TW202243988A - 微機電系統聲波轉換器 - Google Patents
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Abstract
本揭露提供了一種聲波轉換器。該聲波轉換器包含第一板、間隔層以及在第一板和間隔層之上的第二板。該第一板包含一載板、一第一基板層和一第一金屬層。該載板具有形成在一中央區域中的一第一開口。該第一基板層位於該載板上以及該第一開口的上方。該第一金屬層位於該第一基板層上。該間隔層位於該第一板上並圍繞該中央區域。該第二板包含一第二基板層、位於該間隔層上的一第二金屬層、以及貫穿該第二基板層與該第二金屬層的多個第二開口。
Description
本發明實施例是關於一種微機電系統聲波轉換器。
隨著電子和資訊產業的快速發展，多媒體播放器裝置幾乎皆朝小型化和可攜化的方向發展。例如，電子可攜式媒體播放器(Portable Media Player，PMP)或數位音頻播放器(Digital Audio Player，DAP)，即是可用以儲存和播放多媒體檔案的可攜式電子裝置。上述裝置需要揚聲器來播放聲音，但是現有的揚聲器結構和製造技術不利於整合於要求輕薄短小的多媒體播放裝置。為了彌補這樣的不足，便開發了如下所描述的技術手段。
本發明之一態樣提供了一種聲波轉換器。該聲波轉換器包含一第一板、一間隔層以及在該第一板和該間隔層之上的一第二板。該第一板包含一載板、一第一基板層和一第一金屬層。在該載板的一中央區域中形成有一第一開口。該第一基板層位於該載板上以及該第一開口上方。該第一金屬層位於該第一基板層上。該間隔層位於該第一板上並圍繞該中央區域。該第二板包含一第二基板層、位於該間隔層上的一第二金屬層、以及貫穿該第二基板層與該第二金屬層的多個第二開口。
本發明之另一態樣提供了一種聲波轉換器模組。該聲波轉換器模組包含一第一聲波轉換器、一第一封膠壁、一頂蓋和一第一信號處理單元。該第一聲波轉換器包含一第一底板、一第一間隔層和一第一頂板。該第一底板包含一第一玻璃層、形成在該第一玻璃層的一中央區域中的一第一開口、位於該第一玻璃層上且位於該第一開口上方的一第一基板層、以及位於該第一基板層上的一第一金屬層層。該第一間隔層位於該第一底板上並圍繞該第一玻璃層的一中央區域。該第一頂板具有多個第二開口。該第一頂板還包含位於該第一間隔層上的一第二基板層和一第二金屬層。該第一封膠壁位於該第一聲波轉換器的該第一底板上。該頂蓋位於該第一封膠壁上。該第一信號處理電路耦接該第一金屬層與該第二金屬層。
在以下詳細描述中，本揭露闡述了許多具體細節以便提供對本揭露的完全理解。然而，熟習技術者應了解，可以在沒有這些具體細節的情況下實施本揭露。在其他情況下，本揭露省略已熟知的方法、程序、組件和電路，以避免造成混淆。
本揭露提供了多種用於實現膜片的實施例，與聲波轉換器中使用的其他類型的MEMS麥克風相比，該膜片具有顯著的性能優勢。
下文詳細討論本揭露實施例的製作和使用。然而，應當理解的是，本文所提供的標的提供了許多可應用的發明概念，這些概念可以具體表現在各式各樣的特定上下文中。本文討論的特定實施例僅是說明性的，因此旨不在限制所提供標的的範圍。
參考圖1，圖1表示根據本揭露之態樣的用於形成MEMS麥克風的方法10。方法10可用於形成不同類型的MEMS麥克風。例如，在一些實施例中，方法10是用於形成壓電式MEMS麥克風的方法。方法10包含多個操作步驟(11、12、13、14和15)。將根據一或多個實施例進一步描述方法10。應當注意，可以在各個態樣的範圍內重新安排或以其他方式修改方法10的操作。還應注意，可以在方法10之前、之間和之後提供額外的過程，並且在此一些其他過程可能僅作簡要描述。因此，在本文描述的各個態樣的範圍內，可能會有其他實施方式。
