KR20190032238A - Mems 마이크로폰 - Google Patents

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KR20190032238A
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알폰스 데헤
울리히 크룸베인
게르하르트 메트게르-브루에클
요한 스트라세르
위르겐 바그너
아르노 발터
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인피니언 테크놀로지스 아게
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Abstract

MEMS 마이크로폰은 사운드 검출 유닛과 밸브를 포함하되, 사운드 검출 유닛은 제1 멤브레인과, 제1 멤브레인으로부터 이격되어 배치된 제2 멤브레인과, 제1 멤브레인과 제2 멤브레인 사이에 배치된 저압 영역 - 저압 영역에는 정상 압력에 비해 감소한 가스 압력이 존재함 - 과, 저압 영역에 적어도 부분적으로 배치된 카운터 전극과, 사운드 검출 유닛의 두께 방향으로 사운드 검출 유닛을 통해 연장되는 사운드 쓰루 홀을 포함하고, 밸브는 사운드 쓰루 홀에 제공되고 복수의 밸브 상태를 채택하도록 구성되며, 사운드 쓰루 홀의 사전결정된 사운드 전달 정도가 각각의 밸브 상태에 할당된다.

Description

MEMS 마이크로폰{MEMS MICROPHONE}
다수의 실시예는 일반적으로 MEMS 마이크로폰에 관한 것이다.
MEMS 마이크로폰은 현대 통신 기술에서 중요한 역할을 한다. MEMS 마이크로폰은 일반적으로 검출될 사운드에 의해 이동 가능한 멤브레인(membrane)을 가지며, 그 변위는 적절한 판독 회로에 의해 측정 가능하다. 민감한 사운드 검출의 경우, 두께가 매우 얇은 멤브레인이 필요해질 수 있지만, 이들은 얇은 두께 때문에 기계적 하중에 민감하게 반응할 수 있다. 이러한 기계적 하중은 특히 고강도 음파, 즉, 높은 음압에 의해 발생할 수 있다.
다양한 실시예에 따르면, 마이크로전자기계적 마이크로폰이 제공되는데, 이는 제1 멤브레인, 제1 멤브레인으로부터 떨어져 배치된 제2 멤브레인, 제1 멤브레인과 제2 멤브레인 사이에 제공된 저압 영역 - 저압 영역에는 정상 압력에 비해 감소한 가스 압력이 존재함 - , 저압 영역에 적어도 부분적으로 배치된 카운터 전극, 사운드 검출 유닛을 통해 사운드 검출 유닛의 두께 방향으로 연장되는 사운드 쓰루 홀, 및 사운드 쓰루 홀에 제공되고 복수의 밸브 상태를 채택하도록 구성되는 밸브 - 사운드 쓰루 홀의 사전결정된 사운드 전달 정도는 각각의 밸브 상태에 할당됨 - 를 포함할 수 있는 사운드 검출 유닛을 포함할 수 있다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 다수의 예시적인 실시예가 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 예시적인 MEMS 마이크로폰의 개략도이다.
도 2 내지 도 12는 예시적인 MEMS 마이크로폰의 예시적인 사운드 검출 유닛의 개략적인 단면도이다.
도 13은 예시적인 사운드 검출 유닛의 평면도이다.
도 14는 또 다른 예시적인 사운드 검출 유닛의 평면도이다.
"예시적인"이라는 용어는 본 명세서에서 "예로서, 실례로서 또는 예시를 위해 제공"을 의미하기 위해 사용된다. 본 명세서에서 "예시적인" 것으로 기재된 임의의 실시예 또는 구성은 반드시 다른 실시예 또는 구성에 대해 바람직하거나 유리한 것으로 이해되어야 하는 것은 아니다.
본 출원에서, "평면의"는 제1 공간 방향 및 제1 공간 방향에 직교하는 제2 공간 방향을 따르는 범위를 갖는 구성요소의 기하구조를 나타내며, 이는 제1 공간 방향 및 제2 공간 방향에 직교하는 제3 공간 방향을 따르는 범위보다 한자릿수 이상 크고, 선택적으로는 두자릿수 이상 크며, 더 선택적으로는 세자릿수 이상 크다. 제 3 공간 방향은 또한 구성요소의 두께 방향으로도 지칭될 수 있다.
본 출원의 의미 내에서 전기 도전성 재료는 10 S/m 초과, 예를 들어, 102 S/m 초과 또는 104 S/m 초과 또는 심지어 106 S/m 초과의 전기 도전율을 갖는 재료일 수 있다. 전기 절연성 재료는 10-2 S/m 미만, 예를 들어, 10-5 S/m 미만 또는 심지어 10-8 S/m 미만의 전기 도전율을 갖는 재료일 수 있다.
도면에서, 동일한 참조 부호는 다양한 도면에서 동일한 부분과 관련된다. 도면은 주로 본 명세서의 본질적인 원리를 설명하는 역할을 하며, 따라서 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다.
도 1은 예시적인 MEMS 마이크로폰(MEMS: microelectromechanical system)(100)을 개략적으로 도시한다. 이는 사운드 입력 개구(104)를 갖는 하우징(102)을 포함할 수 있으며, 그 내부에서 사운드 검출 유닛(108)이 캐리어(106) 상에 배치된다. 검출될 음파(S)는 사운드 입력 개구(104)를 통해 하우징(102)의 내부로 진입할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 사운드 검출 유닛(108)은 사운드 입력 개구(104)와 오버랩되어 사운드 입력 개구(104)를 통해 하우징(102)의 내부로 들어가는 음파(S)가 음향 검출 유닛(108)에 직접 충돌할 수 있다. 사운드 검출 유닛(108)은 검출될 음파(S)의 특성, 예컨대, 사운드 주파수 또는 음압을 전기 신호로 변환하여 신호 라인(110)을 통해 제어 유닛(112)에 송신하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(112)은 사운드 검출 유닛(108)으로부터 획득되는 전기 신호를 평가하고, 이로부터 검출될 음파(S)의 특성을 설정하도록 구성된다. 제어 유닛(112)은 또한 사운드 검출 유닛(108)의 동작을 제어하거나 조정하도록 구성될 수 있다. 제어 유닛(112)은, 예를 들어, 마이크로프로세서 및/또는 ASIC(application-specific integrated circuit) 및/또는 FPGA(field programmable gate array)를 포함할 수 있다.
예로서, 마이크로폰(100)은, 예를 들어, 셀룰러 전화, 랩탑 또는 태블릿과 같은 모바일 통신 장치에 설치될 수 있다.
