있다.
여러 예에서, MEMS 구조체(1201)는 기판을 포함할 수 있다. 여러 예에서, 기판은 지지 구조체(1202) 또는 별개의 기판일 수 있다. 다른 예에서, 지지 구조체는 인쇄 회로 기판(PCB) 또는 장치 하우징의 일부로서 플라스틱이나 적층체 구조체일 수 있다.
또 다른 예에서, 사운드 포트(1207)는 백플레이트(1221)의 면과 맞은편에 있는 공간(1205) 내 멤브레인(1211)으로의 접근을 제공할 수 있거나 또는 사운드 포트(1207)는 (예를 들면, 리드 구조체(1203)를 통해) 백플레이트(1221)와 동일한 쪽 위의 공간(1206) 내 멤브레인(1211)으로의 접근을 제공할 수 있다. 그러한 특정한 예에서, 공간(1205)은 밀봉될 것이며 지지 구조체(1202) 내 사운드 포트(1207)는 존재하지 않을 것이다.
지금까지 논의된 예들은 멤브레인 내에 조절 가능한 통풍 개구를 포함한다. 이것은 그저 한가지 가능한 위치이다. 도 13a-13d에 대하여 설명되는 바와 같이, 조절 가능한 통풍 개구는 장치의 다른 부분에 위치할 수 있다.
도 13a는 조절 가능한 통풍 개구(1208)가 지지 구조체(1202)에 통합될 수 있는 예를 도시한다. 이 경우, 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 공간(1205)과 공간(1206) 사이의 압력 차에 의해 작동될 수 있다. 비록 MEMS 구조체(1201) 내 멤브레인(1211)이 어떠한 통풍 개구도 제공하지 않을지라도, 지지 구조체(1202) 내 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 앞에서 기술한 세 가지 사례에서의 문제점들을 해결하는데 필요한 압력의 감소를 제공할 수 있다. 필요하다면, 지지 구조체(1202)의 일부로서, 조절 가능한 통풍 개구(1208)를 멤브레인(1211)의 일부이었던 것보다 더 크게 제조하는 것이 가능하다. 구멍의 크기는 0.1내지 1 mm의 범위일 수 있으며 횡단면 형태에서 상이할 수 있다(예를 들면, 원형, 사각형, 정사각형).
도 13b는 장치 하우징(1200)을 가진 예를 도시하며, 이 예에서 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 리드 구조체(1203)에 통합될 수 있다. 도 13a와 유사하게, 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 공간(1205)과 공간(1206) 사이의 압력 감소를 제공할 수 있다. 리드 구조체(1203) 내에 배치될 때 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 다양한 치수와 구성으로 될 수 있다. 개구(1208)를 리드 구조체(1203) 내에 배치시키면 장치 하우징(1200)의 상단으로 쉽게 접근하는 장점을 제공할 수 있다.
도 13c는 MEMS 구조체(1201)의 단면을 통해 예를 보여준다. MEMS 구조체(1201)는 백플레이트(1221), 멤브레인(1211), 이격 층(1209), 및 지지 구조체(1202)를 포함할 수 있다. 예에서, 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 백플레이트(1221) 상에 통합될 수 있다. 백플레이트(1221)는 또한 백플레이트 천공 구멍(1210)을 포함할 수 있다. 멤브레인(1211)은 압력 A의 공간(1205)을 압력 B의 공간(1206)으로부터 분리시킬 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 공간(1205) 내 A와 공간(1206) 내 B와의 압력 차가 큰 경우에 이 압력 차를 감소되게 하는 경로를 제공할 수 있다. 수동 조절 가능한 통풍 개구(1208)의 거동은 이미 설명된 세 가지 사례로 기술될 수 있다. 통상적인 감지 시, 수동 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 닫힌 채로 남아 있을 수 있다. 이격 층(1209)은 어느 재료라도 포함할 수 있다. 몇몇 예에서, 이격 층(1209)은 실리콘, 산화물, 중합체, 또는 몇 몇 합성물일 수 있다. 예에서, 지지 구조체(1202)는 기판을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 지지 구조체(1202)는 인쇄 회로 기판(PCB)을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 지지 구조체(1202)는 플라스틱이나 적층 재료를 포함할 수 있다.