圖2A到2C是根據本揭露一些實施例的用於形成MEMS麥克風之方法在各個階段的MEMS麥克風(即，壓電式MEMS麥克風)示意圖。在步驟11，參考圖2A，接收一載板102。在一些實施例中，載板102可以是玻璃，但本揭露不限於此。例如，作為載板102的材料，可以使用石英或由玻璃纖維增強塑膠(Fiberglass-Reinforced Plastics，FRP)、聚氟乙烯(Polyvinyl Fluoride，PVF)、聚酯、丙烯酸等製成的塑膠。載板102的形狀可以根據不同的產品需求進行調整。例如，但不限於此，載板102可以具有矩形形狀，如圖2A所示。在一些實施例中，載板102具有一致的厚度。在一些替代實施例中，載板可以具有厚度梯度，這將在以下說明中進行描述。
參考圖3A至3C，在步驟12中，在載板102上形成一導電材料並圖案化以形成一第一導電層104。在一些實施例中，可以圖案化第一導電層104並限定第一導電層104具有一感測部分104s和一連接部分104e，如圖3A所示。感測部分104s耦接連接部分104e。感測部分104s的形狀可根據不同的產品需求進行調整。例如，但不限於此，第一導電層104的感測部分104s可以具有矩形形狀，如圖3A所示。此外，如圖3A至圖3C所示，載板102的一部分經由第一導電層104暴露出來。
參考圖4A至圖4C，在步驟13中，形成一壓電材料並圖案化該壓電材料以在第一導電層104上形成一壓電層106。壓電材料可以聚(偏二氟乙烯)(PVDF)或共聚物、聚(偏二氟乙烯-co-三氟乙烯、P(VDF-TrFE))等鐵電性聚合物之類的有機柔性材料或PZT之類的無機柔性材料如包含石英、單晶石英或任何其他合適的壓電材料，如氮化鋁(AlN)、氧化鋅(ZnO)、硫化鎘(CdS)、鈦酸鉛(PbTiO
3)、鋯鈦酸鉛(PZT)、鈮酸鋰(LiNbO
3)、鉭酸鋰(LiTaO
3)、鈮酸鉀(KNbO
3)、四硼酸鋰(Li
2B
4O
7，LTB)、矽酸鎵鑭(Langasite，La
3Ga
5SiO
14)、砷化鎵(GaAs)、鈮酸鈉(Ba
2NaNb
5O
15)、鉍鍺氧化物(Bi
12GeO
20，BGO)、砷化銦(InAs)、銻化銦(InSb)、或其他非中心對稱材料，以實質上純粹形式或與一或多種額外材料組合。壓電層106的厚度介於約2微米至約30微米之間，但本揭露不限於此。在一些實施例中，形成壓電層106為覆蓋第一導電層104的感測部分104s的一部分以及載板102的一部分，如圖4A和圖4B所示。
參考圖5A至5C，在步驟14中，形成另一種導電材料並圖案化該導電材料以在壓電層106上形成一第二導電層108。在一些實施例中，可以圖案化第二導電層108並限定第二導電層108為具有一感測部分108s和一連接部分108e，如圖5A所示。感測部分108s耦接連接部分108e。再者，如圖5A所示，第二導電層108的感測部分108s與第一導電層104的感測部分104s重疊，且載板102的部分經由第一導電層104暴露出來。在一些實施例中，第一導電層104與第二導電層108可包含相同的材料，但本揭露不限於此。在一些實施例中，第一導電層104的厚度與第二導電層108的厚度可以相近，但本揭露不限於此。此外，第二導電層108的感測部分108s的形狀可與第一導電層104的感測部分104s的形狀相似，但本揭露不限於此。
參考圖6A至6C，在步驟15中，在載板102中形成一通孔109。在一些實施例中，通孔109的形狀可以對應於第一導電層104的感測部分104s和第二導電層108的感測部分108s。例如，通孔109可以具有矩形形狀，但本揭露不限於此。在一些實施例中，如圖6A至6C所示，通孔109的寬度小於第一導電層104的感應部分104s的一寬度且小於第二導電層108的感應部分108s的一寬度。類似地，通孔109的一長度小於第一導電層104的感應部分104s的一長度且小於第二導電層的感應部分108s的一長度。此外，第一導電層104的感測部分104s的一部分經由通孔109暴露出來。