도 1에 도시된 사운드 검출 유닛(108)은 도 2의 확대 단면도에서 캐리어(106와 함께 도시되어 있다. 사운드 검출 유닛(108)은 전기 도전성 재료로 적어도 부분적으로 형성된 평면의 제1 멤브레인(114), 제1 멤브레인(114)으로부터 이격되어 배치되고 전기 도전성 재료로 적어도 부분적으로 형성된 평면의 제2 멤브레인(116), 제1 멤브레인(114)과 제2 멤브레인(116) 사이에 제공된 저압 영역(118) - 저압 영역에는 정상 압력(1013.25 mbar)에 비해 감소한 가스 압력이 존재함 - , 저압 영역(118)에 적어도 부분적으로 배치되고, 전기 도전성 재료로 적어도 부분적으로 형성되며, 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)으로부터 전기적으로 절연되는 평면의 카운터 전극(120)을 포함한다. 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)은 검출되는 사운드(S) 또는 검출되는 음파(S)를 통해 카운터 전극(120)에 대하여 변위될 수 있다.
제 1 멤브레인(114)과 제 2 멤브레인(116) 및 카운터 전극(120)은 각각의 지지 구조체(105a-c)의 개재에 의해 캐리어(106)에서 각각의 에지부(114r, 116r, 120r)에 배치될 수 있다. 도 2에 표시된 바와 같이, 전기 절연성 지지 구조체(105a)는 제1 멤브레인(114)과 카운터 전극(120) 사이에 배치될 수 있다. 전기 절연성 지지 구조체(105b)는 카운터 전극(120)과 제2 멤브레인(116) 사이에 배치될 수 있고, 다른 전기 절연성 지지 구조체(105c)는 제2 멤브레인(116)과 캐리어(106) 사이에 배치될 수 있다. 도 2에 표시된 바와 같이, 캐리어(106) 및/또는 지지 구조체(105a-c)는 각각 링 세그먼트 형태 또는 링 형태 형상을 가질 수 있다.
제1 멤브레인(114) 및/또는 제2 멤브레인(116) 및/또는 카운터 전극(120)이 적어도 부분적으로 형성되는 전기 도전성 재료는, 예를 들어, 다결정 실리콘과 같은 다결정 반도체 재료, 또는 금속일 수 있다. 지지 구조체(105a-c)는 전기 절연성 재료, 예컨대, SiOx 및/또는 SixNy로 형성될 수 있다. 예로서, 캐리어(106)는 결정성 반도체 재료, 예를 들어, 실리콘으로 제조될 수 있다.
제1 멤브레인(114), 제2 멤브레인(116) 및 카운터 전극(120)은 2mm 미만, 선택적으로 1.5mm 미만, 더 선택적으로 1mm 미만, 예를 들어, 750㎛ 미만 또는 심지어 500㎛ 미만의 직경을 가질 수 있다.
사운드 검출 유닛(108)은, 예를 들어, 사운드에 의해 발생한, 제1 멤브레인(114)과 카운터 전극(120) 사이의 제1 캐패시턴스의 변화를 나타내는 제1 전기 신호 및/또는 예를 들어, 사운드에 의해 발생한, 제2 멤브레인(116)과 카운터 전극(120) 사이의 제2 캐패시턴스의 변화를 나타내는 제2 전기 신호가 설정 또는 판독되는 것에 의해 용량성 판독될 수 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 멤브레인(114)과 제2 멤브레인(116)은 서로 전기적으로 접속될 수 있으며, 선택적으로는 카운터 전극(120)에 대한 그들 각각의 위치에서 서로 전기적으로 접속될 수 있다. 카운터 전극(120)은 제1 멤브레인(114)을 향하는 카운터 전극(120)의 측면에 배치된 제1 전극(120a)과, 제2 멤브레인(116)을 향하는 카운터 전극(120)의 측면에 배치된 제2 전극(120b), 및 제1 전극(120a)과 제2 전극(120b) 사이에 배치되어 제1 전극(120a)과 제2 전극(120b)을 서로 전기적으로 절연시키도록 구성되는 전기 절연 층(120c)을 포함하는 계층화 구성요소로서 구현될 수 있다. 제1 및 제2 전극(120a, 120b)은 금속 또는 다결정 반도체 재료로 형성될 수 있다. 카운터 전극(120)의 전기 절연 층(120c)은 전기 절연성 재료, 예컨대, SiOx 또는 SixNy로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)에서, 제1 멤브레인(114)과 제2 멤브레인(116)에 균일한 동작 전압을 인가할 수 있지만, 제1 전극(120a) 및 제2 전극(120b)에 서로 다른 기준 전압이 인가될 수 있는데, 예를 들어 기준 전압은 동작 전압과 관련하여 동일한 크기를 갖지만 반대 부호를 갖는다. 결과적으로, 서로 다른 2개의 전기 신호가 수립될 수 있는데, 이들은 공통 잡음 기여를 줄이기 위해 가산 또는 감산에 의해 서로 결합될 수 있다. 그 결과, 차동 측정 기법을 구현하는 것이 가능하며, 그 결과, 예를 들어 사운드 주파수 및/또는 음압과 같이 검출되는 사운드 특성의 정확한 측정 또는 설정이 용이해진다.
제1 멤브레인(114)과 제2 멤브레인(116) 사이의 전기 접속은, 예를 들어, 적어도 하나의 스페이서(122), 또는 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 스페이서(122)에 의해 제공될 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 스페이서(122)는 제1 멤브레인(114) 및/또는 제2 멤브레인(116)과 영구적으로 물리적 접촉할 수 있거나 제1 멤브레인(114) 및/또는 제2 멤브레인(116)과 일체형 실시예일 수 있다. 스페이서(122)는 제1 멤브레인(114)과 제2 멤브레인(116) 사이의 사전결정된 거리를 유지하도록 구성될 수 있다. 스페이서(122)의 일부에 할당할 때, 카운터 전극(120)은 각각의 경우에 카운터 전극(120)의 두께 방향으로 연속적으로 연장되는 쓰루 홀(124)을 가질 수 있고, 각각의 스페이서(122)는 쓰루 홀을 통해 연장된다. 적어도 하나의 스페이서(122) 또는 복수의 스페이서(122)는 비접촉 방식으로, 즉, 카운터 전극(120)과 접촉하지 않으면서, 선택적으로는 카운터 전극(120)에 관하여 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)의 각각의 위치와 독립적으로 각각의 쓰루 홀(124)을 통해 연장될 수 있다. 그 결과로서, 스페이서(122)와 카운터 전극(120) 사이의 상호작용을 방지할 수 있고, 그 결과, 카운터 전극(120)에 대한 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)의 변위가 카운터 전극(120)에 관하여 실질적으로 상호작용을 하지 않는 것임이 보장될 수 있으며, 이는 차례로, 예를 들어, 사운드 검출 유닛(108)의 높은 선형도에 기여할 수 있다.
카운터 전극(120)에 쓰루 홀(124)을 제공한 결과로서, 예컨대, 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)의 중심 영역에 멤브레인들(114, 116) 사이의 명확한 거리를 설정할 수 있도록 하기 위해, 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)의 에지 영역(114r, 116r)과 다른 영역에 스페이서 또는 복수의 스페이서(122)를 제공하는 옵션이 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 스페이서(122)가 제공되면, 이는 미세한 메시 스페이서 배열을 제공할 수 있으며, 그 도움으로 제1 멤브레인(114)과 제2 멤브레인(116) 사이의 거리를 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)의 전체 범위에 걸쳐 설정할 수 있다. 스페이서들(122) 사이의 거리는 대략 10㎛ 내지 100㎛, 예를 들어, 25㎛ 내지 75㎛, 예컨대, 40㎛ 내지 60㎛일 수 있다.