도 13d는 하우징(1230)을 포함하는 예를 도시한다. 하우징(1230)은 장치 하우징(1200), 사운드 포트(1207), 압력 바이패스 포트(1237), 및 조절 가능한 통풍 개구(1238)를 포함할 수 있다. 장치 하우징은 MEMS 구조체(1201), 지지 구조체(1202), 리드 구조체(1203), 및 감지 전극 블록(1204)을 포함할 수 있다. MEMS 구조체(1201)는 백플레이트(1221) 및 멤브레인(1211)을 포함할 수 있다. 멤브레인은 압력 A의 공간(1205)을 압력 B의 공간(1206)으로부터 분리시킬 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(1238)는 공간(1205)을 압력 C의 공간(1236)으로부터 분리시킬 수 있다. 압력 바이패스 포트(1237)와 조절 가능한 통풍 개구(1238)의 조합은 공간(1205) 내 사운드 포트(1207)에 들어오는 신호의 경로를 제공할 수 있으며, 이때 공간(1205) 내 A와 공간(1206) 내 B 또는 공간(1236) 내 C 사이의 큰 압력 차가 공간(1236) 내에서 감소된다. 이 예는 조절 가능한 통풍 개구가 장치 또는 MEMS 구조체에 통합될 필요가 없다는 것을 보여주지만, 여러 응용에서는 하우징의 일부로서 효과적으로 기능할 수 있다.
도 14a 및 도 14b는 MEMS 구조체(1400)를 포함하는 대안의 예를 도시한다. 도 14a는 원주 둘레에 스프링으로 지지된 멤브레인(1401)을 포함하는 구조체(1400)의 평면도를 도시한다. 스프링은 슬롯(1402)이 선택 부분으로부터 제거된 멤브레인(1401)으로 구성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 캔틸레버는 갭의 적어도 두 부분이 캔틸레버의 한 구역(이 경우에서는 각 면)에 인접하도록 스프링 형상의 갭에 의해 둘러싸일 수 있다. 슬롯들이 정사각형 코너들에 의해 연결된 것으로 도시되지만, 이와 달리 코너들은 둥글게 형성될 수 있다.
도 14b는 통풍구가 열린 위치에 있을 때 도 14a의 단면(14b)에서 절취된 횡단면도를 도시한다. 멤브레인(1401)은 압력 A의 공간(1406)을 압력 B의 공간(1407)으로부터 분리시킨다. 슬롯(1402)의 폭은 개구 갭(1404)에 의해 주어질 수 있다. 멤브레인(1401)은 기판(1405)에 부착될 수 있다. 도 14b에서, 멤브레인은 큰 변위로 도시되며, 여기서 공간(1406) 내 압력 A가 공간(1407) 내 압력 B보다 훨씬 클 수 있다. 압력 차가 높은 경우, 멤브레인(1401)은 멤브레인 두께보다 더 많이 편향될 수 있어서, 통풍을 더욱 증가시킬 수 있다.
도 12, 도 13a-13d, 및 도 14a-14b는 조절 가능한 통풍 개구가 MEMS 구조체, 장치 하우징, 패키지, 기판의 임의의 부분, 또는 전체 시스템의 임의의 부분에 통합될 수 있다는 것을 강조하고자 하는 다수의 예를 보여준다. 이러한 예들에서, 조절 가능한 통풍 개구는 멤브레인과 접촉하는 제1 공간을 통상 멤브레인의 반대편과 접촉하는 제2 공간으로부터 분리시킬 수 있다. 그러나, 제2 공간이 반드시 멤브레인의 반대편과 접촉하고 있을 필요는 없다.
도 15는 실시예에 따라서 장치(1500)의 횡단면의 개략적인 사시도를 도시한다. 장치(1500)는 하우징 지지 구조체(1502) 및 MEMS 구조체(1201)를 포함할 수 있다. MEMS 구조체(1201)는 하우징 지지 구조체(1502)에 기계적으로 접속된 기판(1510)을 포함할 수 있다. MEMS 구조체(1201)는 간접적인 방식으로, 예를 들면, 개재된 소자 또는 층을 통해 하우징 지지 구조체(1502)에 기계적으로 접속될 수 있다. MEMS 구조체(1201)는 직접적인 방식으로 또는 개재된 소자 및/또는 재료 층을 통한 간접적인 방식으로 기판(1510)에 기계적으로 접속된 멤브레인(1211)을 더 포함할 수 있다. 멤브레인(1211)은 멤브레인(1211)의 제1 면에 접촉하는 제1 공간(1205)과 멤브레인(1211)의 반대편의 제2 면에 접촉하는 제2 공간(1206)을 분리시킬 수 있다. 장치(1500)는 멤브레인의 제1 면에서 멤브레인(1211)에 음향적으로 커플링된 사운드 포트(1207)를 더 포함할 수 있으며, 사운드 포트(1207)는 하우징 지지 구조체(1502) 및 기판(1510)에서 형성되어 있다. 장치(1500)는 또한 하우징 지지 구조체(1502)를 통해 사운드 포트(1207)에서 제2 공간(1206)으로 연장하는 통풍 경로(1537)를 포함할 수 있다.
