KR20210009283A - Mems 사운드 트랜스듀서 소자 - Google Patents

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KR20210009283A
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세바스티안 안진거
크리스티안 브레타우어
마크 푸엘드너
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인피니온 테크놀로지스 아게
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Abstract

본 개시내용은 오디오 및 초음파 범위에서 동작가능한 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)에 관한 것이다. MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는, 특히, 제1 전극 구조체(101) 및 제1 전극 구조체(101)로부터 이격된 제2 전극 구조체(102)를 포함하고, 제1 전극 구조체(101)의 도전성 재료는 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 포함하고, 제1 전극 구조체(101) 및 제2 전극 구조체(102)는 오디오 사운드 트랜스듀서로서 동작가능하다. 제1 전극 구조체(101)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제1 서브세트(11)는, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 또는 오디오 방출기로서 동작가능하고, 제1 전극 구조체(101)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제2 서브세트(12)는, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 또는 오디오 수신기로서 동작가능하다.

Description

MEMS 사운드 트랜스듀서 소자{MEMS SOUND TRANSDUCER ELEMENT}
본 개시내용의 실시예들은 사람 가청 오디오 범위(human-audible audio range) 및 초음파 범위(ultrasonic range)에서 동작가능한 MEMS(Micro Electro Mechanical System) 사운드 트랜스듀서 소자에 관한 것이다. 일부 특정 실시예들은 초음파 송수신기 기능을 갖는 오디오 마이크로폰에 관한 것일 수 있다. 추가 실시예들은 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자를 포함하는 사운드 트랜스듀서 디바이스에 관한 것일 수 있다.
초음파는 상이한 기술 분야들에서, 예를 들어, 제스처 인식에서, 거리 측정들에서(예를 들어, 주차 보조 또는 근접 감지에서), 존재 검출에서, 환경적 감지(예를 들어, 실제 공기 온도, 풍속)에서 및 더 많은 것에서 이용된다. 예컨대, 거리 평가는 비행 시간(time-of-flight)(TOF) 접근법들에 의해 실행될 수 있고, 여기서 초음파 펄스들은 초음파 스피커에 의해 송신될 수 있고, 반사된 초음파들은, 예를 들어, 마이크로폰일 수 있는 초음파 수신기에 의해 수신될 수 있다. 송신과 수신 사이의 시간 간격은 물체까지의 거리를 제공한다.
최근에, 부피가 큰 압전 액터들(bulky piezoelectric actors)은 초음파 스피커들에 대해, 그리고 때때로 초음파 수신기들에 대해서도 이용된다(예를 들어, 자동차 주차 보조에서의 거리 측정). 그러나, 뻣뻣한 피에조(stiff piezo)는 공기에 대한 불량한 임피던스 매칭을 나타내며, 이는, 그것이 왜 수신기 모드에서 매우 감응적이지 않고, 그에 따라 스피커 모드에서 매우 높은 신호 강도들을 생성해야 하는지에 대한 이유이다. 이러한 높은 전력 요건으로 인해, 이 송수신기들은 cm2의 범위에서 비교적 크다(예를 들어, 시장에서 가장 작은 현재 이용가능한 상업적 SMD 압전 스피커 중 하나는 5.1x5.1 mm2의 범위에 있다). 그 최상부에서, 그들은 공진 모드에서 동작하고 따라서 매우 협대역이다.
종래의 멤브레인 기반 마이크로머신 압전(PMUT) 및 용량성(CMUT) 트랜스듀서들은 초음파 송수신기들로서 작동하는데, 그 이유는 그들의 낮은 질량 멤브레인들이 공기에 대한 훨씬 더 우수한 임피던스 매칭을 나타내고, 따라서 훨씬 더 낮은 음압들(sound pressures)이 검출될 수 있기 때문이다. CMUT에서 이용되는 멤브레인들은 배기되거나 환기된 공동(cavity) 위에 매달려 배치된다. 멤브레인들은 상당히 뻣뻣하므로, 이들은 초음파 범위에서 잘 작동한다.
공중 초음파에 대한 마이크로머신 초음파 송수신기들(MUT)은 근접 감지, 존재 검출, 제스처 제어와 같은 소비자 전자 장치들에서의 그들의 응용들로 인해 관심을 얻고 있다. 통상의 MUT 디바이스들은 압전(PMUT) 또는 용량성(CMUT) 판독을 이용하여 배기된 공동 상에 배치된 멤브레인으로 구성된다. 이중 백플레이트 기반(Dual Backplate based) MEMS 마이크로폰 기술은 사운드 신호들의 전송을 위한 2개의 백플레이트들 중 하나 및 사운드 신호들의 수신을 위한 2개의 백플레이트들 중 다른 하나를 이용하는 잠재적 대안을 제공한다.
이 접근법의 문제점들은, 한편으로는, 수신 모드에서 도달가능한 SNR을 강하게 제한하는 단일 종단 판독(single ended readout)으로부터 발생한다. 한편, 또한 전송은 사운드 생성 멤브레인이 한쪽으로만 당겨질 수 있기 때문에 제한된다. 따라서, 절반의 스트로크 높이(stroke height)가 손실된다.
따라서, 작은 치수들을 갖고, 동시에, 사람 가청 오디오 범위 및 초음파 범위에서 동작가능하도록 광대역 주파수 스펙트럼을 커버하는 고도로 감응적인 사운드 트랜스듀서 소자를 제공하는 것이 바람직할 것이다.
따라서, 제1 양태에 따르면, 독립 청구항 1의 특징들을 갖는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자가 제안된다. MEMS 사운드 트랜스듀서 소자는 오디오에서 및 초음파 범위에서 동작가능하고, 특히, 제1 전극 구조체를 포함하고, 제1 전극 구조체의 도전성 재료는 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들을 포함한다. MEMS 사운드 트랜스듀서 소자는 제1 전극 구조체로부터 이격된 제2 전극 구조체를 더 포함하고, 제1 전극 구조체 및 제2 전극 구조체는 오디오 사운드 트랜스듀서로서 동작가능하다. 제1 전극 구조체의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들의 제1 서브세트는, 제2 전극 구조체와 함께, 초음파 또는 오디오 방출기로서 동작가능하다. 제1 전극 구조체의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들의 제2 서브세트는, 제2 전극 구조체와 함께, 초음파 또는 오디오 수신기로서 동작가능하다.
제2 양태에 따르면, 청구항 14의 특징들을 갖는 사운드 트랜스듀서 디바이스가 제안된다. 사운드 트랜스듀서 디바이스는 위에서 언급된 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자, 및 오디오에서 및 초음파 범위에서 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자를 동작시키도록 구성된 제어기를 포함한다.
추가의 실시예들이 종속 청구항들에서 정의된다.
이하, 본 개시내용의 실시예들이 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명된다.
도 1은 실시예에 따른 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2a는 실시예에 따른 단일 백플레이트 구성에서의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 2b는 폐쇄 구성에서의 유전체 분리 구조체를 갖는 도 2a의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 2c는 개방 구성에서의 유전체 분리 구조체를 갖는 2a의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 3a 내지 도 3h는 전극 구조체를 2개 이상의 전극 세그먼트들로 분할하기 위한 유전체 분리 구조체의 기하학적 형상들 및 구성들의 일부 예들을 도시한다.
도 4a는 실시예에 따른 이중 백플레이트 구성에서의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4b는 폐쇄 구성에서의 유전체 분리 구조체를 갖는 도 3a의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 4c는 개방 구성에서의 유전체 분리 구조체를 갖는 도 3a의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자의 개략적인 평면도를 도시한다.
도 5는 단일 백플레이트 구성에서의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자를 포함하는 사운드 트랜스듀서 디바이스의 개략적인 블록도를 도시한다.
도 6은 이중 백플레이트 구성에서의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자를 포함하는 사운드 트랜스듀서 디바이스의 개략적인 블록도를 도시한다.
동일하거나 등가의 요소들, 또는 동일하거나 등가의 기능을 갖는 요소들은 이하의 설명에서 동일하거나 등가의 참조 번호들로 표시된다.
블록도에 의해 도시되고 상기의 블록도를 참조하여 설명되는 방법 단계들은 또한, 도시된 및/또는 설명된 순서와 상이한 순서로 실행될 수 있다. 또한, 디바이스의 특정한 특징에 관한 방법 단계들은 상기의 디바이스의 상기의 특징으로 대체될 수 있고, 다른 방식으로 주어질 수 있다.
다음의 비제한적인 예들은 오디오 범위 및 초음파 범위를 언급한다. 오디오 범위는 사람 가청 주파수 범위, 예를 들어, 20Hz와 20kHz 사이의 주파수 범위를 커버할 수 있다. 초음파 범위는 사람들에 의해 들리지 않을 수 있는 주파수 범위를 커버할 수 있고, 사람 가청은 주파수 자체 뿐만 아니라, 특정 주파수에서의 음압 레벨에도 의존할 수 있다. 예를 들어, 본 개시내용에서의 초음파 범위는 15kHz와 1GHz 사이의 주파수 범위를 커버할 수 있다.
일부 비제한적인 예들에서, 사람 가청 주파수 범위에서 및 초음파 주파수 범위에서의 음파들에 대해 제1 전극 세그먼트(11, 21)는 수신기로서 동작될 수 있고, 제2 전극 세그먼트(12, 22)는 방출기(emitter)로서 동작될 수 있다. 그러나, 이하의 설명은 사람 가청 주파수 범위에서 및 초음파 주파수 범위에서의 음파들에 대해 제1 전극 세그먼트(11, 21)가 방출기로서 동작될 수 있고, 제2 전극 세그먼트(12, 22)가 수신기로서 동작될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
도 1은 사람 가청 오디오 범위에서 및 초음파 범위에서 동작가능한 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)의 예시적인 실시예를 도시한다. 따라서, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 이중 이용 기능(dual-use functionality)을 포함할 수 있다.
MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 제1 전극 구조체(101)를 포함한다. 제1 전극 구조체(101)는 도전성 재료를 포함한다. 제1 전극 구조체(101)는 상기의 도전성 재료로 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전기 도전성 층(도시되지 않음)이 제1 전극 구조체(101)의 표면의 적어도 일부 상에 도포될 수 있다.
제1 전극 구조체(101), 그리고 특히 제1 전극 구조체(101)의 도전성 재료는 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 포함할 수 있다. 즉, 제1 전극 구조체(101), 그리고 특히 제1 전극 구조체(101)의 도전성 재료는 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)로 분할될 수 있다. 제1 전극 세그먼트(111) 및 제2 전극 세그먼트(112) 각각은 상이한 신호 경로들에 접속될 수 있으며, 이는 아래에 더 상세히 설명될 것이다.
MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 제2 전극 구조체(102)를 포함할 수 있다. 제2 전극 구조체(102)는 제1 전극 구조체(101)로부터 이격될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제2 전극 구조체들(101, 102) 사이에 에어 갭(air gap)이 존재할 수 있다. 제2 전극 구조체(102)는 도전성 재료를 포함할 수 있다. 제2 전극 구조체(102)는 상기의 도전성 재료로 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전기 도전성 층(도시되지 않음)이 제2 전극 구조체(102)의 표면의 적어도 일부 상에 도포될 수 있다.
제1 전극 구조체(101) 및 제2 전극 구조체(102)는 오디오 사운드 트랜스듀서로서 동작가능할 수 있다. 오디오 사운드 트랜스듀서는 오디오 사운드 방출기로서, 예를 들어, 스피커로서, 및/또는 오디오 사운드 수신기로서, 예를 들어, 마이크로폰으로서 동작가능할 수 있다. 이것은, 예컨대, 제1 전극 구조체(101)와 제2 전극 구조체(102) 사이의 상대적인 이동에 의해 달성될 수 있다. 오디오 사운드 트랜스듀서는 사람 가청 범위에서 동작가능할 수 있다. 이 예에서, 제1 및 제2 전극 구조체들(101, 102)은 사람 가청 주파수 범위 내의 주파수에서 서로에 대해 진동할 수 있다.
위에서 언급된 바와 같이, 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)이 제1 전극 구조체(101)에, 그리고 특히 제1 전극 구조체(101)의 도전성 재료에 제공될 수 있다. 제1 전극 구조체(101)는 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(11) 및 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(12)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브세트(11)는 제1 타입의 하나 이상의 전극 세그먼트를 포함할 수 있고, 제2 서브세트(12)는 제2 타입의 하나 이상의 전극 세그먼트를 포함할 수 있다. 제1 타입의 전극 세그먼트들은, 예컨대, (가청 및/또는 초음파) 사운드 신호를 생성하기 위해, 작동(actuation)/여기(excitation) 신호, 예를 들어, 작동 전압을 인가하기 위한 제1 신호 경로(예를 들어, 신호 송신 경로)와 결합될 수 있다. 제2 타입의 전극 세그먼트들은, 예컨대, (가청 및/또는 초음파) 사운드 신호를 판독하기 위해, 측정 신호, 예를 들어, 측정 전압을 수신하기 위한 제2 신호 경로(예를 들어, 신호 수신 경로)와 결합될 수 있다.
도 1에 도시된 비제한적인 예에서, 제1 서브세트(11)는 적어도 제1 전극 세그먼트(111)를 포함할 수 있고, 제2 서브세트(12)는 적어도 제2 전극 세그먼트(112)를 포함할 수 있다. 제1 서브세트(11)는 예시적으로 도시된 제1 전극 세그먼트(111)보다 더 많은 전극 세그먼트들을 포함할 수 있고, 제2 서브세트(12)는 예시적으로 도시된 제2 전극 세그먼트(112)보다 더 많은 전극 세그먼트들을 포함할 수 있다. 제1 서브세트(11), 및 그에 따라 제1 전극 세그먼트(111)는 제1 신호 경로, 예를 들어, 제1 전극 세그먼트(111)에 작동/여기 신호를 인가하기 위한 신호 송신 경로와 결합될 수 있고, 제2 서브세트, 및 그에 따라 제2 전극 세그먼트(112)는 제2 신호 경로, 예를 들어, 제2 전극 세그먼트(112)로부터 측정 신호를 수신하기 위한 신호 수신 경로와 결합될 수 있다.
따라서, 제1 전극 구조체(101)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(11)는, 제2 전극 구조체(102)와 기능적으로 함께, 초음파 방출기로서 동작가능할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 구조체(101)의 제1 서브세트(11)에 포함된 전극 세그먼트들(여기서: 제1 전극 세그먼트(111))은 제2 전극 구조체(102)에 대해 이동할 수 있다. 상기의 상대적인 이동은 작동/여기 신호에 의해 야기될 수 있고, 여기서 상기의 상대적인 이동은 특정 주파수에서의 진동에 대응할 수 있다. 이 예에서, 제1 전극 구조체(101)의 제1 서브세트(11)에 포함된 전극 세그먼트들(여기서: 제1 전극 세그먼트(111))은 초음파 주파수에서 제2 전극 구조체(102)에 대해 진동할 수 있다. 결과적으로, 제1 서브세트(11)는, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 방출기로서 작용할 수 있다. 즉, 제1 서브세트(11)는 제2 전극 구조체(102)와 기능적으로 함께 초음파 방출기의 기능을 제공한다.
제1 전극 구조체(101)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(12)는, 제2 전극 구조체(102)와 기능적으로 함께, 초음파 수신기로서 동작가능할 수 있다. 예를 들어, 제1 전극 구조체(101)의 제2 서브세트(12)에 포함된 전극 세그먼트들(여기서: 제2 전극 세그먼트(112))은 제2 전극 구조체(102)에 대해 이동할 수 있다. 상기의 상대적인 이동은 제2 서브세트(12)에 포함된 전극 세그먼트들을 여기시키는 초음파들에 의해 야기될 수 있다. 이 예에서, 제1 전극 구조체(101)의 제2 서브세트(12)에 포함된 전극 세그먼트들(여기서: 제2 전극 세그먼트(112))은 초음파 주파수에서 제2 전극 구조체(102)에 대해 진동하도록 초음파들에 의해 여기될 수 있다. 이러한 여기는 대응하는 측정 신호에서 변환될 수 있다. 결과적으로, 제2 서브세트(12)는, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 수신기로서 작용할 수 있다. 즉, 제2 서브세트(12)는 제2 전극 구조체(102)와 기능적으로 함께 초음파 수신기의 기능을 제공한다.
위에서 언급된 바와 같이, 제1 전극 구조체(101) 및 제2 전극 구조체(102)는 서로 상대적으로 이동할 수 있다. 예시적인 실시예에 따르면, 제1 전극 구조체(101)는 오디오 사운드 트랜스듀서의 멤브레인 요소를 포함할 수 있거나, 멤브레인 요소일 수 있다. 제2 전극 구조체(102)는 오디오 사운드 트랜스듀서의 대향 전극(counter electrode)을 포함할 수 있거나, 대향 전극일 수 있다. 멤브레인 요소(101)는, 멤브레인 요소(101)가 대향 전극(102)보다 더 큰 정도로 진동할 수 있도록, 대향 전극(102)보다 더 유연(flexible)할 수 있다. 일부 예들에서, 멤브레인 요소(101)만이 진동할 수 있고, 대향 전극(102)은 강성의 백플레이트의 목적을 제공할 수 있다.
대안적인 예시적 실시예에서, 제1 전극 구조체(101)는 오디오 사운드 트랜스듀서의 대향 전극을 포함할 수 있거나, 대향 전극일 수 있다. 제2 전극 구조체(102)는 오디오 사운드 트랜스듀서의 멤브레인 요소를 포함할 수 있거나, 멤브레인 요소일 수 있다. 멤브레인 요소(102)는, 멤브레인 요소(102)가 대향 전극(101) 보다 더 큰 정도로 진동할 수 있도록, 대향 전극(101)보다 더 유연할 수 있다. 일부 예들에서, 멤브레인 요소(102)만이 진동할 수 있고, 대향 전극(101)은 강성의 백플레이트의 목적을 제공할 수 있다.
양쪽 실시예들에서, 멤브레인 요소는 사람 가청 주파수에서 대향 전극에 대해 진동할 수 있고, 그에 의해 사람 가청 사운드 방출기(예를 들어, 스피커) 및/또는 수신기(예를 들어, 마이크로폰)의 기능을 제공한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 멤브레인 요소는 초음파 주파수에서 대향 전극에 대해 진동할 수 있고, 그에 의해 초음파 방출기 및/또는 초음파 수신기의 기능을 제공한다. 따라서, 진동의 주파수에 따라, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 사람 가청 주파수 범위에서의 마이크로폰으로서 및/또는 스피커로서, 그리고 초음파 방출기로서 및/또는 초음파 수신기로서 동작하는 이중 목적을 제공할 수 있다. 즉, 오디오 사운드 트랜스듀서의 멤브레인 구조체 및 대향 전극은 또한 초음파 트랜스듀서로서 이용될 수 있다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c는 제2 전극 구조체(102)가 멤브레인 요소일 수 있고, 제1 전극 구조체(101)가 상기의 멤브레인 요소(102)에 대한 대향 전극일 수 있는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)의 예시적인 실시예들을 도시한다. 도 2a는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)의 측단면도를 도시하고, 도 2b 및 도 2c는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)의 2개의 상이한 예시적인 실시예들의 평면도(실제 축척으로 도시되지 않음)를 도시한다.