스페이서(122)의 직경은 대략 0.5㎛ 내지 5㎛일 수 있다. 쓰루 홀(124)의 직경은 관련 쓰루 홀(124)을 통해 연장되는 스페이서(122)의 직경보다 10% 내지 300%, 선택적으로 50% 내지 200%, 더 선택적으로는 100% 내지 150% 더 클 수 있다. 위 관계는 물론 복수의 쓰루 홀(124) 또는 모든 쓰루 홀(124)에도 그리고 이를 통해 연장되는 스페이서(122)에 적용될 수 있다. 이 직경의 결과로서, 카운터 전극(120)에 대한 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)의 변위의 경우에 쓰루 홀(124)을 통한 공기 흐름이 제한될 수 있고, 이는 차례로 공기 흐름에 의해 발생하는 잡음 기여를 제한할 수 있다.
쓰루 홀(124)을 통한 공기 흐름에 의해 발생하는 잡음 기여는 전술한 바와 같이 저압 영역(118)에 존재하는 정상 압력에 비해 감소하는 가스 압력에 의해 추가로 감소할 수 있다. 저압 영역(118) 내의 가스 압력은 100 mbar 미만, 선택적으로 50 mbar 미만, 더 선택적으로는 10 mbar 미만일 수 있다. 이러한 가스 압력의 경우에, 저압 영역(118) 내의 가스, 예를 들어, 공기에 의해 발생하는 저항도 감소할 수 있고, 저항은 멤브레인들(114, 116)의 이동을 방해한다.
저압 영역(118)은 특히 외부에 대한 지지 구조체(105a 및 105b)에 의해 및 내부에 대한 구획 벽(delimiting wall)(126)에 의해 구분될 수 있다. 도 2에 표시된 바와 같이, 구획 벽(126)은 링 형태일 수 있다. 구획 벽(126)은 또한 제1 멤브레인(114)과 제2 멤브레인(116) 사이의 스페이서로서의 역할을 할 수 있고 전기 절연성 재료로 형성될 수 있다.
구획 벽(126)은 사운드 검출 유닛(108)의 두께 방향(A)으로 연장되는 사운드 쓰루 홀(128)을 정의한다. 마찬가지로 도 2에 도시된 바와 같이, 사운드 쓰루 홀(128)에 밸브(130)가 제공되는데, 밸브는 복수의 밸브 상태를 채택하도록 구성되고, 사운드 쓰루 홀(128)의 사전결정된 사운드 전달 정도는 각각의 밸브 상태에 할당된다. 사운드 쓰루 홀(128)의 사전결정된 사운드 전달 정도는 사운드 쓰루 홀(128)을 관통한 음파(S')의 강도와 사운드 쓰루 홀(128)에 입사하는 음파(S)의 강도 사이의 지수로서 정의될 수 있다.
밸브(130)는 사운드 검출 유닛(108)에서의 음압에 따라 복수의 밸브 상태로부터 밸브 상태를 채택하도록 구성될 수 있다. 이는 밸브(130)가 음압이 낮은 경우보다 음압이 높은 경우의 사운드 쓰루 홀(128)의 높은 사운드 전달 정도에 대응하는 밸브 상태를 채택한다는 것을 보장할 수 있다. 사운드 쓰루 홀(128)의 높은 사운드 전달 정도의 결과로서, 사운드 쓰루 홀(128)을 통해 저 음압에 비해 더 많은 사운드 에너지가 방산될 수 있고, 그 결과, 입사 음파(S)의 음압을 감소시킬 수 있다. 이것의 결과로서, 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)은 음압 감소로 인해 카운터 전극(120)에 비해 낮은 편향을 경험하기 때문에 완화될 수 있다. 궁극적으로, 이는 멤브레인들(114, 116) 상의 기계적 하중을 감소시킬 수 있다.
이와 달리, 밸브(130)는 사운드 쓰루 홀(128)의 사운드 전달 정도가 낮은 저 음압에서 밸브 상태를 채택할 수 있다. 결과적으로, 사운드 검출 유닛(108)에 입사하는 비교적 작은 음파(S) 성분이 사운드 쓰루 홀(128)을 관통할 수 있고, 이는 카운터 전극(120)에 비해 상대적으로 강한 멤브레인들(114, 116)의 편향을 초래할 수 있다. 이는, 카운터 전극(120)에 비해 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)의 편향이 더 강한 경우, 멤브레인들(114, 116)과 카운터 전극(120) 사이에 형성된 각각의 캐패시터의 캐패시턴스의 큰 변화가 유도되므로, 마이크로폰(100)의 높은 민감도를 보장할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 밸브(130)는 사운드 쓰루 홀(128)에 대한 위치가 밸브 상태를 정의하는 플랩(132)을 구비할 수 있고, 플랩(132)의 위치는 사운드 검출 유닛(108)에서의 음압에 의존할 수 있다. 이의 결과로서, 전술한 밸브(130)를 간단한 구조로 제공할 수 있다. 이러한 플랩(132)은 입사 음파(S)의 음압을 감소시켜 카운터 전극(120)에 비해 제1 멤브레인(114) 및 제2 멤브레인(116)의 과도한 편향을 감소시키기 위해, 입사 음파(S)에 의해 편향될 수 있고, 따라서 사운드 쓰루 홀(128)의 사운드 전달 정도가 증가할 수 있다.
도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)에서와 마찬가지로, 플랩(132)이 제1 멤브레인(114)에 제공될 수 있다. 도 2에서, 플랩(132)은 편향되지 않은 상태에서는 해칭(hatching)으로 편향된 상태에서는 해칭 없이 표시된다. 제1 멤브레인(114)에 제공된 플랩(132)은 실질적으로 편향되지 않은 상태에서 사운드 쓰루 홀(128)을 완전히 밀봉하는 것이 아니라 플랩(132)과 제1 멤브레인(114) 사이에 갭(134)은 남아있는 방식으로 치수가 정해질 수 있으며, 이는 제1 멤브레인(114)에 제공된 플랩 (132)이 막는 경우에도 사운드 검출 유닛(108)에서의 음압의 감소를 보장할 수 있어, 사운드 검출 유닛(108) 상의 기계적 하중을 감소시킬 수 있다. 또한, 갭(134)의 크기는 마이크로폰(100)의 민감도 또는 오디오 대역을 설정할 수 있다. 제1 멤브레인(114)에 제공된 플랩(132)은, 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 캐리어(106)로부터 떨어져 편향될 수 있다.
도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)에서, 제1 멤브레인(114)만이 플랩(132)을 가지며, 제2 멤브레인(116)은 플랩을 갖지 않고 사운드 쓰루 홀(128)의 영역에 멤브레인 개구(136)를 갖는다.