마이크로폰 시스템에서, 멤브레인은, 예를 들면, 떨어뜨림으로 인해 생긴 갑작스러운 충격 이벤트에서 일어날 수 있는 과도 압력(overpressure)에 대비하여 보호될 필요가 있을 수 있다. 매우 강인한 멤브레인은 감도와 제조가능성에 대해 차선일 수 있다. 대안으로서, 예를 들어, 멤브레인 내 플랩에 의한 통풍 또는 응용에서 구조적인 보호 수단에 의한 통풍이 예상될 수 있다. 구조적인 보호 수단은 사운드 포트 내에 가스켓 및 완충 재료를 넣는 것일 수 있다. 도 15의 실시예 그리고 후속 도면들 중 어쩌면 적어도 하나의 도면의 실시예에 따르면, 통풍은 포트가 바닥에 있는 마이크로폰(bottom port microphone)의 하우징 내에 구성될 수 있다는 제안이 있을 수 있다. 통풍 경로는 사운드 포트(전방 용적 또는 "제1 공간")로부터 내부 용적(후방 용적 또는 "제2 공간) 쪽으로 향하는 하우징의 베이스 PCB 플레이트에서 정의될 수 있다. 이러한 통풍 경로는 과도 압력의 이벤트 시에만 열리는 것이 바람직할 수 있다. 이를 위하여, 통풍 경로에 밸브 소자가 도입될 수 있다. 이러한 밸브 또는 밸브 소자는, 예를 들면, 200 Pa를 초과하는 압력 하에서 열릴 수 있도록, 예를 들면, 고무 시트, 고분자 필름, 한 조각의 가요성 기판 등을 포함할 수 있다. 밸브 소자는 정상적인 음향 압력이 변환기에 들어오는 경우에는 정지 위치에 올 수 있는 가요성을 가질 수 있다. 다른 말로 하자면, 밸브형 통풍 경로는 사운드 포트로부터 후방 용적으로 제공될 수 있다.
전형적으로, 하우징 지지 구조체(1502) 내 통풍 경로(1537, 1538)는 비교적 쉽고 낮은 비용으로 제조될 수 있다. 통풍 경로는 사운드 포트(1207)를 멤브레인(1211)과 반대편에서 접촉하는 제2 공간(1206)과 접속시키기 때문에, 사운드 포트(1207) 내 과도 압력은 직접 제2 공간으로 방출될 수 있어서 사운드 포트(1207) 내 과도 압력이 (예를 들면, 도 13d에 따른 실시예의 사례처럼) 줄어들 수 있을 뿐만 아니라, 동시에 공간(1206) 내 압력이 증가될 수 있다. 그 결과로서, 멤브레인(1211)은 사운드 포트(1207)에서 갑작스럽게 일어나는 과도 압력 이벤트에 대비하여 전형적으로 더 좋게 및/또는 더 신속하게 보호받을 수 있다. 사운드 포트(1207)에서 과도 압력 이벤트가 끝난 후, 과도 압력은 통상적으로 제2 공간(1206)에 남아 있을 수 있는데, 이 과도 압력은 정적인 압력 평형을 제공하도록 구성된 통풍 구멍(140)(도 1b)에 의해 사운드 포트(1207)로 서서히 방출 될 수 있다. 대안으로, 정적인 압력 평형은 통풍 경로(1537, 1538, 1637, 1638)를 통해 이루어질 수 있다. 통풍 경로가 밸브형 통풍 경로인 사례에서, 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 소량의 공기 또는 유체가 제1 공간(1206)으로부터 사운드 포트(1207)를 향해 흐르게 해줄 수 있다.
장치(1500)는 사운드 포트(1207)와 제2 공간(1206)과의 사이의 압력 차를 줄여주도록 구성된 조절 가능한 통풍 개구(1208)를 더 포함할 수 있으며, 이 때 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 제1 공간(1205)과 제2 공간(1206) 사이의 압력 차의 함수로서 수동적으로 작동될 수 있다.