因此，得到壓電式MEMS麥克風100。第一導電層104的感測部分104s、壓電層106和第二導電層108的感測部分108s是壓電式MEMS麥克風100的可移動式元件。第一導電層104的連接部分104e和第二導電層108的連接部分108e提供與其他裝置的電氣連接，例如信號處理單元或特殊應用積體電路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)，但本揭露不限於此。另一方面，可以在載板102上使用用於形成薄膜電晶體(Thin-Film Transistor，TFT)的操作來形成每種材料或每個層。因此，可以容易地將方法10整合在TFT或半導體製造操作中。因此，可以縮小壓電式MEMS麥克風100的尺寸，同時提高良率。
請參考圖7，圖7為根據本揭露一些實施例的聲波轉換器200a的示意圖。在一些實施例中，將壓電式MEMS麥克風100整合在聲波轉換器200a中。聲波轉換器200a可以包含一基板202，例如玻璃基板。或者，基板202可以由石英、由玻璃纖維增強塑膠(FRP)、聚氟乙烯(PVF)、聚酯、丙烯酸等製成的塑膠構成。在一些實施例中，基板202可以用來作為壓電式MEMS麥克風100的載板102。在這樣的實施例中，圖6A至6C所示的通孔109是圖7所示的通孔203。
壓電式MEMS麥克風100位於基板202上，並經由一接線206電氣連接一晶片204。在一些實施例中，晶片204可以是信號處理單元或ASIC，但本揭露不限於此。此外，經由形成在基板202上方的一線路208將晶片204與另一個裝置電氣連接。一蓋或頂蓋210位於基板202上方並藉由一封膠212將蓋或頂蓋210固定到基板202。封膠212可以是環氧基樹脂。這種是較佳地材料，它會盡可能不讓水分和氧氣滲透封膠212。此外，封膠212的厚度可限定頂蓋210與基板202之間的距離，但本揭露不限於此。
在一些實施例中，一異向性導電膜(Anisotropic Conductive Film，ACF)214可用於提供聲波轉換器200a與另一個裝置之間的電氣連接。
請參考圖8，圖8為根據本揭露一些實施例的聲波轉換器200b的示意圖。應當理解的是，在圖7和圖8中相同的元件以相同的標號來表示，並且為了簡潔起見可以省略重複的細節。在一些實施例中，將壓電式MEMS麥克風100整合在聲波轉換器200b中。與聲波轉換器200a不同的是，聲波轉換器200b具有貫穿蓋或頂蓋210的一通孔211，如圖8所示。
在一些實施例中，通孔211可能會從壓電式MEMS麥克風100偏移，但本揭露不限於此。例如，儘管未示出，但通孔211可以與壓電式MEMS麥克風100對齊。通孔211的形狀、位置和尺寸可以根據不同的產品需求來進行修改。
在一些實施例中，可以使用方法10來形成一電容式MEMS麥克風300。圖9A至圖18繪示出根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的示意圖。需要注意的是，在圖9A至圖18中相同的元件以相同的標號來表示，並且為了簡潔起見可以省略重複的細節。
請參考圖9A和圖9B，圖9A和圖9B分別是電容式MEMS麥克風300a的前視圖和後視圖。在一些實施例中，電容式MEMS麥克風300a包含一第一板310、一第二板320以及位於第一板310和第二板320之間的一間隔層330。間隔層330將第一板310和第二板320黏合在一起。在一些實施例中，第一板310可稱為底板，第二板320可稱為頂板。參考圖9A，在一些實施例中，頂板320具有多個開口321。在一些實施例中，開口321可排列成陣列，如圖9A所示，但本揭露不限於此。需要說明的是，開口321的形狀、尺寸、數量和排列方式可以根據產品需要來進行調整或修改。
參考圖9B，在一些實施例中，底板310具有一開口311。開口311的形狀、尺寸和位置可以根據產品需要來進行調整或修改。
請參考圖10和圖11，圖10和圖11分別是電容式MEMS麥克風300a和300b的分解圖。如上文所描述地，電容式MEMS麥克風300a包含間隔層330，間隔層330可以是環氧基樹脂。這種是較佳地材料，它會盡可能不讓水分和氧氣滲透間隔層330。在一些實施例中，間隔層330可以具有封閉式支撐壁結構，如圖10所示。因此，會在間隔層330內形成封閉輪廓。在一些替代實施例中，電容式MEMS麥克風300b的間隔層332可以具有多個分段支撐壁，如圖11所示。因此，由間隔層332限定開放輪廓。在這樣的實施例中，根據不同的產品需求，每個分段支撐壁332的形狀和尺寸可以不同或相似。