MEMS 마이크로폰은, 예를 들어, 마이크로폰 응답과 같은 MEMS 마이크로폰(100)의 특성을 타깃 방식으로 설정할 수 있도록 음압과 독립적으로 밸브 상태 및 결과적으로 플랩(132)의 위치를 설정하도록 구성될 수 있다. 이의 결과로서, 마이크로폰 응답의 제한 주파수를, 특히 정의된 방식으로 설정할 수 있으며, 그 결과 마이크로폰(100)의 민감도 및/또는 오디오 대역이 타깃 방식으로 설정될 수 있다.
사운드 검출 유닛(108)에서의 음압과 독립적으로 플랩(132)을 변위시킬 수 있도록, 예를 들어, 질화알루미늄, 산화아연 또는 티탄산 지르콘산 연(lead zirconate titanate: PZT)과 같은 압전 재료로 적어도 부분적으로 형성될 수 있다. 이의 결과로서, 플랩(132)에 전기 작동 전압을 인가함으로써 플랩(132)의 정의된 기계적 변형이 초래될 수 있다. 이와 달리, 플랩(132)은 서로 다른 열 팽창 계수를 가진 재료로 형성되는 복수의 층을 가질 수 있다. 그러한 경우에, 사운드 쓰루 홀(128)의 사운드 전달 정도를 변경하기 위해 플랩(132)은 전기적으로 가열될 수 있고 결과적으로 정의된 방식으로 변형될 수 있다.
플랩(132)을 능동적으로 변위시키기 위해 플랩(132)에 인가되는 작동 전압이 제1 멤브레인(114)에 인가되는 동작 전압에 영향을 주는 것을 방지할 수 있도록, 제1 멤브레인(114)은 예컨대, 제1 멤브레인(114)에 제공된 전기 절연성 밀봉 요소(138)에 의해 서로 전기적으로 절연되는 복수의 멤브레인부(114a, 114b)로 분할될 수 있고, 전기 절연성 밀봉 요소는 사운드 검출 유닛(108)의 원주 방향(circumferential direction)으로 주변을 둘러싸고, 내부 멤브레인부(114a) 및 내부 멤브레인부(114a)로부터 전기적으로 절연되고 내부 멤브레인부(114a)를 둘러싸는 외부 멤브레인부(114b)로 세분된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제1 멤브레인(114)에 제공된 플랩(132)은 제1 멤브레인(114)의 내부 멤브레인부(114a)에 제공될 수 있다. 선택적으로, 플랩(132)은 내부 멤브레인부(114a)와 일체형 실시예일 수 있다.
원주형 밀봉 요소(138)는 제1 멤브레인(114)에 제공되는 원주형 통기 개구(circumferential venting aperture)(139)를 밀봉할 수 있으며, 이 통기 개구에 의해 사운드 검출 유닛(108)을 제조할 때 저압 영역(118)에서 정상 압력에 비해 감소한 가스 압력을 확립할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 원주형 통기 개구(139) 옆에 다른 통기 개구(140)가 제공될 수 있으며, 이 다른 통기 개구는 원주형 설계가 없는 다른 밀봉 요소(141)에 의해 밀봉된다.
이와 달리, 플랩(132)은 제1 멤브레인(114)과 전기적으로 절연될 수 있다. 이 경우, 전술한 멤브레인 분할을 생략할 수 있다. 또한, 이것은 후술되는 각각의 사운드 검출 유닛에 적용된다.
이하, 도 2와 관련하여 변형된 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 3을 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 도 3에 도시된 사운드 검출 유닛은 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 상이하다는 정도로만 설명될 것이지만, 이 설명을 명확히 참조한다.
도 3에 도시된 사운드 검출 유닛(208)은 제1 멤브레인(214)과 제2 멤브레인(216) 사이의 스페이서(222)가 제1 멤브레인(214)이 제2 멤브레인(216)과 전기적으로 절연되도록 전기 절연성 재료로 형성된다는 점에서만 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 다르다.
도 3에 도시된 사운드 검출 유닛(208)의 카운터 전극(220)은 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)의 카운터 전극(120)과 동일한 구조를 가질 수 있으며, 결과적으로 제1 전극(220a), 제2 전극(220b) 및 제1 전극(220a)과 제2 전극(220b) 사이에 두께 방향(A)으로 배치된 전기 절연 층(220a)을 구비할 수 있다.
도 3에 도시된 사운드 검출 유닛(208)에서, 제1 멤브레인(214) 및 제1 전극(220a)은 제1 캐패시터를 정의한다. 제2 멤브레인(216) 및 제2 전극(220b)은 제2 캐패시터를 정의한다. 동작 동안, 제1 캐패시터의 캐패시턴스는 제1 전극(220a)에 대한 제1 멤브레인(214)의 사운드-유도 변위에 의해 변할 수 있다. 제2 캐패시터의 캐패시턴스는 제2 전극(220b)에 대한 제2 멤브레인(216)의 변위에 의해 변할 수 있다. 결과적으로, 도 3에 도시된 사운드 검출 유닛(208)은 서로 전기적으로 분리된 2개의 채널을 제공하는데, 이 채널들은 검출되는 음파(S)의 특성을 확립하기 위해 각각 판독될 수 있다. 결과적으로, 2개의 전기적으로 분리된 채널을 제공함으로써, 도 3에 도시된 사운드 검출 유닛(208)은 소정 양의 리던던시를 제공하고 결과적으로 2개의 채널 중 하나를 판독할 수 없더라도 신뢰성 있는 사운드 검출을 제공할 수 있다.
이하, 도 3과 관련하여 변형된 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 4를 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 도 4에 도시된 사운드 검출 유닛은 도 3에 도시된 사운드 검출 유닛(208)과 상이하다는 정도로만 설명될 것이지만, 이 설명을 명확히 참조한다.
도 4에 도시된 사운드 검출 유닛(308)은 카운터 전극(320)의 설계에 관하여 도 3에 도시된 사운드 검출 유닛(208)과 다르다. 도 3에 도시된 카운터 전극(220)과 달리, 도 4에 도시된 카운터 전극(3204)은 두께 방향으로 전기 도전성 재료, 예를 들어, 금속 또는 다결정 반도체 재료로부터 연속적으로 형성된다.
이 설계에서, 제1 멤브레인(314) 및 카운터 전극(320)은 제1 캐패시터를 정의한다. 제2 멤브레인(316) 및 카운터 전극(320)은 제2 캐패시터를 정의한다. 여기서, 카운터 전극(320)에 균일한 기준 전압이 인가될 수 있지만, 제1 멤브레인(314) 및 제2 멤브레인(316)에는 서로 다른 기준 전압에 대한 동작 전압이 인가될 수 있다. 예로서, 동작 전압은 기준 전압에 대해 동일한 크기를 가질 수 있지만 반대의 부호를 가질 수 있다. 카운터 전극(320)에 대한 제1 멤브레인(314)의 변위는 제1 캐패시터의 캐패시턴스 변화를 초래할 수 있다. 카운터 전극(320)에 대한 제2 멤브레인(316)의 변위는 제2 캐패시터의 캐패시턴스의 변화를 초래할 수 있다. 각각의 캐패시턴스를 변화시킴으로써, 이들 캐패시턴스에 대응하는 2개의 전기 신호를 판독할 수 있으며, 이 전기 신호는 공통 잡음 기여를 감소시키기 위해공통 기준 전압에 의해 서로 결합, 예를 들어, 서로 간에 가산 또는 감산될 수 있다. 결과적으로, 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 마찬가지로, 도 4에 도시된 사운드 검출 유닛(308)을 사용하여 차동 측정 기법도 구현될 수 있으며, 그 결과 높은 민감도를 획득할 수 있다.