조절 가능한 통풍 개구(1208)는 제2 공간(1206)과 접촉하는 하우징 지지 구조체(1502)의 한 표면에 부착된 탄력적 플랩을 포함할 수 있다.
조절 가능한 통풍 개구(1208)는 고무 시트, 고분자 필름, 한 조각의 가요성 기판 재료, 및 탄성적 금속 시트 중 적어도 한 가지를 포함할 수 있다. 그 밖에 또는 대안으로, 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 캔틸레버를 포함할 수 있다.
통풍 경로(1537, 1538)는 제2 공간(1206)에 대하여 사운드 포트(1207)에서 과도 압력에 응답하여 열리도록 구성된 그렇지 않으면 닫혀진 정지 위치를 가정하도록 구성된 밸브형 통풍 경로일 수 있다.
도 15에 도시된 실시예에서, 하우징 지지 구조체(1502)는 세 개의 층(1532, 1534, 및 1536)을 포함할 수 있다. 통풍 경로(1537, 1538)는 사운드 포트(1207)로부터 기판(1510)의 아래쪽이 아닌 측면 위치까지 측면방향으로 연장하는 중간 층(1534) 내 길다란 컷아웃(1537)을 포함할 수 있다. 통풍 경로는 측면 위치에서 하우징 지지 구조체(1502)의 상부 층(1532) 내 홀(hole)(1538)을 더 포함할 수 있다. 홀(1538)은 조절 가능한 통풍 개구(1208)에 의해 일시적으로 닫혀 있을 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(1208)가 (예를 들면, 제2 공간(1206)에 대비한 사운드 포트(1207) 내 과도 압력으로 인해) 일시적으로 열릴 때, 홀(1538)이 제2 공간(1206)으로 열릴 수 있다.
ASIC(1204) 및/또는 MEMS 구조체는 하우징 지지 구조체(1502)의 바닥 면에 형성된 접촉 패드(1592, 1594, 1596)에 의해 전기적으로 접촉될 수 있다. 하우징 지지 구조체(1502)를 통한 전기 접속부(1593) 또한 제공될 수 있다. 또한, ASIC(1204)는 본드 와이어 또는 유사한 전기 접속에 의해 MEMS 구조체(1201)에 전기적으로 접속될 수 있다.
하우징 지지 구조체(1502)는 적어도 두 개의 층을 포함할 수 있다. 그의 적어도 제1 층은 측면 방향으로 통풍 경로를 정의하도록 구성되며 그의 적어도 제2 층은 통풍 경로를 적어도 두 층의 평면 확장에 대해 법선 방향으로 제한한다.
도 16 및 도 17은 또 다른 실시예에 따른 횡단면도의 개략적인 사시도를 도시한다. 도 16에 도시된 실시예에 따른 장치(1600)는 두 층(1532 및 1534)을 갖는 하우징 지지 구조체(1602)를 포함할 수 있다. 통풍 경로는 상부 층(1532) 내 길다란 컷아웃(1637)으로서 형성될 수 있다. 길다란 컷아웃(1637)은 MEMS 구조체(1201)의 기판(1510)에 의해 부분적으로 덮여 있을 수 있다. 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 기판(1510)에 인접할 수 있다.
도 17에 따르면, 하우징 지지 구조체(1702)는 단일 층을 포함할 수 있으며 통풍 경로는 하우징 지지 구조체(1702)의 단일 층 내 리세스(1737)에 의해 형성될 수 있다. 리세스(1737)는 MEMS 구조체(1201)의 기판(1510)에 의해 부분적으로 덮여 있을 수 있다.
하우징 지지 구조체(1502, 1602, 1702)는 리세스 및 사운드 포트(1207)로부터 기판(1510)의 풋프린트(footprint) 외부의 위치까지 측면 방향으로 연장하는 채널 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 이것은 제2 공간(1206)과 접촉하는 하우징 지지 구조체(1502, 1602, 1702)의 표면 쪽으로 열릴 수 있다.