백플레이트라고도 지칭되는 대향 전극(101)은 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)로 분할될 수 있다. 이러한 비제한적인 예에서, 대향 전극(101)은 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(11) 및 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(12)로 분할될 수 있다. 제1 서브세트(11)는 예시적으로 도시된 제1 전극 세그먼트(111)를 포함할 수 있고, 제2 서브세트(12)는 예시적으로 도시된 제2 전극 세그먼트(112)를 포함할 수 있다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 비제한적인 예들은 단일의 멤브레인 요소(102) 및 단일의 대향 전극(101)이 제공될 수 있는 구성을 도시한다. 멤브레인 요소(102)는 대향 전극(101)으로부터 이격될 수 있다. 이 구성은 또한, 단일 대향 전극 구성(single-counter-electrode configuration) 또는 단일 백플레이트 구성(single-backplate configuration)이라고 각각 지칭될 수 있다.
백플레이트(101)는 천공(perforated)될 수 있고, 하나 이상의 개구(40), 예를 들어, 환기구(ventilation hole)를 포함할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 멤브레인 요소(102)는 하나 이상의 개구(40), 예를 들어, 환기구를 포함할 수 있다. 개구들(40)은 공기 및 음향파들(acoustic waves)이 제1 및 제2 전극 구조체들(101, 102) 사이에 형성되는 공동과 주변부(surrounding) 사이에서 흐르고 이동하는 것을 허용한다.
도 2b 및 도 2c에 도시된 평면도들에서 볼 수 있듯이, 제1 전극 세그먼트(111)는 원주(circumferential shape)를 가질 수 있다. 따라서, 도 2a에 도시된 바와 같은 단면도에서, 대향 전극(101)의 좌측 측면 및 우측 측면 상에 제1 전극 구조체(111)가 도시된다. 제2 전극 세그먼트(112)는 이러한 비제한적인 예에 따라 원형 형상을 가질 수 있다. 제1 및 제2 전극 세그먼트들(111, 112)은 도 3a 내지 도 3h를 참조하여 나중에 더 상세히 설명될 다른 기하학적 형상들을 포함할 수 있다.
도 2a, 도 2b 및 도 2c를 다시 참조하면, 제1 및 제2 전극 세그먼트들(111, 112)을 서로로부터 전기적으로 분리 및/또는 격리하기 위한 유전체 분리 구조체(120)가 제공될 수 있다. 유전체 분리 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 유전체 분리 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)의 도전성 재료에 제공될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 유전체 분리 구조체(120)는 제2 전극 구조체(102)에 제공될 수 있다. 예를 들어, 유전체 분리 구조체(120)는 제2 전극 구조체(102)의 도전성 재료에 제공될 수 있다. 유전체 분리 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 제공하는 목적을 제공할 수 있다. 유전체 분리 구조체(120)는 전극 세그먼트들(111, 112) 및/또는 전극 세그먼트들의 서브세트들(11, 12)을 정의할 수 있다.
유전체 분리 구조체(120)는, 예컨대, 제1 전극 구조체(101)에, 특히, 제1 전극 구조체(101)의 도전성 재료에 형성된 좁은 갭을 포함할 수 있다. 상기의 갭은 유전체 재료로 채워질 수 있다. 갭은 수백 나노미터 내지 수십 또는 심지어 수백 마이크로미터의 범위 내의 측방 연장(lateral extension)(폭)을 포함할 수 있다.
도 2b는 유전체 분리 구조체(120)가 폐쇄 형상을 포함하는 예를 도시한다. 즉, 유전체 분리 구조체(120)는 자체적으로 폐쇄되고, 어떠한 개방 단부들도 포함하지 않는다.
도 2c는 유전체 분리 구조체(120)가 개방 형상을 포함하는 대안적인 예를 도시한다. 즉, 유전체 분리 구조체(120)는 하나 이상의 개방 단부를 포함한다. 이것은, 예를 들어, 접촉 부분(contacting portion)(142)에 의해, 내부 영역의 용이한 접촉을 허용할 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같은 비제한적인 예들 모두에서, 유전체 분리 구조체(120)는 둥근 또는 원형 형상을 포함할 수 있다. 그러나, 위에서 언급된 바와 같이, 유전체 구조체(120)의 기하학적 형상은 도 2b 또는 도 2c에 도시된 바와 같은 원주의 둥근 또는 원형 형상으로 제한되지 않는다.
도 3a 내지 도 3h는 유전체 구조체(120)의 기하학적 형상들의 일부 추가적인 비제한적 및 가능한 예들을 도시한다.
도 3a는 유전체 구조체(120)가 문자 'X'와 같이 형성된 개방 라인 형상을 포함하는 예를 도시한다. 유전체 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)를 2개 이상의 전극 세그먼트들, 예를 들어, 제1 전극 세그먼트(111), 제2 전극 세그먼트(112), 제3 전극 세그먼트(113) 및 제4 전극 세그먼트(114)로 분할할 수 있다. 전극 세그먼트들(111 내지 114) 중 하나 이상은 서브세트의 멤버들일 수 있다. 예를 들어, 전극 세그먼트들 중 하나 이상, 예를 들어, 제1 및 제3 전극 세그먼트들(111, 113)은 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(11)의 멤버들일 수 있고, 전극 세그먼트들 중 다른 하나 이상, 예를 들어, 제2 및 제4 전극 세그먼트들(112, 114)은 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(12)의 멤버들일 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전극 세그먼트, 예를 들어, 제1 서브세트(11)에 포함된 제1 및 제3 전극 세그먼트들(111, 113)은 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 방출기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있는 반면, 다른 하나 이상의 전극 세그먼트, 예를 들어, 제2 서브세트(12)에 포함된 제2 및 제4 전극 세그먼트들(112, 114)은 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 수신기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다.
도 3b는 유전체 구조체(120)가 문자 'Y'와 같이 형성된 개방 라인 형상을 포함하는 추가 예를 도시한다. 유전체 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)를 2개 이상의 전극 세그먼트들, 예를 들어, 제1 전극 세그먼트(111), 제2 전극 세그먼트(112) 및 제3 전극 세그먼트(113)로 분할할 수 있다. 전극 세그먼트들(111 내지 113) 중 하나 이상은 서브세트의 멤버들일 수 있다. 예를 들어, 전극 세그먼트들 중 하나 이상, 예를 들어, 제1 전극 세그먼트(111)는 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(11)의 멤버일 수 있고, 전극 세그먼트들 중 다른 하나 이상, 예를 들어, 제2 및 제3 전극 세그먼트들(112, 113)은 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(12)의 멤버들일 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전극 세그먼트, 예를 들어, 제1 서브세트(11)에 포함된 제1 전극 세그먼트(111)는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 방출기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있는 반면, 다른 하나 이상의 전극 세그먼트, 예를 들어, 제2 서브세트(12)에 포함된 제2 및 제3 전극 세그먼트들(112, 113)은 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 수신기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다.
도 3c는 유전체 구조체(120)가 지그재그형(zig-zag like) 방식으로 형성된 개방 다각형 형상을 포함하는 추가 예를 도시한다. 유전체 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)를 제1 전극 세그먼트(111) 및 제2 전극 세그먼트(112)로 분할할 수 있다. 제1 전극 세그먼트(111)는 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(11)의 멤버일 수 있고, 제2 전극 세그먼트(112)는 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(12)의 멤버일 수 있다. 예를 들어, 제1 서브세트(11)에 포함된 제1 전극 세그먼트(111)는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 방출기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있는 반면, 제2 서브세트(12)에 포함된 제2 전극 세그먼트(112)는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 수신기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다.
도 3d는 유전체 구조체(120)가 개방 사인곡선 형상을 포함하는 추가 예를 도시한다. 유전체 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)를 제1 전극 세그먼트(111) 및 제2 전극 세그먼트(112)로 분할할 수 있다. 제1 전극 세그먼트(111)는 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(11)의 멤버일 수 있고, 제2 전극 세그먼트(112)는 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(12)의 멤버일 수 있다. 예를 들어, 제1 서브세트(11)에 포함된 제1 전극 세그먼트(111)는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 방출기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있는 반면, 제2 서브세트(12)에 포함된 제2 전극 세그먼트(112)는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 수신기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다.
도 3e는 유전체 구조체(120)가 개방 라인 형상, 예를 들어, 폐쇄 직사각형(closed rectangle) 내부의 구불구불한 형상(meandering shape)과 조합하여 폐쇄 직사각형(예를 들면, 정사각형) 형상을 포함하는 예를 도시한다. 직사각형 형상을 포함하는 유전체 구조체(120)의 부분은 제1 전극 구조체(101)를 직사각형의 외부에 있는 하나 이상의, 예를 들어, 4개의 전극 세그먼트들(111, 112, 113, 114)로, 그리고 직사각형 내부의 하나 이상의 전극 세그먼트로 분할할 수 있다. 직사각형 내부의 하나 이상의 전극 세그먼트는, 이 예에서 유전체 구조체(120)의 구불구불한 형상 부분에 의해 2개 이상의 전극 세그먼트들로 더 분할될 수 있다. 도 3e에 도시된 비제한적인 예에서, 내부 전극 세그먼트는 둘 이상의 전극 세그먼트들, 예를 들어, 제5 전극 세그먼트(115) 및 제6 전극 세그먼트(116)로 더 분할될 수 있다. 전술한 바와 같이, 제1 내지 제6 전극 세그먼트들(111 내지 116) 중 하나 이상은, 각각 제1 및 제2 서브세트의 멤버들일 수 있다.