이하, 도 2와 관련하여 변형된 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 5를 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 도 5에 도시된 사운드 검출 유닛은 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 상이하다는 정도로만 설명될 것이지만, 이 설명을 명확히 참조한다.
도 5에 도시된 사운드 검출 유닛(408)은 제1 멤브레인(414) 및 제2 멤브레인 (416)의 설계에 관하여 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 상이하다. 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 달리, 사운드 검출 유닛(408)의 제1 멤브레인(414)은 사운드 쓰루 홀(428)의 영역에서 상부에 플랩이 제공되지 않지만, 사운드 쓰루 홀(428)의 전체 단면을 노출시킬 수 있는 멤브레인 개구(438)를 갖는다. 그 대신, 밸브(430)는 제2 멤브레인(416)에 제공되는 플랩(440)을 가질 수 있고, 이 플랩은 선택적으로 제2 멤브레인(416)과 일체형 실시예일 수 있다. 플랩(440)은 음압을 감소시키기 위해 사운드 쓰루 홀(428)을 관통하는 음파(S)에 의해 변위될 수 있다. 사운드 쓰루 홀(428)을 관통한 음파(S)는 도 5에서 화살표(S')로 표시된다. 사운드 입사 방향에 따라, 제2 멤브레인(416)에 제공된 플랩(440)은 캐리어(406)의 방향 및 캐리어(406)에서 멀어지는 방향 모두로 편향될 수 있다. 캐리어(406)에서 멀어지는 플랩(440)의 편향을 야기하는 사운드 입사 방향도 도 5에 도시되고 참조 부호(SR)로 표시된다.
도 5에 도시된 사운드 검출 유닛(408)에서, 제2 멤브레인(416)은 서로 전기적으로 절연된 복수의 멤브레인부로 분할되지 않는다. 그 결과로서, 예를 들어, 제2 멤브레인(416)에 제공된 플랩(440)의 수동적 변위만 가능할 수 있다. 예로서, 이것은 사운드 검출 유닛(408)을 갖는 마이크로폰의 민감도 영역을 설정하는 것이 요구되지 않거나 바람직하지 않은 경우에 특히 편리하다. 그러나, 플랩(440)의 능동적 변위를 용이하게 하기 위해, 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 유사하게 도 5에 도시된 사운드 검출 유닛(408)의 멤브레인(416)도 물론 서로 전기적으로 절연된 복수의 멤브레인부로 분할될 수 있다.
멤브레인(414, 416) 중 어느 것도 분할되지 않으므로, 구획 벽(426)은 전기 절연성 재료 또는 전기 도전성 재료로 형성될 수 있다. 선택적으로, 구획 벽(426)은 제1 멤브레인(414) 및/또는 제2 멤브레인(416)과 일체형 실시예일 수 있으며 이는 도 5에서 제1 멤브레인(414), 제2 멤브레인(416) 및 구획 벽(426)의 동일한 해칭으로 표시된다. 제1 멤브레인(414) 및/또는 제2 멤브레인(416)과 구획 벽(426)의 일체형 실시예는 사운드 검출 유닛(408)의 간단한 제조를 용이하게 한다.
이하, 도 2와 관련하여 변형된 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 6을 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 도 6에 도시된 사운드 검출 유닛은 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 상이하다는 정도로만 설명될 것이지만, 이 설명을 명확히 참조한다.
도 6에 도시된 사운드 검출 유닛(508)은 밸브(503)의 설계에 관하여 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛과 다르다. 도 6에 도시된 바와 같이, 밸브(530)는 제1 멤브레인(514)에 제공된 플랩(532) 및 제2 멤브레인(516)에 제공된 플랩(540)을 가질 수 있다. 2개의 플랩(532 및 540)은 도 6에 도시된 바와 같이, 예를 들어, 캐리어(506)로부터 떨어져 편향 가능한 사운드 검출 유닛(508)에 입사하는 음파(S)에 의해 편향될 수 있다. 또한, 플랩(532 및 540) 중 하나 또는 모두 능동적으로 변위될 수 있다. 플랩(532 및 540) 중 하나만이 능동적으로 변위 가능하고 플랩(532 및 540) 중 다른 하나는 입사 음파(S)에 의해서만 변위될 수 있는 구성도 고려될 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 멤브레인들(514, 516) 중 어느 것도 분할되지 않는다면, 구획 벽(526)은 전기 절연성 재료 또는 전기 도전성 재료로 형성될 수 있다. 선택적으로, 구획 벽(526)은 제1 멤브레인(514) 및/또는 제2 멤브레인(516)과 일체형 실시예일 수 있으며, 이는 도 6에서 제1 멤브레인(514), 제2 멤브레인(516) 및 구획 벽(526)의 동일한 해칭으로 표시된다. 제1 멤브레인(514) 및/또는 제2 멤브레인(516)과 구획 벽(526)의 일체형 실시예는 사운드 검출 유닛(508)의 간단한 제조를 용이하게 한다.
도 6에 도시된 사운드 검출 유닛(508)에서, 2개의 플랩(532, 540)의 제공은 플랩(532, 540) 중 하나의 손상, 예를 들어, 플랩(532, 540) 중 하나의 파손의 경우에, 각각의 다른 플랩(532, 540)이 플랩(532, 540) 중 하나의 손상, 예컨대, 플랩(532, 540) 중 하나의 파손의 경우에 밸브(530)의 기능을 계속 이용할 수 있음을 보장할 수 있다.
도 6에 더 도시된 바와 같이, 플랩(532 및 540)은 사운드 쓰루 홀(528)의 동일 측면(528-1)에서 제1 멤브레인(514) 및 제2 멤브레인(516)에 각각 접속될 수 있다. 이의 결과로서, 실질적으로 직선형인 사운드 전파 경로가 사운드 쓰루 홀(528)의 반대 측면(528-2)에 제공될 수 있으며, 그 결과 효과적인 음압 감소가 보장될 수 있다.
이하, 도 2와 관련하여 변형된 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 7을 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 도 7에 도시된 사운드 검출 유닛은 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 상이하다는 정도로만 설명될 것이지만, 이 설명을 명확히 참조한다.