도 18은 또 다른 실시예에 따른 횡단면의 개략적인 사시도를 도시한다. 도 18의 실시예에 따른 장치(1800)는 하우징 지지 구조체(1802)를 포함할 수 있다. 사운드 포트(1207)는 하우징 지지 구조체(1802) 내 제1 개구에 의해 형성될 수 있으며 제1 공간(1205)과 같은 공간을 형성할 때까지 기판(1510) 내부에서 계속 이어질 수 있다. 통풍 경로(1837)는 하우징 지지 구조체(1802) 내 제2 개구에 의해 형성될 수 있으며, 제2 개구(1837)는 제1 개구(1207)에 인접하고 있다. 제1 개구(1207) 및 제2 개구(1837)는 둘 다 지지 구조체의 제1 표면과 지지 구조체의 대향 제2 표면과의 사이에서 연장할 수 있다. 제1 표면은 도 18에서 응용 층 구조체(1830)와 접촉하고 있는 하부 표면으로서 도시된 하우징 지지 구조체(1802)의 평판 표면에 해당할 수 있다. 하우징 지지 구조체(1802)의 제2 표면은 기판(1510) 또는 ASIC(1204) 또는 제2 표면에 장치된 아마도 다른 컴포넌트들에 의해 덮여 있는 곳을 제외하고, 제2 공간(1206)에 가장 인접한 표면일 수 있다.
사운드 포트(1207)에서 발생할 수 있는 과도 압력은 통풍 경로(1837)를 통해 효과적으로 방출될 수 있다. 과도 압력은 먼저 하우징 지지 구조체(1802)의 바닥 표면의 일부분을 따라서 흐를 수 있는데, 그 일부분은 통풍 경로의 일부 일 수 있는 사운드 포트(1207)와 개구(1837) 사이에서 연장한다. 그런 다음 과도 압력은 개구(1837)를 따라 흐를 수 있고, 조절 가능한 통풍 개구(플랩)(1208)를 열며 제2 공간(1206)으로 방출될 수 있다. 도 15 내지 도 17에 따른 실시예에서와 같이, 도 18의 통풍 경로는 하우징 지지 구조체(1802)를 통과할 수 있으며 사운드 포트(1207)로부터 제2 공간(1206)으로 연장할 수 있다.
사운드 포트(1207) 및 통풍 경로(1837)는 둘 다 응용 층 구조체(1830) 내부에 형성된 사운드 홀(sound hole)(1882)에 해당할 수 있는 하우징 지지 구조체(1802)의 제1 표면 내부의 공통 표면 구역(1889)으로부터 연장할 수 있다. 응용 층 구조체(1830)는, 예를 들면, 모바일 폰의 인쇄 회로 기판(PCB), 또는 하우징, 또는 모바일 폰의, 스마트 폰의, 태블릿 컴퓨터의, 디지털 카메라의 PCB에다 하우징을 합친 것, 또는 다른 전자 장치일 수 있다. 장치(1800)는 전형적으로, 예를 들면, 모바일 폰 제조자에 의해 모바일 폰 등 내부에 통합될 판매사의 부품으로서 모바일 폰 제조자에게 제공될 수 있다.
대안의 실시예에 따르면, 사운드 포트(1207) 및 통풍 경로(1837)는 실링(1894), 솔더 링, 실링 특성을 갖는 솔더 링, 또는 유사 소자에 의해 범위가 정해질 수 있는 하우징 지지 구조체(1802)의 제1 표면 내부의 공통 표면 구역으로부터 연장할 수 있다.
장치 및/또는 MEMS 구조체는 포트가 바닥에 형성된 음향 변환기(bottom port sound transducer)일 수 있다.
장치는 하우징 지지 구조체(1502, 1602, 1702, 1802)에 기계적으로 접속되고 제2 공간(1206)을 둘러싸는 하우징(1203)을 더 포함할 수 있다.
통풍 경로(1537, 1538, 1637, 1737, 1837)는 하우징 지지 구조체(1502, 1602, 1702)의 표면의 위치에서 끝날 수 있으며, 이 때 상기 위치는 기판(1510)으로부터 측면 방향으로 변위되어 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 장치(1500, 1600, 1700, 1800)는 하우징 지지 구조체(1502, 1602, 1702, 1802) 및 지지 구조체에 기계적으로 접속된 멤브레인(1211)을 포함할 수 있다. 멤브레인(1211)은 멤브레인의 제1 측과 접촉하는 제1 공간(1205)과 멤브레인(1211)의 대향 제2 측과 접촉하는 제2 공간(1206)을 분리시킬 수 있다. 장치(1500, 1600, 1700)는 멤브레인의 제1 측에서 멤브레인(1211)에 음향적으로 커플링된 사운드 포트(1207)를 더 포함할 수 있고, 사운드 포트(1207)는 지지 구조체 내에서 형성되어 있다. 장치는 또한 사운드 포트(1207)에 음향적으로 커플링되고 하우징 지지 구조체(1502, 1602, 1702)의 표면에 형성된 조절 가능한 통풍 개구(1208)를 포함할 수 있고, 이 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 사운드 포트와 제2 공간 사이의 압력 차를 줄이도록 구성되어 있으며, 여기서 조절 가능한 통풍 개구(1208)는 사운드 포트(1207)와 제2 공간(1206) 사이의 압력 차의 함수로서 작동될 수 있다.