參考圖12，在一些實施例中，底板310包含一載板312、一基板層314和金屬層316。開口311貫穿載板312形成。進一步地開口311係形成在載板312的一中央區域313。基板層314位於載板312上方。進一步地，基板層314覆蓋開口311。因此，從後視圖來看可以經由開口311暴露基板層314。在一些實施例中，載板312可以包含玻璃，但本揭露不限於此。例如，載板312可以包含石英，或由FRP、PVF、聚酯、丙烯酸等製成的塑膠。在一些實施例中，基板層314可以包含聚醯亞胺，但本揭露不限於此。
仍然參考圖12，在一些實施例中，頂板320包含一基板層322和一金屬層324。開口321貫穿基板層322和金屬層324。金屬層324位於基板層322之面向底板310的表面上。因此，底板310的金屬層316和頂板320的金屬層324作為電容器的兩個電極。在一些實施例中，基板層322可包含聚醯亞胺，但本揭露不限於此。
在一些實施例中，間隔層330或332位於底板310上。間隔層330或332位於底板310的金屬層316與頂板320的金屬層324之間。因此，可以說金屬層324位於間隔層330或332上。此外，間隔層330或332的頂面與頂板320的金屬層324接觸，而間隔層330或332的底面與底板310的金屬層316接觸。間隔層330或332的厚度可限定頂板320與底板310之間的距離S，但本揭露不限於此。在一些實施例中，當間隔層330具有封閉式支撐壁結構時，間隔層330圍繞底板310的中央區域313。在其他實施例中，當間隔層332具有分段支撐壁結構時，分段支撐壁排列成圍繞底板310的中央區域313。
在一些實施例中，間隔層330包含導電材料，例如異向性導電膜(ACF)，但本揭露不限於此。在這樣的實施例中，金屬層324經由間隔層330電氣連接電壓源。
請參考圖13，圖13是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風300c的示意分解圖。如上文所描述地，間隔層可以具有分段支撐壁結構。也就是說，間隔層可以包含多個分段支撐壁334和336，分段支撐壁334和336排列成圍繞載板312的中央區域313。分段支撐壁334和336可以包含不同的材料。例如，一些分段支撐壁336可以包含絕緣材料，並且至少一個分段支撐壁334包含導電材料。如圖13所示，頂板320的金屬層324可電氣連接導電分段支撐壁334和一第一連線316a。因此，在金屬層324與電壓源之間形成電氣連接。
在這樣的實施例中，圖案化金屬層316以具有第一連線316a和一第二連線316b。第一連線316a與第二連線316b實體分離並電氣分離。在這樣的實施例中，第二連線316b還包含覆蓋中央區域313並用作電容器的電極的一感測部分，以及包含提供感測部分和電壓源之間電氣連接的一連接部分。第一連線316a用作經由導電分段支撐壁334電氣連接頂板320的金屬層324的線路。因此，頂板320的金屬層324通過導電分段支撐壁334電氣連接電壓源。因此，頂板320的金屬層324和底板310的金屬層316(即，第二連線316b的感測部分)作為電容器的兩個電極。
參考圖14，在一些實施例中，電容式MEMS麥克風300d的間隔層330或332可以包含絕緣材料。提供一導電膠層336以提供間隔層330或332與頂板320的金屬層324之間的黏合和電氣連接。在這樣的實施例中，將間隔層330或332的一頂面和側壁作成相當平坦，使得導電膠層336可以沿著間隔層330或332平滑地放置。所以，金屬層324通過導電膠層336和金屬層316的第一連線316a電氣連接電壓源，從而使金屬層324作為電容器的電極。