도 3f는 유전체 구조체(120)가 폐쇄 타원 형상을 포함하는 추가 예를 도시한다. 유전체 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)를 2개 이상의 전극 세그먼트들, 예를 들어, 제1 전극 세그먼트(111), 제2 전극 세그먼트(112) 및 제3 전극 세그먼트(113)로 분할할 수 있다. 전극 세그먼트들(111 내지 113) 중 하나 이상은 서브세트의 멤버들일 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전극 세그먼트, 예를 들어, 타원 외부의 제1 및 제3 전극 세그먼트들(111, 113)은 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(11)의 멤버들일 수 있고, 다른 하나 이상의 전극 세그먼트들, 예를 들어, 타원 내부의 제2 전극 세그먼트(112)는 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(12)의 멤버일 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 전극 세그먼트, 예를 들어, 제1 서브세트(11)에 포함된 제1 및 제3 전극 세그먼트들(111, 113)은 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 방출기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있는 반면, 다른 하나 이상의 전극 세그먼트, 예를 들어, 제2 서브세트(12)에 포함된 제2 전극 세그먼트(112)는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 수신기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다.
도 3g는 유전체 구조체(120)가 문자 "I"와 비슷한 개방 라인 형상을 포함하는 추가 예를 도시한다. 유전체 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)를 제1 전극 세그먼트(111) 및 제2 전극 세그먼트(112)로 분할할 수 있다. 제1 전극 세그먼트(111)는 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(11)의 멤버일 수 있고, 제2 전극 세그먼트(112)는 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(12)의 멤버일 수 있다. 예를 들어, 제1 서브세트(11)에 포함된 제1 전극 세그먼트(111)는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 방출기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있는 반면, 제2 서브세트(12)에 포함된 제2 전극 세그먼트(112)는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 수신기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다.
도 3h는 유전체 구조체(120)가 무작위 방식으로 형성된 개방 구불구불한 형상을 포함하는 추가 예를 도시한다. 유전체 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)를 제1 전극 세그먼트(111) 및 제2 전극 세그먼트(112)로 분할할 수 있다. 제1 전극 세그먼트(111)는 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(11)의 멤버일 수 있고, 제2 전극 세그먼트(112)는 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(12)의 멤버일 수 있다. 예를 들어, 유전체 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)를 내부 전극 세그먼트, 예를 들어, 제1 전극 세그먼트(111)로, 그리고 외부 전극 세그먼트, 예를 들어, 제2 전극 세그먼트(112)로 분할할 수 있다. 유전체 구조체(120)의 개방 형상은 내부 전극 세그먼트(111)의 용이한 접촉에 유리할 수 있다. 볼 수 있는 바와 같이, 유전체 분리 구조체(120)가 외부 전극 세그먼트(112)로부터 내부 전극 세그먼트(111)를 전기적으로 분리 및/또는 격리하기 때문에, 내부 전극 세그먼트(111)와 전기적으로 접촉하기 위해 접촉 부분(142)이 제공될 수 있다. 외부 전극 세그먼트(112)는 개별 접촉 부분(141)에 의해 전기적으로 접촉될 수 있다. 이 예에서, 제1 서브세트(11)에 포함된 제1 전극 세그먼트(111)는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 방출기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있는 반면, 제2 서브세트(12)에 포함된 제2 전극 세그먼트(112)는 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 (가청 및/또는 초음파) 수신기로서 동작시키기 위해 이용될 수 있거나, 또는 그 반대일 수 있다.
보다 일반적으로 말하면, 유전체 분리 구조체(120)는 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들을 제공하기 위해 제1 전극 구조체에서 개방 다각형 형상 또는 폐쇄 다각형 형상, 개방 또는 폐쇄 원주, 개방 또는 폐쇄 링 형상, 개방 또는 폐쇄 정사각형 형상, 및 개방 또는 폐쇄 타원 형상, 라인 형상, 구불구불한 형상, 및 사인곡선 형상 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 개방 형상은 적어도 하나의 개방 단부를 갖는 기하학적 형상으로서 이해되어야 하고, 폐쇄 형상은 적어도 하나의 폐쇄 접속을 갖는 기하학적 형상으로서 이해되어야 한다.
위에서 언급된 바와 같이, 전극 세그먼트들의 제1 및 제2 서브세트들(11, 12)은 상이한 특성들, 예를 들어, 상이한 전기적 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 서브세트(11)는 신호 송신 경로에 접속될 수 있고, 제2 서브세트(12)는 신호 수신 경로에 접속될 수 있다. 신호 송신 경로는 제1 또는 제2 서브세트(11, 12)에 작동/여기 신호를 제공하도록 구성될 수 있는 반면, 신호 수신 경로는 제1 또는 제2 서브세트(11, 12)로부터 측정 신호를 수신하도록 구성될 수 있다. 제1 및 제2 서브세트들(11, 12) 각각의 이러한 특정 전기적 특성에 따라, 제1 및 제2 서브세트들(11, 12)은, 제2 전극 구조체(102)와 함께, (가청 또는 초음파) 사운드 방출기로서, 또는 (가청 또는 초음파) 사운드 수신기로서 각각 동작가능할 수 있다.
도 2a를 다시 참조하면, 제1 서브세트(11)는 모드 'A'에서 동작가능할 수 있는 반면, 제2 서브세트(12)는 모드 'B'에서 동작가능할 수 있다. 예를 들어, 모드 'A'는 방출기 모드일 수 있고, 여기서 제1 서브세트(11)는 (가청 또는 초음파) 방출기로서 동작가능할 수 있는 반면, 모드 'B'는 수신기 모드일 수 있고, 여기서 제2 서브세트(12)는 (가청 또는 초음파) 수신기로서 동작가능할 수 있다. 대안적인 예에서, 모드 'A'는 수신기 모드일 수 있고, 여기서 제1 서브세트(11)는 (가청 또는 초음파) 수신기로서 동작가능할 수 있고, 모드 'B'는 방출기 모드일 수 있고, 여기서 제2 서브세트(12)는 (가청 또는 초음파) 방출기로서 동작가능할 수 있다. 동작 모드는 신호 접속에 의존할 수 있는데, 즉, 각자의 서브세트(11, 12)가 수신 신호 경로(또는 판독 경로)에서 측정 신호를 수신하는지 또는 각자의 서브세트(11, 12)가 송신 신호 경로(또는 여기 신호 경로)에서 작동/여기 신호를 송신하는지의 여부에 의존할 수 있다.
도 2b 및 도 2c를 다시 참조하면, 제1 전극 구조체(101)의 제1 서브세트(11)는 제1 전기 신호 커넥터(141)와 접속될 수 있고, 제1 전극 구조체(101)의 제2 서브세트(12)는 제2 전기 신호 커넥터(142)와 접속될 수 있고, 제2 전극 구조체(102)는 제3 전기 신호 커넥터(143)와 접속될 수 있다. 위에서 예시적으로 설명된 바와 같이, 제2 전극 구조체(102)는, 미리 결정된 주파수, 예를 들어, 사람 가청 주파수 스펙트럼 내의 주파수 및/또는 초음파 주파수 스펙트럼 내의 주파수에서 진동하도록 구성되는 멤브레인 요소일 수 있다. 제1 전극 구조체(101)는 상기의 멤브레인 요소(102)에 대한 대향 전극일 수 있다.
예를 들어, 멤브레인 요소(102)는 그것의 연관된 제3 신호 커넥터(143)를 통해 제1 전위에 접속될 수 있다. 대향 전극(101)의 제1 서브세트(11)는 그것의 연관된 제1 신호 커넥터(141)에 의해 (제1 전위와는 상이한) 제2 전위에 접속될 수 있다. 대향 전극(101)의 제2 서브세트(12)는 그것의 연관된 제2 신호 커넥터(142)에 의해 (제1 전위와는 상이한) 제2 또는 제3 전위에 접속될 수 있다.
제1 커넥터(141)는 제1 전극 구조체(101)의 제1 서브세트(11)(방출기/스피커)에 작동/여기 신호를 제공하기 위한 송신 신호 경로를 정의할 수 있다. 제1 전극 구조체(101)는 멤브레인 요소(102)에 대한 대향 전극으로서 작용하기 때문에, 멤브레인 요소(102)는 작동 신호에 응답하여 편향 및 진동한다. 멤브레인 요소(102)는 작동/여기 신호, 예를 들어, 사인 버스트(sine burst)에 따라 사람 가청 주파수 스펙트럼 또는 초음파 스펙트럼에서 진동할 수 있다. 이 경우, 제1 전극 구조체(101)의 제1 서브세트(11)는 (가청 또는 초음파) 방출기로서 동작될 수 있다.
제2 커넥터(142)는 제2 서브세트(12)(수신기/마이크로폰)로부터 진동 신호를 수신하기 위한 수신 신호 경로를 정의할 수 있다. 제1 전극 구조체(101)가 멤브레인 요소(102)에 대한 대향 전극으로서 작용하기 때문에, 멤브레인 요소(102)의 진동들이 전기 측정 신호로 변환된다. 멤브레인 요소(102)는 멤브레인 요소(102)를 편향시키는 음향파들에 따라 사람 가청 주파수 스펙트럼 또는 초음파 스펙트럼에서 진동할 수 있다. 이 경우, 제1 전극 구조체(101)의 제2 서브세트(12)는 (가청 또는 초음파) 수신기로서 동작될 수 있다.
도 4a, 도 4b(폐쇄 구성) 및 도 4c(개방 구성)는 일부 추가적인 예시적 실시예들을 도시한다. 이러한 실시예들은 도 2a, 도 2b(폐쇄 구성) 및 2c(개방 구성)에 도시된 실시예들과 유사할 수 있다. 따라서, 차이점들만이 논의될 수 있고, 도 4a, 도 4b 및 도 4c의 실시예들은 제3 전극 구조체(103)에 의해 도 2a, 도 2b 및 도 2c에 도시된 실시예들과 상이할 수 있다. 제3 전극 구조체(103)는 도전성 재료를 포함할 수 있다. 제3 전극 구조체(103)는 상기의 도전성 재료로 구성될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 전기 도전성 층(도시되지 않음)이 제3 전극 구조체(103)의 표면의 적어도 일부 상에 도포될 수 있다. 제3 전극 구조체(103)는 제1 전극 구조체(101)와 유사하거나 동일할 수 있다.