조절 가능한 통풍 개구(1208)는 정지 위치에 있는 동안에는 하우징 지지 구조체(1502, 1602, 1702)의 표면과 실질적으로 같은 높이를 갖는 캔틸레버를 포함할 수 있으며, 이 캔틸레버의 끝부분은 제2 공간(1206)에 대비한 사운드 포트(1207) 내 과도 압력에 응답하여 지지 구조체의 표면으로부터 떨어져 편향하도록 구성될 수 있다.
장치는 하우징 지지 구조체(1502, 1602, 1702, 1802) 내에서 형성된 통풍 경로(1537, 1538, 1637, 1737, 1837)를 더 포함할 수 있으며, 이 통풍 경로는 사운드 포트(1207)로부터 조절 가능한 통풍 개구(1208)까지 연장하고 있다.
지지 구조체는 적어도 두 개의 층(1532, 1534, 1536)을 포함할 수 있고, 그 중 적어도 제1 층은 통풍 경로(1537, 1538, 1637, 1737)를 측면 방향으로 사운드 포트(1207)로부터 제2 공간(1206)까지 정의하도록 구성되어 있으며, 적어도 두 개 층 중 적어도 제2 층은 통풍 경로를 적어도 두 개 층(1532, 1534, 1536)의 평면 확장에 대해 법선 또는 직교 방향으로 제한한다.
장치는 멤브레인(1211)으로부터 갭 거리만큼 이격된 백플레이트(1221)을 더 포함할 수 있다.
또 다른 실시예들은 장치를 제공하며, 이 장치는 기판(1510) 및 그 기판(1510)에 기계적으로 접속된 멤브레인(1211)을 포함할 수 있는 MEMS 구조체(1201)를 포함한다. 멤브레인(1211)은 멤브레인의 제1 측과 접촉하는 제1 공간(1205)을 멤브레인의 대향 제2 측과 접촉하는 제2 공간(1206)으로부터 분리시킬 수 있다. 장치는 MEMS 구조체(1201)를 둘러싸는 하우징(1203) 및 하우징(1203) 내에 형성된 사운드 포트(1207)를 더 포함할 수 있고, 이 사운드 포트(1207)는 음향적으로 제1 공간(1205)에 결합되어 있다. 장치는 또한 하우징(1203)을 통해 사운드 포트(1207)로부터 제2 공간(1206)으로 연장하는 통풍 경로(1537, 1538, 1637, 1737, 1837)를 포함할 수 있다.
장치는 통풍 경로(1537, 1538, 1637, 1737, 1837) 내 또는 그에 인접한 조절 가능한 통풍 개구(1208)를 더 포함할 수 있고, 이 조절 가능한 통풍 개구는 사운드 포트(1207)와 제2 공간(1206) 사이의 압력 차의 함수로서 수동적으로 작동될 수 있다.
조절 가능한 통풍 개구(1208)는 캔틸레버를 포함할 수 있다.
하우징(1203)은 리드 및 지지 구조체를 포함할 수 있고, MEMS 구조체(1201)는 기계적으로 하우징 지지 구조체(1502, 1602, 1702, 1802)에 접속되어 있으며, 여기서 지지 구조체는 사운드 포트(1207) 및 통풍 경로(1537, 1538, 1637, 1737, 1837)를 포함할 수 있다.
하우징(1203)은, 예를 들면, 하우징 지지 구조체(1502)로서 인쇄 회로 기판을 포함할 수 있으며 사운드 포트(1207) 및 통풍 경로(1537, 1538, 1637, 1737)는 인쇄 회로 기판에 형성될 수 있다.