參考圖15，在一些實施例中，電容式MEMS麥克風300e還包含位於金屬層316上的一緩衝層340。換言之，緩衝層340位於金屬層316與間隔層330或332之間。緩衝層340可以包含半導體材料，例如矽、非晶矽等。在這樣的實施例中，緩衝層340讓底板310的金屬層316具有更彈性的圖案。此外，緩衝層340的厚度有助於調整兩個電極(即，金屬層324和金屬層316)之間的距離S，且用於形成緩衝層340的材料可以提供不同的介電常數。因此，可以藉由緩衝層340的厚度和材料來改變電容器的特性。緩衝層340還有助於改變底板310的金屬層316的阻尼特性。因此，可以改變電容式MEMS麥克風300e的頻率響應。
參考圖16，在一些實施例中，電容式MEMS麥克風300f還包含位於金屬層324上的另一緩衝層342。換言之，金屬層324位於緩衝層342與基板層322之間。此外，間隔層330位於緩衝層340和緩衝層342之間。緩衝層342可以包含半導體材料，例如矽、非晶矽等。另外，緩衝層340和342可以包含相同的材料。在一些替代實施例中，緩衝層340和342可以包含不同的材料。在這樣的實施例中，緩衝層342的厚度有助於調整兩個電極(即，金屬層324和金屬層316)之間的距離，且用於形成緩衝層342的材料可以提供不同的介電常數。因此，可以藉由緩衝層342的厚度和材料來改變電容器的特性。如上文所描述地，緩衝層342進一步有助於改變頂板320的金屬層324的阻尼特性。因此，可以改變電容式MEMS麥克風300f的頻率響應。
參考圖17，在一些實施例中，底板310的載板312可以具有梯度厚度。在這樣的實施例中，頂板320和底板310彼此平行。因此，由於底板310的載板312的梯度厚度，電容式MEMS麥克風300g可以具有傾斜的聲音接收表面。在這樣的實施例中，提供了定向麥克風。定向電容式MEMS麥克風300g對於來自特定方向的聲波具有更高的靈敏度，而對來自其他方向的聲波具有更低的靈敏度。
參考圖18，在一些實施例中，間隔層330可以具有不一致的厚度。因此，頂板320與底板310之間不平行。因此，金屬層324與金屬層316之間的間距不一致。如圖18所示，取得多個間隔距離S1、S2、Sn。在這樣的實施例中，電容式MEMS麥克風300h可能由於間隔層330的厚度不一致而具有傾斜的聲音接收表面，因此提供了定向麥克風。如上文所描述地，定向電容式MEMS麥克風300h對來自特定方向的聲波具有更高的靈敏度，而對來自其他方向的聲波具有更低的靈敏度。
根據上述電容式MEMS麥克風300a至300h，隨著聲波使得開口311上方的底板310的金屬層316移動或振動而改變間隔距離S(以及S1和S2到Sn)。當間距S發生變化時，電容器的電容發生變化，從而產生信號。由於間隔層330和332的不同配置(如圖9A和9B至12所示)以及間隔層334和336的各種不同材料選擇(如圖13和14所示)，可以容易地在金屬層316和324之間建立不同的電氣連接。藉由增加緩衝層340和342(如圖15和16所示)，可以很容易地修改電容器的特性。藉由使用具有梯度厚度的載板312(如圖17所示)或使用不同厚度的間隔層330(如圖18所示)，可以得到定向麥克風。此外，上述電容式MEMS麥克風300a至300h可根據產品需求相互整合，以提高產品設計的彈性。
請參考圖19A和19B至21，圖19A和19B至21繪示出根據本揭露一些實施例的聲波轉換器400a至400c的示意圖。應當理解的是，圖19A和圖19B至圖21中相同的元件以相同的標號表示，並且為了簡潔起見可以省略重複的細節。
在一些實施例中，可以在聲波轉換器400a中整合電容式MEMS麥克風300(即，電容式MEMS麥克風300a至300h)。在一些實施例中，如圖19A所示，電容式MEMS麥克風300的底板310的載板312用作聲波轉換器400a的基板402。
電容式MEMS麥克風300經由底板310的金屬層316的第一連線316a電氣連接一晶片404，但本揭露不限於此。在一些實施例中，晶片404可以是信號處理單元或ASIC，但本揭露不限於此。ASIC 404可用於處理從MEMS麥克風300產生的電壓信號，以執行濾波操作和放大操作。因此，可判斷從MEMS麥克風300取得的電壓信號。