도 7에 도시된 사운드 검출 유닛(608)에서, 제1 멤브레인(614)도 제2 멤브레인(616)도 플랩을 갖지 않는다. 그 대신, 멤브레인들은 사운드 쓰루 홀(628)의 영역에서 각각의 멤브레인 개구(638 및 636)를 구비한다. 도 7에 도시된 사운드 검출 유닛(608)에서, 사운드 쓰루 홀(628)에 제공된 밸브(630)는 제1 멤브레인(614)과 제2 멤브레인(616)의 주요 범위의 평면들 사이에 두께 방향(A)으로 배치되고 제1 멤브레인(614) 및 제2 멤브레인(616)과 별도로 구현되는 플랩(642)을 가질 수 있다. 플랩(642)은 단부(642f)에 의해 저압 영역(618)으로부터 사운드 쓰루 홀(628)을 분리하는 구획 벽(626)에 고정될 수 있고 비고정 단부(642a)에서 입사 음파(S)에 의해 편향될 수 있다. 여기서, 도 7에 화살표 P로 나타낸 바와 같이, 플랩(642)의 편향은 캐리어(606)의 방향으로도 가능하고 캐리어(606)로부터 멀어지는 것도 가능하다. 도 7에서 더 확인 가능한 바와 같이, 플랩(642)의 비고정 단부(642a)와 구획 벽 사이에 갭(644)이 제공될 수 있으며, 이 갭은 도 2에 도시된 갭(134)과 유사한 효과를 얻을 수 있다.
도 7에서 확인할 수 있는 바와 같이, 도 7에 도시된 비편향 상태에서, 제1 멤브레인(614) 및 제2 멤브레인(616)과 별도로 구현되는 플랩(642)은 카운터 전극(620)의 주요 범위의 평면에 배치될 수 있다. 선택적으로, 플랩(642)은 카운터 전극(620)과 동일한 구조 또는 층 구조를 가질 수 있다. 이러한 구성은 카운터 전극(620)과 유사하거나 동일한 방법 단계에 의해 카운터 전극(620) 및 제1 멤브레인(614) 및 제2 멤브레인(614)과 별도로 형성된 플랩(642)을 형성하는 옵션을 제공하며, 이는 궁극적으로 간단한 제조에 기여할 수 있다.
제1 멤브레인(614) 및 제2 멤브레인(616)과 별도로 구현되는 플랩(642)이 도 7에 도시된 사운드 검출 유닛(608)에서 멤브레인(614, 616)의 주요 범위의 평면 사이의 두께 방향(A)으로 배치되는 결과로서, 이 플랩은 외부 기계적 영향으로부터 특히 효율적으로 보호될 수 있다.
이하, 도 6과 관련하여 변형된 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 8을 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 도 8에 도시된 사운드 검출 유닛은 도 6에 도시된 사운드 검출 유닛(508)과 상이하다는 정도로만 설명될 것이지만, 이 설명을 명확히 참조한다.
도 6에 도시된 사운드 검출 유닛(508)과 유사하게, 밸브(730)는 사운드 검출 유닛(708)의 제1 멤브레인(714)에 제공되는 플랩(732) 및 사운드 검출 유닛(708)의 제2 멤브레인(716)에 제공되는 플랩(740)을 갖는다. 사운드 검출 유닛(508)과 달리, 도 8에 따르면 제1 멤브레인(714) 및 제2 멤브레인(716) 모두 사운드 검출 유닛(708)에서 분할될 수 있다. 이는 제1 멤브레인(714)이 내부 멤브레인부(714a) 및 내부 멤브레인부(714a)와 전기적으로 절연되고 내부 멤브레인부(714a)를 둘러싸는 외부 멤브레인부(714b)를 가질 수 있음을 의미한다. 플랩(732)은 제1 멤브레인(714)의 내부 멤브레인부(714a)에 제공될 수 있다. 선택적으로, 플랩(732)은 내부 멤브레인부(714a)와 일체형 실시예일 수 있다. 제2 멤브레인(716)도 마찬가지로 내부 멤브레인부(716a) 및 내부 멤브레인부(716a)와 전기적으로 절연되고 내부 멤브레인부(716a)를 둘러싸는 외부 멤브레인부(716b)를 가질 수 있다. 플랩(740)은 제2 멤브레인(716)의 내부 멤브레인부(716a)에 제공될 수 있다. 선택적으로, 플랩(740)은 제2 멤브레인(716)의 내부 멤브레인부(716a)와 일체형 실시예일 수 있다.
이 구성은 각각의 멤브레인(714 및 716)의 내부 멤브레인부(714a 및 716a)에 전압을 인가하는 옵션을 제공하며, 이에 의해 플랩(732 및 740)은 도 8에서 해칭으로 도시된 각각의 비편향 위치로부터 서로를 향하여 또는 서로 떨어져 정전기적으로 변위될 수 있다. 이러한 방식으로, 사운드 쓰루 홀(728)의 사운드 전달 정도는 타깃 방식으로 용이하게 설정될 수 있다.
제1 멤브레인(714)의 내부 멤브레인부(714a)와 제2 멤브레인(716)의 내부 멤브레인부(716a) 사이의 전기적 단락을 방지할 수 있도록, 구획 벽(726)은 전기 절연성 재료, 예컨대, SiOx 및/또는 SixNy로 형성될 수 있다.
전술한 분할은, 예를 들어, 도 8에 나타낸 바와 같이, 각각의 멤브레인(714, 716)의 원주 방향으로 연속적으로 연장되어 멤브레인(714, 716)을 분할할 수 있는 각각의 전기 절연 요소(738 및 746)에 의해 제공될 수 있다. 전기 절연 요소(738, 746)는 각각 전기 절연성 재료, 예컨대, SiOx 및/또는 SixNy로 형성될 수 있다.
물론, 도 8에 도시된 구성도 입사 음파에만 의한 각각의 플랩(732, 740)의 편향의 옵션을 제공하며, 이는 이전 실시예와 관련하여 상세히 논의되었다.
이하, 도 8과 관련하여 변형된 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 9를 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 도 9에 도시된 사운드 검출 유닛은 도 8에 도시된 사운드 검출 유닛(708)과 상이하다는 정도로만 설명될 것이지만, 이 설명을 명확히 참조한다.
도 9에 따른 사운드 검출 유닛(808)은 단지 제2 멤브레인(816)의 설계에 관하여 도 8에 도시된 사운드 검출 유닛(708)과 다르지만, 제1 멤브레인(814)은 도 8의 멤브레인(714)과 동일한 구조를 가질 수 있다.
도 9의 제2 멤브레인(816)은 플랩을 갖지 않고 사운드 쓰루 홀(828)의 영역에 다공판(perforated plate)(848)을 가지며, 이 다공판은 복수의 판 개구(850)를 가질 수 있다. 다공판(848)은 사운드 쓰루 홀(828)에서 제2 멤브레인(816)을 강화하고, 이 공정에서 판 개구(850)로 인해 사운드 쓰루 홀(828)을 통해 음파를 통과시킬 수 있다. 제1 멤브레인(814)에 제공된 플랩(832)과 달리, 다공판(848)은 플랩(832)과는 달리 실질적으로 편향 가능하지 않도록 전체 둘레에 걸쳐 고정될 수 있다.