본 기술에서 통상의 지식을 가진 자가 인식하는 바와 같이, 조절 가능한 통풍 개구는 보통 이미 기술한 세 가지 사례에서 더 나은 성능을 위해 복수개의 조절 가능한 통풍 개구를 포함할 것이다. 그러므로, 본 발명의 특정 실시예들은 이미 기술된 구조체들 중 임의의 구조체 또는 이미 기술된 구조체들(예를 들면, 멤브레인, 백플레이트, 기판, 지지 구조체, 리드 구조체, 하우징, 패키징 등)의 임의의 조합에 포함된 복수개의 조절 가능한 통풍 개구를 포함할 것이다.
비록 본 발명과 그의 장점이 상세히 기술되었을지라도, 첨부의 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명의 정신과 범주를 벗어남이 없이도 여러 가지 변동, 치환 및 대안이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (26)

  1. 지지 구조체와,
    상기 지지 구조체에 배치된 사운트 포트와,
    상기 사운드 포트에 음향적으로 커플링된(acoustically coupled) 멤브레인 - 상기 멤브레인은 상기 멤브레인의 제1 면과 접촉하는 제1 공간을 상기 멤브레인의 대향 제2 면과 접촉하는 제2 공간으로부터 분리시킴 - 을 포함하는 MEMS 구조체와,
    상기 지지 구조체 내에 배치되어 있고 상기 사운드 포트로부터 상기 제2 공간으로 연장되는 조절 가능한 통풍 경로(an adjustable vetilation path)를 포함하는
    장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 사운드 포트와 상기 제2 공간 사이의 압력 차를 줄이도록 구성된 조절 가능한 통풍 개구를 더 포함하되,
    상기 조절 가능한 통풍 개구는 상기 제1 공간과 상기 제2 공간 사이의 압력 차의 함수로서 작동되는
    장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 조절 가능한 통풍 개구는 상기 지지 구조체의 표면에 부착된 플랩(flap)을 포함하며, 상기 표면은 상기 제2 공간과 접촉하는
    장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 조절 가능한 통풍 개구는 고무 시트, 고분자 필름, 한 피스(a piece)의 가요성 기판 재료, 및 탄력성 금속 시트 중 적어도 한 가지를 포함하는
    장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 조절 가능한 통풍 개구는 캔틸레버(cantilever)를 포함하는
    장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 통풍 경로는 상기 제2 공간에 대하여 상기 사운드 포트에서 과도 압력에 응답하여 열리도록 구성된 밸브형 통풍 경로인
    장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 상기 사운드 포트로부터 상기 MEMS 구조체의 풋프린트(footprint) 외부의 위치까지 측면 방향으로 연장되는 채널 및 리세스 중 적어도 하나 - 상기 MEMS 구조체는 상기 위치에서 상기 제2 공간과 접촉하는 상기 지지 구조체의 하나의 표면에 대해 열림 - 를 포함하는
    장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 적어도 두 개의 층을 포함하되, 상기 적어도 두 개의 층 중 적어도 제1 층은 측면 방향으로 상기 통풍 경로를 정의하도록 구성되어 있으며 상기 적어도 두 개의 층 중 적어도 제2 층은 상기 통풍 경로를 상기 적어도 두 개의 층의 평면 확장부(planar extension)에 대하여 법선 방향으로 제한하는
    장치.

  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는 포트가 바닥에 형성된 음향 변환기(bottom port sound transducer)인
    장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 구조체에 기계적으로 접속되어 있고 상기 제2 공간을 둘러싸는 하우징을 더 포함하는
    장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 통풍 경로는 상기 지지 구조체의 표면의 위치에서 끝나며, 상기 위치는 상기 MEMS 구조체로부터 측면 방향으로 변위되어 있는
    장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 사운드 포트는 상기 지지 구조체 내 제1 개구를 포함하고, 상기 통풍 경로는 상기 제1 개구에 인접한 상기 지지 구조체 내 제2 개구를 포함하며, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는 둘 다 상기 지지 구조체의 제1 표면과 상기 지지 구조체의 대향 제2 표면 사이에서 연장되는
    장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 사운드 포트 및 상기 통풍 경로는 둘 다 상기 지지 구조체의 상기 제1 표면에 인접한 도포 층 구조체(an application layer structure) 내부에 형성된 사운드 홀로부터 연장되는
    장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 지지 구조체의 상기 제1 표면에서 실링, 솔더 링, 및 실링 특성을 가진 솔더 링 중 적어도 하나를 더 포함하는
    장치.