一蓋或頂蓋406位於基板402上方並藉由一封膠408固定到基板402。在一些實施例中，封膠408可位於底板310的基板層314上，如圖19A所示，但本揭露不限於此。在其他實施例中，儘管未示出，封膠408可以位於底板310的金屬層316上。在一些實施例中，封膠408可以是環氧基樹脂。在一些替代實施例中，封膠408可以包含導電材料。這種是較佳地材料，它會盡可能不讓水分和氧氣滲透封膠408。此外，封膠408的厚度可以限定頂蓋406與載板312之間的距離，但本揭露不限於此。在一些實施例中，ASIC 404和電容式MEMS麥克風300的部分(即，金屬層316、間隔層330/332和頂板320)位於由封膠408限定的區域內，如圖19A和19B中所示。換言之，封膠408圍繞底板310的金屬層316、間隔層330或332、頂板320和ASIC 404。
仍然參考圖19A，在一些實施例中，當封膠408包含導電材料時，封膠408提供保護以免於外部干擾。在這樣的實施例中，導電封膠408可以接地，但本揭露不限於此。
參考圖20，在一些實施例中，聲波轉換器400b可以包含位於基板402的一外表面403上的一導電層410，以及位於頂蓋406的外表面407上的一導電層412。導電層410和412提供保護以免於外部干擾。在這樣的實施例中，導電封膠408與導電層410、412可接地，但本揭露不限於此。
參考圖21，在一些實施例中，聲波轉換器400c可以具有位於由封膠408圍繞的區域內的電容式MEMS麥克風300，而ASIC 404位於該區域之外。換言之，封膠408圍繞間隔層330或332以及頂板320。在這樣的實施例中，ASIC 404和MEMS麥克風300可以藉由底板310的金屬層316電氣連接。在其他實施例中，MEMS麥克風300和ASIC 404之間可以由ACF提供電氣連接，但本揭露不限於此。
參考圖22，在一些實施例中，可以整合聲波轉換器400a、400b及/或400c以形成聲波轉換器模組500a。應當注意，根據不同的產品要求，聲波轉換器400a、400b和400c中的每一個可以至少包含MEMS麥克風300(即，電容式MEMS麥克風300a至300h)或MEMS麥克風100(即，壓電式MEMS麥克風100a至100d，雖然沒有顯示)。
例如，聲波轉換器模組500a包含兩個垂直堆疊和整合的聲波轉換器400a-1和400a-2。在一些實施例中，一下聲波轉換器400a-1的底板310的載板312可以用作聲波轉換器模組500a的底部基板502，一上聲波轉換器400a-2的底板310的載板312可以作為聲波轉換器模組500a的頂部基板504。此外，兩個聲波轉換器400a-1和400a-2可以共用一個頂蓋，該頂蓋用作兩個MEMS麥克風300之間的中間間隔件506。也就是，兩個聲波轉換器400a-1和400a-2以面對面的方式整合。在這樣的實施例中，下聲波轉換器400a-1的開口311和上聲波轉換器400a-2的開口311面對相反的方向。因此，兩個聲波轉換器400a-1和400a-2的MEMS麥克風300可用於檢測來自相反方向的聲波。因此，進一步提高了聲波轉換器模組500a的實用性。
此外，雖然在一些實施例中，兩個MEMS麥克風300中的每一個都由各自的ASIC 404獨立操作，但是在其他實施例中，兩個MEMS麥克風300共用一個ASIC 404，並且都由同一ASIC 404操作。
仍然參考圖22，在一些實施例中，在聲波轉換器模組500a的外表面上形成導電層510和512。例如，導電層510可以位於底部基板502(即，下聲波轉換器400a-1的底板310的載板312)的一外表面503上，並且導電層512可以位於頂部基板504(即，上聲波轉換器400a-2的底板310的載板312)的一外表面505上。如上文所描述地，導電層510和512可以提供保護以免於外部干擾。