제1 멤브레인(814)에 제공된 플랩(832)은 다공판(848)의 방향으로 편향되는 경우 다공판(848)과 물리적으로 접촉하여 하나 이상의 판 개구(850)를 밀봉할 수 있는 방식으로 치수가 정해질 수 있다. 이의 결과로서, 다공판(848)의 유효 사운드 통과 영역이 타깃 방식으로 설정될 수 있고, 그 결과 마이크로폰 응답이 설정될 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 멤브레인(814)에 제공된 플랩(832)은 다공판(848)의 방향으로도 편향될 수 있고 그로부터 멀어지도록 편향될 수도 있다. 편향은 음압에 따라서 그리고 음압과 독립적으로도 구현될 수 있다.
도 9에 표시된 바와 같이, 제1 멤브레인(814) 및 제2 멤브레인(816)은 각각의 전기 절연성 요소(838 및 846)에 의해 서로 전기적으로 절연되는 복수의 멤브레인부(814a 및 814b 및 816a 및 816b)로 각각 분할될 수 있다. 플랩(832)은 제1 멤브레인(814)의 내부 멤브레인부(814a)에 제공될 수 있다. 선택적으로, 플랩(832)은 제1 멤브레인(814)의 내부 멤브레인부(814a)와 일체형 실시예일 수 있다. 다공판(848)은 제2 멤브레인(816)의 내부 멤브레인부(816a)와 동일하거나 그 일부를 형성할 수 있다. 다공판(848)을 향한 또는 그로부터 멀어지는 플랩(832)의 능동적 변위는 도 8에 도시된 사운드 검출 유닛과 유사하게 내부 멤브레인부(814a 및 816a)에 인가되는 반대 부호 또는 동일한 부호를 갖는 전압에 의해 정전기적으로 구현될 수 있다.
이하, 도 8과 관련하여 변형된 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 10을 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 도 10에 도시된 사운드 검출 유닛은 도 8에 도시된 사운드 검출 유닛(708)과 상이하다는 정도로만 설명될 것이지만, 이 설명을 명확히 참조한다.
도 10에 도시된 사운드 검출 유닛(908)은 멤브레인(914, 916)과 각각의 플랩(932, 940)의 접속점에 관해서만 도 8에 도시된 사운드 검출 유닛(708)과 다르다. 도 8에 도시된 사운드 검출 유닛(708) 내의 플랩(732 및 740)은 각각 사운드 쓰루 홀(728)의 동일 측면에서 제1 멤브레인(714) 및 제2 멤브레인(716)에 접속되지만, 도 10에 도시된 사운드 검출 유닛(908)에서 제1 멤브레인(914)에 접속된 플랩(932) 및 제2 멤브레인(916)에 접속된 플랩(940)은 각각 사운드 쓰루 홀(928)의 대향 측면에서 제1 멤브레인(914) 및 제2 멤브레인(916)에 접속된다. 이의 결과로서, 플랩(932, 940) 위치 중 어느 위치에도 사운드 쓰루 홀(928) 내에 직선형 사운드 전달 경로가 없기 때문에, 도 8에 도시된 사운드 검출 유닛(708)에 비해 사운드 쓰루 홀(928)을 통한 사운드의 통과가 더 어렵게 된다. 이는 그러한 사운드 검출 유닛(908)을 갖는 마이크로폰이 타깃 방식으로 응답하는 데 영향을 줄 수 있다.
이하, 도 10과 관련하여 변형된 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 11을 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 도 11에 도시된 사운드 검출 유닛은 도 10에 도시된 사운드 검출 유닛(908)과 상이하다는 정도로만 설명될 것이지만, 이 설명을 명확히 참조한다.
도 11에 도시된 사운드 검출 유닛(1008)은 제1 멤브레인(1014)에 제공된 플랩(1032) 및/또는 제2 멤브레인(1016)에 제공된 플랩(1040)이 각각 적어도 하나 이상의 플랩 쓰루 홀(1033 또는 1041)을 갖는다는 점에서 도 10에 도시된 사운드 검출 유닛(908)과 다르다. 플랩(1032 및 1040)은 서로를 향해 또는 서로 멀어지게, 예를 들어, 정전기적으로 편향될 수 있으며, 그 결과 서로에 대해 플랩 쓰루 홀(1033 및 1041)의 상대적 위치를 설정하는 것이 가능하다. 그 결과, 사운드 홀(1028)의 사운드 전달 정도를 타깃 방식으로 설정할 수 있다. 예로서, 플랩(1032 및 1040)은 서로에 대해 플랩(1032)의 플랩 쓰루 홀(1033)이 플랩(1040)의 플랩 쓰루 홀(1041)과 오버랩되는 방식으로 배치될 수 있다.
이하, 도 2와 관련하여 변형된 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 12를 참조하여 설명될 것이다. 여기서, 도 12에 도시된 사운드 검출 유닛은 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 상이하다는 정도로만 설명될 것이지만, 이 설명을 명확히 참조한다.
도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)과 달리, 도 12에 도시된 사운드 검출 유닛(1108)은 사운드 쓰루 홀(1128)에 제공된 다공판(1152)을 가지며, 이 다공판은 제1 멤브레인(1114) 및 제2 멤브레인(1116)과 별도로 구현되고 제1 멤브레인(1114) 및 제2 멤브레인(1116)의 주요 범위의 평면들 사이에 두께 방향(A)으로 배치된다. 다공판(1152)은 제1 멤브레인(1114)의 플랩(1132)에 의해 선택적으로 닫힐 수 있는 하나 이상의 판 개구(1154)를 가질 수 있다. 이것은 도 8에 도시된 사운드 검출 유닛(708)과 관련하여 논의되었으므로 여기서 반복하지 않는다.
도 12에 표시된 바와 같이, 제1 멤브레인(1114)에 제공된 플랩(1132)은 다 공판(1152)의 방향으로 정전기적으로 이동될 수 있다. 이를 위해, 반대 부호를 갖는 전압이 플랩(1132) 및 다공판(1152)에 인가되어 이들 사이에 정전 흡인력(electrostatic attractive force)을 생성할 수 있다.
예로서, 다공판(1152)은 그 전체 둘레에 걸쳐 사운드 쓰루 홀(1128)을 구분하는 구획 벽(1126)에 고정될 수 있으므로 플랩으로서 작용할 수 없다.
예를 들어, 다공판(1152)은 카운터 전극(1120)의 주요 범위의 평면에 배치될 수 있고, 선택적으로 카운터 전극(1120)과 동일한 구조 또는 층 구조를 가질 수 있다. 이로써, 다공판(1152) 및 카운터 전극(1120)은 유사한 제조 단계에 의해 형성될 수 있으며, 이는 대체로 간단한 제조 방법에 기여할 수 있다.
도 13은 예시적인 사운드 검출 유닛의 평면도이다. 간략화를 위해, 이하에서는 예시적인 사운드 검출 유닛이 도 2에 도시된 사운드 검출 유닛(108)이라고 가정한다. 그러나, 물론, 이하의 설명은 도 3 내지 도 12에 도시된 사운드 검출 유닛에도 적용된다. 도 13은 도 2의 모든 세부사항을 도시하지는 않는다.