  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 실링, 상기 솔더 링, 및 상기 실링 특성을 가진 솔더 링 중 적어도 하나는 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구를 포함하는
    장치.
  16. 지지 구조체와,
    멤브레인 - 상기 멤브레인은 상기 멤브레인의 제1 면과 접촉하는 제1 공간을 상기 멤브레인의 대향 제2 면과 접촉하는 제2 공간으로부터 분리시킴 - 과,
    상기 멤브레인의 상기 제1 면에서 상기 멤브레인에 음향적으로 커플링되고, 상기 지지 구조체에 형성되어 있는 사운드 포트와,
    상기 사운드 포트에 음향적으로 커플링되고 상기 지지 구조체의 표면에 형성된 조절 가능한 통풍 개구를 포함하되,
    상기 조절 가능한 통풍 개구는 상기 사운드 포트와 상기 제2 공간 사이의 압력 차를 줄이도록 구성되며, 상기 조절 가능한 통풍 개구는 상기 사운드 포트와 상기 제2 공간 사이의 압력 차의 함수로서 작동되는
    장치.

  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 조절 가능한 통풍 개구는 정지 위치에 있는 동안 상기 지지 구조체의 상기 표면과 높이가 동일한 캔틸레버를 포함하며, 상기 캔틸레버의 끝부분은 상기 제2 공간에 대해 상기 사운드 포트 내 과도 압력에 응답하여 상기 기판의 상기 표면에서 떨어져 편향하도록 구성된
    장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 지지 구조체 내에 형성된 통풍 경로를 더 포함하되, 상기 통풍 경로는 상기 사운드 포트로부터 상기 조절 가능한 통풍 개구까지 연장되는
    장치.
  19. 제 16 항에 있어서,
    상기 지지 구조체는 적어도 두 개의 층을 포함하되, 상기 적어도 두 개의 층 중 적어도 제1 층은 상기 사운드 포트로부터 상기 제2 공간까지 통풍 경로를 측면 방향으로 정의하도록 구성되어 있으며 상기 적어도 두 개의 층 중 적어도 제2 층은 상기 통풍 경로를 상기 적어도 두 개의 층의 평면 확장부에 대하여 법선 방향으로 제한하는
    장치.
  20. 멤브레인 - 상기 멤브레인은 상기 멤브레인의 제1 면과 접촉하는 제1 공간을 상기 멤브레인의 대향 제2 면과 접촉하는 제2 공간으로부터 분리시킴 - 을 포함하는 MEMS 구조체와,
    상기 MEMS 구조체를 둘러싸는 하우징과,
    상기 하우징 내에 형성되고 상기 제1 공간에 음향적으로 커플링되어 있는 사운드 포트와,
    상기 하우징을 통해 상기 사운드 포트로부터 상기 제2 공간으로 연장되는 통풍 경로를 포함하는
    장치.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 통풍 경로 내부 또는 그에 인접한 조절 가능한 통풍 개구를 더 포함하되, 상기 조절 가능한 통풍 개구는 상기 사운드 포트와 상기 제2 공간 사이의 압력 차의 함수로서 작동되는
    장치.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 조절 가능한 통풍 개구는 캔틸레버를 더 포함하는
    장치.
  23. 제 20 항에 있어서,
    상기 하우징은 리드 및 지지 구조체를 포함하며,
    상기 MEMS 구조체는 기계적으로 상기 지지 구조체에 접속되어 있고, 상기 지지 구조체는 상기 사운드 포트 및 상기 통풍 경로를 포함하는
    장치.
  24. 제 20 항에 있어서,
    상기 하우징은 인쇄 회로 기판을 포함하며,
    상기 사운드 포트 및 상기 통풍 경로는 상기 인쇄 회로 기판에 형성된
    장치.
  25. 제 20 항에 있어서,
    상기 사운드 포트는 상기 하우징 내 제1 개구를 포함하고 상기 통풍 경로는 상기 제1 개구에 인접한 상기 하우징 내 제2 개구를 포함하며,
    상기 제1 개구 및 제2 개구는 둘 다 상기 하우징의 제1 표면과 상기 하우징의 대향 제2 표면 사이에서 연장되는
    장치.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 사운드 포트 및 상기 통풍 경로는 실링, 솔더 링, 및 실링 특성을 가진 솔더 링 중 적어도 하나에 의해 범위가 정해지는 하우징의 제 1 표면 내의 공통 표면 영역으로부터 연장되는
    장치.
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