제1, 제2 및 제3 전극 구조체들(101, 102, 103)은 제2 전극 구조체(102)가 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103) 사이에 배열될 수 있도록 배열될 수 있다.
제3 전극 구조체(103)는 추가 유전체 분리 구조체(220)를 포함할 수 있다. 추가 유전체 분리 구조체(220)는 제3 전극 구조체(103)의 도전성 재료에 제공될 수 있다. 추가 유전체 분리 구조체(220)는 제3 전극 구조체(103)를 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)로 분할할 수 있다.
제3 전극 구조체(103)의 추가 유전체 분리 구조체(220)는 제1 전극 구조체(101)의 유전체 분리 구조체(120)와 유사하거나 동일할 수 있다. 예를 들어, 제3 전극 구조체(103)의 추가 유전체 분리 구조체(220)는 제3 전극 구조체(103)(그것의 도전성 재료)에 좁은 갭을 제공하고, 이 갭을 유전체 재료로 채우는 것에 의해 형성될 수 있다.
또한, 제3 전극 구조체(103)의 추가 유전체 분리 구조체(220)는 제1 전극 구조체(101)를 참조하여 도 3a 내지 도 3h에서 이전에 논의된 기하학적 형상들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제3 전극 구조체(103)는 전극 세그먼트들의 제1 서브세트(21) 및 전극 세그먼트들의 제2 서브세트(22)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 서브세트들(21, 22) 각각은 하나 이상의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트(211, 212)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브세트(21)는 제3 전극 구조체(103)의 제1 전극 세그먼트(211)를 포함할 수 있고, 제2 서브세트(22)는 제3 전극 구조체(103)의 제2 전극 세그먼트(212)를 포함할 수 있다.
도 4a, 도4b(폐쇄 구성) 및 도4c(개방 구성)에 도시된 비제한적인 예에서, 제1 전극 구조체(101) 및 제3 전극 구조체(103)는 미러링된 구성으로 배열될 수 있다. 예컨대, 제1 전극 구조체(101)의 유전체 분리 구조체(120) 및 제3 전극 구조체(103)의 유전체 분리 구조체(220)는 미러링된 구성으로 배열될 수 있다. 따라서, 양쪽 유전체 구조체들(120, 220)은 동일하지만 미러링된 기하학적 형상을 포함할 수 있다. 이 경우에, 또한 제1 전극 구조체(101)의 제1 및 제2 서브세트들(11, 12) 및 제3 전극 구조체(103)의 제1 및 제2 서브세트들(21, 22)은 미러링된 구성으로 배열될 수 있다.
도 4b에서 볼 수 있는 바와 같이, 미러링된 유전체 구조체들(120, 220)은 일치할 수 있다. 도 4c에서 볼 수 있는 바와 같이, 미러링된 유전체 구조체들(120, 220)은 서로에 대해 변위, 예를 들어, 약간 회전될 수 있다. 도 4c에 예시적으로 도시된 바와 같이, 제1 전극 구조체(101)의 유전체 구조체(120)의 개방 부분(146)은, 제3 전극 구조체(103)의 유전체 구조체(220)의 개방 부분(147)에 대해 (회전적으로 및/또는 병진적으로) 변위될 수 있다.
도 4a, 도 4b(폐쇄 구성) 및 도 4c(개방 구성)의 비제한적인 예에서, 제2 전극 구조체(102)는 멤브레인 요소일 수 있다. 제1 전극 구조체(101)는 멤브레인 요소(102)에 대한 제1 대향 전극을 제공할 수 있다. 제3 전극 구조체(103)는 멤브레인 요소(102)에 대한 제2 대향 전극을 제공할 수 있다.
제1 전극 구조체(101)의 제1 서브세트(11) 및 제3 전극 구조체(103)의 제1 서브세트(21)는 둘다 모드 'A'에서 동작가능할 수 있는 반면, 제1 전극 구조체(101)의 제2 서브세트(12) 및 제3 전극 구조체(103)의 제2 서브세트(22)는 둘다 모드 'B'에서 동작가능할 수 있다. 예를 들어, 제1 서브세트들(11, 21)은 (가청 또는 초음파) 방출기들로서 동작가능할 수 있고, 제2 서브세트들(12, 22)은 (가청 또는 초음파) 수신기들로서 동작가능할 수 있다. 대안적인 예에서, 제1 서브세트들(11, 21)은 (가청 또는 초음파) 수신기들로서 동작가능할 수 있고, 제2 서브세트들(12, 22)은 (가청 또는 초음파) 방출기들로서 동작가능할 수 있다. 동작 모드는 각자의 서브세트들(11, 12, 21, 22)의 신호 접속에 의존할 수 있다.
도 4b(폐쇄 구성) 및 도 4c(개방 구성)를 참조하면, 제1 전극 구조체(101)의 제1 서브세트(11)는 제1 전기 신호 커넥터(141)를 가질 수 있고, 제1 전극 구조체(101)의 제2 서브세트(12)는 제2 전기 신호 커넥터(142)를 가질 수 있다. 제2 전극 구조체(102)는 제3 전기 신호 커넥터(143)를 가질 수 있다. 제3 전극 구조체(102)의 제1 서브세트(21)는 제1 전기 신호 커넥터(144)를 가질 수 있고, 제3 전극 구조체(103)의 제2 서브세트(22)는 제2 전기 신호 커넥터(145)를 가질 수 있다. 신호 커넥터들(141-145)은 각자의 전극 구조체들(101, 102, 103)에 전기 여기 신호를 제공하기 위한 송신 신호 경로 커넥터들로서, 또는 각자의 전극 구조체들(101, 102, 103)로부터의 수신 신호들(예를 들어, 전압 신호들)을 판독하기 위한 수신 신호 경로 커넥터들로서 이용될 수 있다.
위에서 예시적으로 설명된 바와 같이, 제2 전극 구조체(102)는 미리 결정된 주파수에서, 예를 들어, 사람 가청 주파수 스펙트럼 내의 주파수에서 또는 초음파 주파수 스펙트럼 내의 주파수에서 진동하도록 구성되는 멤브레인 요소일 수 있다. 제1 전극 구조체(101)는 상기의 멤브레인 요소(102)를 위한 제1 대향 전극일 수 있고, 제3 전극 구조체(103)는 상기의 멤브레인 요소(102)를 위한 제2 대향 전극일 수 있다.
예를 들어, 멤브레인 요소(102)는 그것의 연관된 제3 신호 커넥터(143)를 통해 제1 전위에 접속될 수 있다. 제1 대향 전극(101)의 제1 서브세트(11) 및 제2 대향 전극(103)의 제1 서브세트(21)는 그들의 연관된 제1 신호 커넥터들(141, 144)에 의해 (제1 전위와는 상이한) 제2 전위에 접속될 수 있다. 제1 대향 전극(101)의 제2 서브세트(12) 및 제2 대향 전극(103)의 제2 서브세트(22)는 그들의 연관된 제2 신호 커넥터들(142, 145)에 의해 (제1 전위와는 상이한) 제2 또는 제3 전위에 접속될 수 있다.
이러한 비제한적인 예에 따르면, 제1 커넥터들(141, 144)은 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103)의 제1 서브세트들(11, 21)(방출기/스피커)에 작동/여기 신호를 제공하기 위한 송신 신호 경로를 정의할 수 있다. 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103)은 멤브레인 요소(102)에 대한 대향 전극으로서 작용할 수 있기 때문에, 멤브레인 요소(102)는 작동 신호에 응답하여 편향 및 진동한다. 멤브레인 요소(102)는 작동 신호, 예를 들어, 사인 버스트에 따라 사람 가청 주파수 스펙트럼에서 또는 초음파 스펙트럼에서 진동할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103)의 제1 서브세트들(11, 21)은 (가청 또는 초음파) 방출기로서 동작된다.
제2 커넥터들(142, 145)은 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103)의 제2 서브세트들(12, 22)(수신기/마이크로폰)로부터 진동 신호를 수신하기 위한 수신 신호 경로를 정의할 수 있다. 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103)은 멤브레인 요소(102)에 대한 대향 전극으로서 작용할 수 있기 때문에, 멤브레인 요소(102)의 진동들은 전기 측정 신호로 변환된다. 멤브레인 요소(102)는 멤브레인 요소(102)를 편향시키는 음향파들에 따라 사람 가청 주파수 스펙트럼에서 또는 초음파 스펙트럼에서 진동할 수 있다. 이 경우, 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103)의 제2 서브세트들(12, 22)은 (가청 또는 초음파) 수신기로서 동작된다.
다시, 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103)의 제1 및 제2 서브세트들(11, 12, 21, 22) 각각은 하나 이상의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112, 211, 212)을 포함할 수 있다.
도 4a, 도 4b(폐쇄 구성) 및 도 4c(개방 구성)에 도시된 비제한적인 예들은, 멤브레인 요소(102)가 제1 및 제2 대향 전극(101, 103) 사이에 배열되는 구성을 도시한다. 멤브레인 요소(102)는 제1 및 제2 대향 전극들(101, 103)로부터 이격될 수 있다. 이 구성은 또한 이중 대향 전극 구성(double-counter-electrode configuration) 또는 이중 백플레이트 구성(double-backplate configuration)이라고 각각 지칭될 수 있다.