도 2 및 도 13에 도시된 바와 같이, 사운드 검출 유닛(108)은 실질적으로 링 형태 캐리어(106)에서 지지되는 실질적으로 원형일 수 있다. 그러나, 이들 형상은 예시일 뿐이며 소정 응용례에 따라 임의로 변경될 수 있다. 사운드 검출 유닛(108)은 도 2를 참조하여 설명된 밸브(130)가 제공되는 단일 사운드 쓰루 홀(128)을 가질 수 있고, 이 밸브는 제1 멤브레인(114)에 제공되는 플랩(132)을 가질 수 있다. 플랩(132)과 플랩(132)의 소정의 주변 영역 내의 제1 멤브레인(114) 사이에 갭(134)이 제공될 수 있다.
도 13에서 확인될 수 있는 바와 같이, 사운드 쓰루 홀(128)은 일반적으로 사운드 검출 유닛(108) 상에서 사운드에 의해 가해지는 기계적 하중이 이 영역에서 가장 크기 때문에 사운드 검출 유닛(108)의 중심 영역에 제공될 수 있다. 결과적으로, 제1 멤브레인(114) 및/또는 제2 멤브레인(116)에 대한 손상 위험이 가장 큰 사운드 검출 유닛(108)의 그 영역에서 기계적 완화가 정확하게 보장될 수 있다.
도 14는 도 13과 관련하여 변경되고 각각 하나의 밸브(130')가 제공될 수 있는 복수의 사운드 쓰루 홀(128')을 갖는 사운드 검출 유닛(108')의 평면도를 도시한다. 복수의 사운드 쓰루 홀(128')의 결과로서, 특별히 정의된 기계적 완화 방식을 보장할 수 있다. 도 14에 도시된 바와 같이, 사운드 쓰루 홀(128')은 사운드 검출 유닛(108')의 원주 방향(C)으로 사운드 검출 유닛(108')의 중심 영역 주위에 연속하여 배치될 수 있다.

Claims (20)

  1. MEMS 마이크로폰으로서,
    사운드 검출 유닛과,
    밸브(valve)를 포함하되,
    상기 사운드 검출 유닛은
    제1 멤브레인(membrane)과,
    상기 제1 멤브레인으로부터 이격되어 배치된 제2 멤브레인과,
    상기 제1 멤브레인과 상기 제2 멤브레인 사이에 배치된 저압 영역 - 상기 저압 영역에는 정상 압력에 비해 감소한 가스 압력이 존재함 - 과,
    상기 저압 영역에 배치된 카운터 전극과,
    상기 사운드 검출 유닛의 두께 방향으로 상기 사운드 검출 유닛을 통해 연장되는 사운드 쓰루 홀(sound through-hole)을 포함하고,
    상기 밸브는 상기 사운드 쓰루 홀에 제공되고 복수의 밸브 상태를 채택하도록 구성되며, 상기 사운드 쓰루 홀의 사전결정된 사운드 전달 정도가 각각의 밸브 상태에 할당되는
    MEMS 마이크로폰.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 사운드 쓰루 홀에서의 음압에 따라 상기 복수의 밸브 상태에서 밸브 상태를 채택하도록 구성되는
    MEMS 마이크로폰.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 사운드 쓰루 홀에서의 음압과는 독립적으로 상기 복수의 밸브 상태에서 밸브 상태를 설정하도록 구성되는
    MEMS 마이크로폰.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브는 상기 사운드 쓰루 홀에 대해 변위 가능한 하나 이상의 플랩(flap)을 가지며, 상기 사운드 쓰루 홀에 대한 상기 플랩의 위치는 상기 복수의 밸브 상태로부터의 밸브 상태를 정의하는
    MEMS 마이크로폰.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 밸브의 상기 하나 이상의 플랩 중 하나의 플랩은 상기 제1 멤브레인에 제공되는
    MEMS 마이크로폰.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 멤브레인은 전기 도전성 재료로 형성되는
    MEMS 마이크로폰.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 멤브레인은 서로 전기적으로 절연된 복수의 멤브레인부를 갖는
    MEMS 마이크로폰.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 청구항은 제 5 항을 참조하고,
    상기 제1 멤브레인에 제공된 상기 밸브의 플랩은 상기 제1 멤브레인의 상기 복수의 멤브레인부 중 하나에 전기적으로 접속되는
    MEMS 마이크로폰.
  9. 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브의 상기 하나 이상의 플랩 중 하나의 플랩은 상기 제2 멤브레인에 제공되는
    MEMS 마이크로폰.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 멤브레인은 전기 도전성 재료로 형성되는
    MEMS 마이크로폰.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 멤브레인은 서로 전기적으로 절연된 복수의 멤브레인부를 갖는
    MEMS 마이크로폰.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 청구항은 제 9 항을 참조하고,
    상기 제2 멤브레인에 제공된 상기 밸브의 플랩은 상기 제2 멤브레인의 상기 복수의 멤브레인부 중 하나에 전기적으로 접속되는
    MEMS 마이크로폰.
  13. 제 4 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 사운드 쓰루 홀 내의 상기 밸브의 상기 하나 이상의 플랩 중 하나의 플랩은 상기 제1 멤브레인의 주요 범위의 평면과 상기 제2 멤브레인의 주요 범위의 평면 사이에 상기 사운드 검출 유닛의 두께 방향으로 배치되는
    MEMS 마이크로폰.
  14. 제 4 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브의 상기 하나 이상의 플랩 중 적어도 하나는 하나 이상의 플랩 쓰루 홀을 갖는
    MEMS 마이크로폰.
  15. 제 4 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    전체 둘레에 걸쳐 고정되고 상기 사운드 쓰루 홀 내에 제공되고 하나 이상의 판 쓰루 홀(plate through-hole)을 갖는 하나 이상의 다공판(perforated plate)을 포함하되,
    상기 밸브의 상기 하나 이상의 플랩 중 적어도 하나의 플랩은 상기 하나 이상의 다공판 중 적어도 하나와 물리적으로 접촉하게 될 수 있는
    MEMS 마이크로폰.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 다공판 중 하나의 다공판은 상기 제1 멤브레인에 제공되는
    MEMS 마이크로폰.
  17. 제 15 항 또는 제 16 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 다공판 중 하나의 다공판은 상기 제2 멤브레인에 제공되는
    MEMS 마이크로폰.
  18. 제 15 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 다공판 중 하나의 다공판은 상기 제1 멤브레인의 주요 범위의 평면과 상기 제2 멤브레인의 주요 범위의 평면 사이에 상기 사운드 검출 유닛의 두께 방향으로 배치되는
    MEMS 마이크로폰.
  19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 사운드 쓰루 홀 및 상기 복수의 사운드 쓰루 홀에 할당된 복수의 밸브를 포함하는
    MEMS 마이크로폰.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 복수의 사운드 쓰루 홀은 상기 사운드 검출 유닛의 원주 방향으로 연속하여 배치되는
    MEMS 마이크로폰.
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