대안적인 예(도시되지 않음)에서, 제1 전극 구조체(101)는 멤브레인 요소일 수 있고, 제3 전극 구조체(103)는 멤브레인 요소일 수 있고, 제2 전극 구조체(102)는 양쪽 멤브레인 요소들(101, 103)에 대한 대향 전극을 제공할 수 있다. 대향 전극(102)은 멤브레인 요소들(101, 103) 둘다의 사이에 배열될 수 있다. 대향 전극(102)은 제1 및 제2 멤브레인 요소들(101, 103)로부터 이격될 수 있다. 이 구성은 또한 이중 멤브레인 구성이라고 지칭될 수 있다.
어느 경우든, 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103)의 제1 및 제2 서브세트들(11, 12, 21, 22)은 오디오 사운드 트랜스듀서로서 및 초음파 트랜스듀서로서 동작가능할 수 있다. 오디오 사운드 트랜스듀서는 오디오 사운드 방출기(예를 들어, 스피커) 및/또는 오디오 사운드 수신기(예를 들어, 마이크로폰)를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 서브세트들(11, 12, 21, 22) 중 적어도 하나는 사운드 방출기(예를 들어, 스피커)로서 동작가능할 수 있는 반면, 제1 및 제2 서브세트들(11, 12, 21, 22) 중 다른 하나는 사운드 수신기(예를 들어, 마이크로폰)로서 동작가능할 수 있다. 초음파 트랜스듀서는 초음파 방출기 및/또는 초음파 수신기를 포함할 수 있다. 따라서, 제1 및 제2 서브세트들(11, 12, 21, 22) 중 적어도 하나는 초음파 방출기로서 동작가능할 수 있는 반면, 제1 및 제2 서브세트들(11, 12, 21, 22) 중 다른 하나는 초음파 수신기로서 동작가능할 수 있다.
따라서, MEMS 사운드 트랜스듀서(100)는 오디오에서 및 초음파 범위에서 동작가능한 이중 목적 디바이스일 수 있다.
또한, 제1 및 제2 서브세트들(11, 12, 21, 22)은 초음파들을 동시에 방출 및 수신하는 것을 허용할 수 있다. 제1 및 제2 서브세트들(11, 12, 21, 22)은 또한 사람 가청 음파들을 동시에 방출 및 수신하는 것을 허용할 수 있다.
도 4a, 도 4b(폐쇄 구성) 및 도 4c(개방 구성)에 도시된 바와 같은 이중 백플레이트 구성은 차등 판독(differential read out)을 허용할 수 있다. 예를 들어, (가청 및/또는 초음파) 수신 모드에서, 제1 전극 구조체(101)를 향한 멤브레인 요소(102)의 편향이 측정될 수 있다. 대응하는 제1 측정 신호는 제1 전극 구조체(101)의 복수의 전극 세그먼트들(111, 112) 중 각자의 전극 세그먼트와 접속되는 수신 경로 커넥터(142)에서 취해질 수 있다. 추가적으로, 제3 전극 구조체(103)로부터 멀어지는 멤브레인 요소(102)의 편향이 측정될 수 있다. 대응하는 제2 측정 신호는 제3 전극 구조체(101)의 복수의 전극 세그먼트들(211, 212) 중 각자의 전극 세그먼트와 접속되는 수신 경로 커넥터(145)에서 취해질 수 있다. 제1 및 제2 측정 신호는 서로 (예를 들어, 차등적으로) 결합되어, 보다 정확한 측정 결과가 되도록 할 수 있다. 따라서, MEMS 사운드 트랜스듀서(100)의 SNR(Signal to Noise Ratio)은 (가청 및/또는 초음파) 수신기 모드에서 동작될 때 증가될 수 있다.
또한, (가청 및/또는 초음파) 방출기 모드에서 동작될 때, 이중 푸시풀 작동(dual push-pull actuation)이 적용될 수 있다. 예를 들어, 제1 작동 신호가 제1 전극 구조체(101)에 대해 주어질 수 있고, 제2 작동 신호가 제3 전극 구조체(103)에 대해 주어질 수 있다. 제1 및 제2 작동 신호들은, 예를 들어, 그들의 극성 및/또는 전위에 있어서 서로 상이할 수 있다. 이러한 2개의 상이한 작동 신호들로 인해, 멤브레인 요소(102)는 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103) 중 하나 쪽으로 당겨질 수 있고, 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103) 중 다른 하나로부터 멀리 밀어질 수 있다.
요약하면, 도 2a, 도 2b(폐쇄 구성) 및 도 2c(개방 구성)의 예시적인 실시예들은 단일 백플레이트 구성을 도시하고, 도 4a, 도 4b(폐쇄 구성) 및 도 4c(개방 구성)의 예시적인 실시예들은 이중 백플레이트 구성을 도시한다. MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)의 양쪽 구성들이, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000)에 적용될 수 있다.
도 5는 전술한 것과 유사하거나 동일한 단일 백플레이트 구성에서의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 포함하는 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000)의 비제한적인 예를 도시한다. 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000)는 제어기(400)를 더 포함할 수 있다. 제어기(400)는 집적 회로, 예를 들어, ASIC(Application Specific Integrated Circuit)을 포함할 수 있다. 제어기(400)는 오디오 범위에서 및 초음파 범위에서 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 동작시키도록 구성될 수 있다.
명시적으로 도시되지는 않았지만, 제어기(400)는, 예를 들어, 본드 와이어들(bond wires)에 의해 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)와 전기적으로 접속될 수 있다.
전술한 바와 같이, 단일 백플레이트 구성에서의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 오디오 출력 신호를, 예를 들어, 커넥터들(141, 142)(도 2b, 도 2c) 각각에서 제공할 수 있다. 따라서, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 사람 가청 주파수 스펙트럼에서 사운드 수신기(예를 들어, 마이크로폰)로서 동작될 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 여기 신호가, 예를 들어, 커넥터들(141, 142)(도 2b, 도 2c) 각각을 통해, 단일 백플레이트 구성에서의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)에 제공될 수 있다. 따라서, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 사람 가청 주파수 스펙트럼에서 사운드 방출기(예를 들어, 스피커)로서 동작될 수 있다.
따라서, 제어기(400)는 오디오 범위에서 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)의 오디오 신호를 검출 및/또는 방출하도록 구성될 수 있으며, 그러한 오디오 신호는 제1 및 제2 전극 구조체들(101, 102) 사이의 상대적인 이동(진동)에 의해 생성될 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리의 이중 목적 기능은, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)가 추가로 초음파 방출기 및/또는 초음파 수신기로서 동작될 수 있게 한다. 따라서, 제1 전극 구조체(101)의 제1 및 제2 서브세트들(11, 12) 중 적어도 하나는 초음파 사운드 신호를 생성하기 위해 초음파 주파수 스펙트럼에서의 작동 신호에 의해 여기되어, 초음파 방출기의 기능을 제공할 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 제1 전극 구조체(101)의 제1 및 제2 서브세트들(11, 12) 중 적어도 다른 하나는 초음파 사운드 신호를 검출할 수 있고, 그에 의해 초음파 수신기의 기능을 제공한다. 초음파 사운드 신호는 제1 전극 구조체(101) 및 제2 전극 구조체(102)의 제1 및 제2 서브세트들(11, 12) 중 적어도 하나 사이의 상대적인 이동(진동)에 의해 검출/방출될 수 있다.
예를 들어, 제어기(400)는, 초음파 범위에서, 제1 전극 구조체(101)의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제1 서브세트(11)를 여기시켜, 제2 전극 구조체(102)와 기능적으로 함께, 초음파 방출기로서 동작하게 하도록 구성될 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 제어기(400)는, 제1 전극 구조체(101)의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제2 서브세트(12)를 판독하여, 제2 전극 구조체(102)와 기능적으로 함께, 초음파 수신기로서 동작하게 하도록 구성될 수 있다.
도 6은 전술한 것과 유사하거나 동일한 이중 백플레이트 구성에서의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 포함하는 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000)의 비제한적인 예를 도시한다. 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000)는 제어기(400)를 더 포함할 수 있다. 제어기(400)는 집적 회로, 예를 들어, ASIC을 포함할 수 있다. 제어기(400)는 오디오 범위에서 및 초음파 범위에서 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 동작시키도록 구성될 수 있다.
명시적으로 도시되지는 않았지만, 제어기(400)는, 예를 들어, 본드 와이어들에 의해 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)와 전기적으로 접속될 수 있다.
전술한 바와 같이, 이중 백플레이트 구성은 차등 판독을 허용할 수 있다. 예를 들어, (가청 및/또는 초음파) 수신 모드에서, 제1 전극 구조체(101)를 향한 멤브레인 요소(102)의 편향은 제1 측정 신호를 제공할 수 있고, 제3 전극 구조체(103)로부터 멀어지는 멤브레인 요소(102)의 편향은 제2 측정 신호를 제공할 수 있다. 제1 및 제2 측정 신호들은 서로 (예를 들어, 차등적으로) 결합되어, 보다 정확한 측정 결과가 되도록 한다. 따라서, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)의 SNR은 (가청 및/또는 초음파) 수신기 모드에서 동작될 때 증가될 수 있다.
따라서, 제어기(400)는, 제1 전극 구조체(101)의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제1 및 제2 서브세트들(11, 12) 중 적어도 하나, 및 제3 전극 구조체(103)의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)의 제1 및 제2 서브세트들(21, 22) 중 적어도 하나를 차등적으로 판독하여, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 수신기로서 동작하게 하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 및 제3 전극 구조체들(101, 103)의 제2 서브세트들(12, 22)은 차등적으로 판독될 수 있다.
요약하면, 본 명세서에서 설명된 원리는 사람 가청 사운드 주파수 범위 및 초음파 주파수 범위 둘다에서 동작가능한 이중 이용 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 제공할 수 있다. MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)의 전극 구조체들(101, 102, 103)은 하나 이상의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트(111, 112, 211, 212)로 분리될 수 있다. 각자의 전극 구조체(101, 102, 103)에 제공되는 유전체 구조체(120, 220)는 전극 세그먼트들(111, 112, 211, 212) 사이의 전기 절연(electric isolation)을 제공할 수 있다. 하나 이상의 전극 세그먼트가 전극 세그먼트들의 서브세트(11, 12, 21, 22)에 포함될 수 있다. 서브세트(11, 12, 21, 22)에 포함된 전극 세그먼트들의 수는 유전체 구조체(120, 220)의 기하학적 형상 및 구성에 의존할 수 있다. 유전체 분리 구조체(예를 들어, 링(ring))가, 예를 들어, 백플레이트에서 이용될 수 있다.
전극 구조체들(101, 102, 103)은 멤브레인 요소 또는 대향 전극(백플레이트)일 수 있다. 멤브레인 요소는 대향 전극보다 더 유연할 수 있다. 멤브레인 요소가 대향 전극(들)에 대해 진동할 수 있도록, 멤브레인 요소는 여기 신호에 의해 여기될 수 있다. 멤브레인 요소는 전극 세그먼트들(111, 112, 211, 212)에 대해 및/또는 전극 세그먼트들의 서브세트들(11, 12, 21, 22)에 대해 진동할 수 있다. 멤브레인 요소의 진동 주파수에 따라, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 사람 가청 사운드 주파수 범위 및 초음파 주파수 범위 둘다에서 사운드 방출기로서 동작될 수 있다. 멤브레인 요소는 수신된 오디오 파들에 반응하여 진동할 수 있다. 멤브레인 요소는 사람 가청 사운드 주파수 범위 및 초음파 주파수 범위 둘다에서 오디오 파들을 수신할 수 있다. 따라서, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 사람 가청 사운드 주파수 범위 및 초음파 주파수 범위 둘다에서 사운드 수신기로서 동작될 수 있다. 즉, 분할된 전극 구조체(101, 102, 103)의 하나의 부분(예를 들어, 하나의 서브세트)은 신호들을 수신하기 위해 이용될 수 있고, 분할된 전극 구조체(101, 102, 103)의 다른 부분(예를 들어, 다른 서브세트)은 신호들을 전송/방출하기 위해 이용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 원리는 종래의 시스템들에 비해, 예를 들어, 아래와 같은 기술적 장점들을 갖는다.
- 높은 SNR 차등 판독은 현재의 ASIC 개념을 변경하지 않고 달성될 수 있으므로, 수신 모드 SNR에서의 희생이 없다.
- 높은 SNR은 패키지 크기 감소를 허용한다.
- 최하부 및 최상부 백플레이트 둘다 작동을 위해 이용될 수 있는데, 즉, 하나의 백플레이트는 멤브레인을 당기는 반면, 다른 백플레이트는 멤브레인을 밀게 된다. -> 작동 신호가 멤브레인의 양측면들 상의 전극들에 대해 주어질 수 있어서, 푸시-풀 작동 원리가 달성될 수 있기 때문에, 멤브레인(푸시-풀)에 대한 완전한 제어가 최대 스트로크 높이를 이용하는 것을 허용한다.
- 저비용 단일 백플레이트 구현이 가능하게 되는데, 즉, 저비용 단일 백플레이트 기술에서 송수신기 개념의 구현이 가능하다.
- 전송 및 수신 회로가 분리되어 유지될 수 있다(기존 ASIC의 재이용)
- 전송-핀 및 수신-핀은 전기적으로 분리될 수 있는데, 즉, 수신 경로(ASIC)가 변경되지 않은 채로 유지될 수 있어서, 높은 SNR 특성들을 유지하는 것을 용이하게 한다.
- 음압 출력이 물체 검출 거리를 증가시킨다.
- 더 높은 SNR 마이크로폰은 스마트폰 구현 및 패키지 크기 감소를 가능하게 한다.
- 표준 차등 마이크로폰들로서 유사한 SNR 및 AOP(Acoustic Overload Point)가 예상된다.
- 고전적 MEMS 마이크로폰들을 대체할 수 있어서, 예를 들어, 더 많은 감지 기회를 제공한다.
ㆍ 근접 감지
ㆍ 디바이스 외부의 "실제 공기 온도" 측정들
ㆍ 풍속 측정
본 명세서에 설명된 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100) 및 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000)는 다음의 예들에 따라 구현될 수 있다:
일 양태에 따르면, 오디오 및 초음파 범위에서 동작가능한 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)가 제공될 수 있고, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는, 제1 전극 구조체(101)―제1 전극 구조체(101)의 도전성 재료는 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 포함함―, 제1 전극 구조체(101)로부터 이격된 제2 전극 구조체(102)를 포함하고, 제1 전극 구조체(101) 및 제2 전극 구조체(102)는 오디오 사운드 트랜스듀서로서 동작가능하고, 제1 전극 구조체(101)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제1 서브세트(11)는, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 또는 오디오 방출기로서 동작가능하고, 제1 전극 구조체(101)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제2 서브세트(12)는, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 또는 오디오 수신기로서 동작가능하다.
일 양태에 따르면, 제1 전극 구조체(101)는 오디오 사운드 트랜스듀서의 멤브레인 요소이고, 제2 전극 구조체(102)는 대향 전극이거나, 또는 제1 전극 구조체(101)는 오디오 사운드 트랜스듀서의 대향 전극이고, 제2 전극 구조체(102)는 멤브레인 요소이다.
일 양태에 따르면, 제1 전극 구조체(101)는 제1 전극 구조체(101)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 제공하기 위해 제1 전극 구조체(101)의 도전성 재료에 제공되는 유전체 분리 구조체(120)를 포함한다.
일 양태에 따르면, 유전체 분리 구조체(120)는 제1 전극 구조체(101)의 도전성 재료에서의 갭을 포함하고, 갭은 유전체 재료로 채워진다.
일 양태에 따르면, 유전체 분리 구조체(120)는 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 제공하기 위해 제1 전극 구조체(101)에서 개방 다각형 형상 또는 폐쇄 다각형 형상을 포함한다.
일 양태에 따르면, 유전체 분리 구조체(120)는 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 제공하기 위해 제1 전극 구조체(101)에서 개방 또는 폐쇄 원주, 개방 또는 폐쇄 링 형상, 개방 또는 폐쇄 정사각형 형상, 및 개방 또는 폐쇄 타원 형상 중 적어도 하나를 포함한다.
일 양태에 따르면, 유전체 분리 구조체(120)는 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 제공하기 위해 제1 전극 구조체(101)에서 라인 형상, 구불구불한 형상, 및 사인곡선 형상 중 적어도 하나를 포함한다.
일 양태에 따르면, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 도전성 재료를 포함하는 제3 전극 구조체(103)를 더 포함하고, 여기서 제3 전극 구조체(103)는 제3 전극 구조체(103)에서 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)을 제공하기 위해 제3 전극 구조체(103)의 도전성 재료에 제공되는 추가 유전체 분리 구조체(220)를 포함한다.
일 양태에 따르면, 추가 유전체 분리 구조체(220)는 제3 전극 구조체(103)에 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)을 제공하기 위해 개방 또는 폐쇄 다각형 형상, 개방 또는 폐쇄 원주, 개방 또는 폐쇄 링 형상, 개방 또는 폐쇄 정사각형 형상, 개방 또는 폐쇄 타원 형상, 라인 형상, 구불구불한 형상, 및 사인곡선 형상 중 적어도 하나를 포함한다.
일 양태에 따르면, 제1 전극 구조체(101)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제1 서브세트(11) 및 제3 전극 구조체(103)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)의 제1 서브세트(21)는, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 방출기로서 동작가능하고, 제1 전극 구조체(101)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제2 서브세트(12) 및 제3 전극 구조체(103)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)의 제2 서브세트(21)는, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 수신기로서 동작가능하다.
일 양태에 따르면, 제1 전극 구조체(101)의 유전체 분리 구조체(120) 및 제3 전극 구조체(103)의 유전체 분리 구조체(220)는 미러링된 구성으로 배열된다.
일 양태에 따르면, 제1, 제2 및 제3 전극 구조체들(101, 102, 103)은 이중 대향 전극 구성으로 배열되고, 제1 전극 구조체(101)는 오디오 사운드 트랜스듀서의 제1 대향 전극이고, 제2 전극 구조체(102)는 멤브레인 요소이고, 제3 전극 구조체(103)는 제2 대향 전극이고, 멤브레인 요소(102)는 제1 및 제2 대향 전극들(101, 103) 사이에 배열된다.
일 양태에 따르면, 제1, 제2 및 제3 전극 구조체들(101, 102, 103)은 이중 멤브레인 구성으로 배열되고, 제1 전극 구조체(101)는 오디오 사운드 트랜스듀서의 제1 멤브레인 요소이고, 제2 전극 구조체(102)는 대향 전극이고, 제3 전극 구조체(103)는 제2 멤브레인 요소이고, 대향 전극(102)은 제1 및 제2 멤브레인 요소들(101, 103) 사이에 배열된다.
일 양태에 따르면, 선행하는 양태들 중 어느 하나에 따른 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100), 및 오디오 및 초음파 범위에서 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 동작시키도록 구성된 제어기(400)를 포함하는, 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000)가 제공된다.
일 양태에 따르면, 제어기(400)는, 오디오 범위에서, 제1 및 제2 전극 구조체들(101, 102) 사이의 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)의 오디오 출력 신호를 검출하도록 구성되고, 제어기(400)는, 초음파 범위에서, 제1 전극 구조체(101)의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제1 서브세트(11)를 여기시켜, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 방출기로서 동작하게 하고, 제1 전극 구조체(101)의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제2 서브세트(12)를 판독하여, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 수신기로서 동작하게 하도록 구성된다.
일 양태에 따르면, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 도전성 재료를 포함하는 제3 전극 구조체(103)를 포함하고, 제3 전극 구조체(103)는 제3 전극 구조체(103)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)을 제공하기 위해 제3 전극 구조체(103)의 도전성 재료에 추가 유전체 분리 구조체(220)를 포함하고, 제어기(400)는, 제1 전극 구조체(101)의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제2 서브세트(12) 및 제3 전극 구조체(103)의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)의 제2 서브세트(22)를 차등적으로 판독하여, 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 수신기로서 동작하게 하도록 구성된다.
일부 양태들이 장치의 문맥으로 설명되었지만, 이러한 양태들은 대응하는 방법의 설명도 나타내며, 블록 또는 디바이스는 방법 단계 또는 방법 단계의 특징에 대응한다는 것이 명백하다. 유사하게, 방법 단계의 문맥으로 설명된 양태들은 대응하는 장치의 대응하는 블록 또는 항목 또는 특징의 설명도 나타낸다.
본 개시내용이 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 그 설명은 제한적인 의미로 해석되는 것으로 의도하지 않는다. 본 개시 내용의 다른 실시예들 뿐만 아니라, 예시적인 실시예들의 다양한 수정들 및 조합들은, 그 설명을 참조할 때 본 기술분야의 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 임의의 그러한 수정들 또는 실시예들을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (16)

  1. 오디오 및 초음파 범위에서 동작가능한 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)로서,
    제1 전극 구조체(101)―상기 제1 전극 구조체(101)의 도전성 재료는 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 포함함―,
    상기 제1 전극 구조체(101)로부터 이격된 제2 전극 구조체(102)를 포함하고,
    상기 제1 전극 구조체(101) 및 상기 제2 전극 구조체(102)는 오디오 사운드 트랜스듀서로서 동작가능하고,
    상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제1 서브세트(11)는, 상기 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 또는 오디오 방출기로서 동작가능하고,
    상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제2 서브세트(12)는, 상기 제2 전극 구조체(102)와 함께, 초음파 또는 오디오 수신기로서 동작가능한, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극 구조체(101)는 상기 오디오 사운드 트랜스듀서의 멤브레인 요소이고, 상기 제2 전극 구조체(102)는 대향 전극이거나, 또는
    상기 제1 전극 구조체(101)는 상기 오디오 사운드 트랜스듀서의 대향 전극이고, 상기 제2 전극 구조체(102)는 멤브레인 요소인, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 전극 구조체(101)는 상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 제공하기 위해 상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 도전성 재료에 제공되는 유전체 분리 구조체(120)를 포함하는, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유전체 분리 구조체(120)는 상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 도전성 재료에서의 갭을 포함하고, 상기 갭은 유전체 재료로 채워지는, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 유전체 분리 구조체(120)는 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 제공하기 위해 상기 제1 전극 구조체(101)에서 개방 다각형 형상 또는 폐쇄 다각형 형상을 포함하는, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 분리 구조체(120)는 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 제공하기 위해 상기 제1 전극 구조체(101)에서 개방 또는 폐쇄 원주, 개방 또는 폐쇄 링 형상, 개방 또는 폐쇄 정사각형 형상, 및 개방 또는 폐쇄 타원 형상 중 적어도 하나를 포함하는, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  7. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 분리 구조체(120)는 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)을 제공하기 위해 상기 제1 전극 구조체(101)에서 라인 형상, 구불구불한 형상, 및 사인곡선 형상 중 적어도 하나를 포함하는, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    도전성 재료를 포함하는 제3 전극 구조체(103)를 더 포함하고,
    상기 제3 전극 구조체(103)는 상기 제3 전극 구조체(103)에서 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)을 제공하기 위해 상기 제3 전극 구조체(103)의 상기 도전성 재료에 제공되는 추가 유전체 분리 구조체(220)를 포함하는, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  9. 제8항에 있어서,
    상기 추가 유전체 분리 구조체(220)는 상기 제3 전극 구조체(103)에 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)을 제공하기 위해 개방 또는 폐쇄 다각형 형상, 개방 또는 폐쇄 원주, 개방 또는 폐쇄 링 형상, 개방 또는 폐쇄 정사각형 형상, 개방 또는 폐쇄 타원 형상, 라인 형상, 구불구불한 형상, 및 사인곡선 형상 중 적어도 하나를 포함하는, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제1 서브세트(11) 및 상기 제3 전극 구조체(103)의 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)의 제1 서브세트(21)는, 상기 제2 전극 구조체(102)와 함께, 상기 초음파 또는 오디오 방출기로서 동작가능하고,
    상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 제2 서브세트(12) 및 상기 제3 전극 구조체(103)의 상기 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)의 제2 서브세트(21)는, 상기 제2 전극 구조체(102)와 함께, 상기 초음파 또는 오디오 수신기로서 동작가능한, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 유전체 분리 구조체(120) 및 상기 제3 전극 구조체(103)의 상기 유전체 분리 구조체(220)는 미러링된 구성으로 배열되는, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  12. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 전극 구조체들(101, 102, 103)은 이중 대향 전극 구성으로 배열되고,
    상기 제1 전극 구조체(101)는 상기 오디오 사운드 트랜스듀서의 제1 대향 전극이고, 상기 제2 전극 구조체(102)는 멤브레인 요소이고, 상기 제3 전극 구조체(103)는 제2 대향 전극이고,
    상기 멤브레인 요소(102)는 상기 제1 및 제2 대향 전극들(101, 103) 사이에 배열되는, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  13. 제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 전극 구조체들(101, 102, 103)은 이중 멤브레인 구성으로 배열되고,
    상기 제1 전극 구조체(101)는 상기 오디오 사운드 트랜스듀서의 제1 멤브레인 요소이고, 상기 제2 전극 구조체(102)는 대향 전극이고, 상기 제3 전극 구조체(103)는 제2 멤브레인 요소이고,
    상기 대향 전극(102)은 상기 제1 및 제2 멤브레인 요소들(101, 103) 사이에 배열되는, MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100).
  14. 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000)로서,
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100), 및
    상기 오디오 및 초음파 범위에서 상기 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)를 동작시키도록 구성된 제어기(400)를 포함하는, 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000).
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어기(400)는, 상기 오디오 범위에서, 상기 제1 및 제2 전극 구조체들(101, 102) 사이의 상기 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)의 오디오 출력 신호를 검출하도록 구성되고,
    상기 제어기(400)는,
    상기 초음파 범위에서, 상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 상기 제1 서브세트(11)를 여기시켜, 상기 제2 전극 구조체(102)와 함께, 상기 초음파 방출기로서 동작하게 하고,
    상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 상기 제2 서브세트(12)를 판독하여, 상기 제2 전극 구조체(102)와 함께, 상기 초음파 수신기로서 동작하게 하도록 구성되는, 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000).
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    상기 MEMS 사운드 트랜스듀서 소자(100)는 도전성 재료를 포함하는 제3 전극 구조체(103)를 포함하고,
    상기 제3 전극 구조체(103)는 상기 제3 전극 구조체(103)의 복수의 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)을 제공하기 위해 상기 제3 전극 구조체(103)의 상기 도전성 재료에 추가 유전체 분리 구조체(220)를 포함하고,
    상기 제어기(400)는,
    상기 제1 전극 구조체(101)의 상기 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(111, 112)의 상기 제2 서브세트(12) 및 상기 제3 전극 구조체(103)의 상기 전기적으로 격리된 전극 세그먼트들(211, 212)의 상기 제2 서브세트(22)를 차등적으로 판독하여, 상기 제2 전극 구조체(102)와 함께, 상기 초음파 수신기로서 동작하게 하도록 구성되는, 사운드 트랜스듀서 디바이스(1000).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11899143B2 (en) 2021-07-12 2024-02-13 Robert Bosch Gmbh Ultrasound sensor array for parking assist systems
CN114466282B (zh) * 2022-01-24 2022-11-25 武汉大学 一种声学换能器及声学装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2271134A1 (en) * 2009-07-02 2011-01-05 Nxp B.V. Proximity sensor comprising an acoustic transducer for receiving sound signals in the human audible range and for emitting and receiving ultrasonic signals.
KR101851568B1 (ko) * 2012-08-29 2018-04-24 삼성전자주식회사 초음파 변환기 및 그 제조방법
DE102013217300A1 (de) * 2013-08-30 2014-05-08 Robert Bosch Gmbh MEMS-Bauelement mit einer mikromechanischen Mikrofonstruktur
DE102013224718A1 (de) * 2013-12-03 2015-06-03 Robert Bosch Gmbh MEMS-Mikrofonbauelement und Vorrichtung mit einem solchen MEMS-Mikrofonbauelement
JP6276474B2 (ja) * 2014-12-11 2018-02-07 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． ２端子ｃｍｕｔデバイス
US9540226B2 (en) * 2015-05-20 2017-01-10 Infineon Technologies Ag System and method for a MEMS transducer
US9828237B2 (en) * 2016-03-10 2017-11-28 Infineon Technologies Ag MEMS device and MEMS vacuum microphone
US11813639B2 (en) * 2016-05-03 2023-11-14 Vanguard International Semiconductor Singapore Pte. Ltd. Electrode arrangement for a pMUT and pMUT transducer array
US10582306B2 (en) * 2017-03-01 2020-03-03 Infineon Technologies Ag Capacitive MEMS device, capacitive MEMS sound transducer, method for forming a capacitive MEMS device, and method for operating a capacitive MEMS device
DE102017215381B4 (de) * 2017-09-01 2022-10-20 Infineon Technologies Ag Doppelmembran-MEMS-Bauelement und Herstellungsverfahren für ein Doppelmembran-MEMS-Bauelement
DE102017223869B4 (de) * 2017-12-29 2021-09-02 Infineon Technologies Ag MEMS-Bauelement und mobiles Gerät mit dem MEMS-Bauelement

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