此外，在一些實施例中，下聲波轉換器400a-1和上聲波轉換器400a-2的封膠408可以包含導電材料。因此，導電封膠408還提供保護以免於外部干擾。
參考圖23，聲波轉換器模組500b包含多於兩個整合在一起的聲波轉換器。在一些實施例中，聲波轉換器模組500b可包含橫向整合的聲波轉換器400a，但本揭露不限於此。例如，聲波轉換器模組500b可以包含橫向整合的多個聲波轉換器400b-1、400b-2和400b-3，如圖23所示。
在這樣的實施例中，所有的聲波轉換器400b-1至400b-3可以共用底板的同一載板，其用作聲波轉換器模組500b的底部基板502。此外，儘管在圖23中未示出，所有的聲波轉換器400b-1至400b-3可以共用同一頂蓋。然而，MEMS麥克風300(即，電容式MEMS麥克風300a至300h)或MEMS麥克風100(即，壓電式MEMS麥克風100a至100d，儘管未示出)中的每一個藉由封膠408彼此分隔開。
在這樣的實施例中，MEMS麥克風300或100可以共用同一ASIC 404。也就是說，MEMS麥克風300或100經由金屬層316的第一連線316a電氣連接同一ASIC 404。然而，在其他實施例中，ACF可用於提供ASIC 404和MEMS麥克風300或100之間的電氣連接。在這樣的實施例中，僅使用一個ASIC 404來處理從MEMS麥克風300產生的電壓信號，以執行濾波操作和放大操作。因此，可判斷從MEMS麥克風300取得的電壓信號。
另外，雖然在一些實施例中MEMS麥克風300共用一個ASIC 404並且由同一ASIC 404操作，但是在其他實施例中，每個MEMS麥克風300可以由各自的ASIC獨立操作。
聲波轉換器模組500b可以具有各種尺寸的MEMS麥克風300或100，以便提供所需的頻率響應。換言之，聲波轉換器模組500b可用於檢測各種頻率的聲波。因此，進一步提高了聲波轉換器模組500b的實用性。
如上文所描述地，可以在聲波轉換器模組500b的頂部和底部基板的外表面上形成導電層，提供保護以免於外部干擾。封膠408可以包含導電材料，並且導電封膠408也可以用於保護以免於外部干擾。
根據本揭露，提供了各種壓電式MEMS麥克風和各種電容式MEMS麥克風。壓電式MEMS麥克風和電容式MEMS麥克風可以藉由TFT製造操作來製造。因此，壓電式MEMS麥克風和電容式MEMS麥克風的尺寸可以縮小到小於大約50毫米。在一些實施例中，壓電式MEMS麥克風和電容式MEMS麥克風的尺寸可以縮小到大約20微米和大約50毫米之間，但本揭露不限於此。此外，各種MEMS麥克風可以與ASIC整合以形成聲波轉換器，聲波轉換器可以整合為轉換器模組。藉由選擇各種MEMS麥克風和各種聲波轉換器，針對不同的產品需求可以提供各種轉換器模組。因此，提高了聲波轉換器的實用性和設計靈活性。
上文已概述若干實施例之特徵，使得熟習技術者可較佳理解本揭露之態樣。熟習技術者應瞭解，其可易於將本揭露用作設計或修改其他程式及結構以實施相同於本文中所引入之實施例之目的及/或達成相同於本文中所引入之實施例之優點的一基礎。熟習技術者亦應認識到，此等等效建構不應背離本揭露之精神及範疇，且其可在不背離本揭露之精神及範疇的情況下對本文作出各種改變、替換及變更。
10:方法
11:步驟
12:步驟
13:步驟
14:步驟
15:步驟
100:壓電式MEMS麥克風
102:載板
104:第一導電層
104e:連接部分
104s:感測部分
106:壓電層
108:第二導電層
108e:連接部分
108s:感測部分
109:通孔
200:聲波轉換器
200a-200b:聲波轉換器
202:基板
203:通孔
204:晶片
206:接線
208:線路
210:蓋/頂蓋
211:通孔
212:封膠
214:異向性導電膜(ACF)
300:電容式MEMS麥克風
300a-300h:電容式MEMS麥克風
310:第一板/底板
311:開口
312:載板
313:中央區域
314:基板層
316:金屬層
316a:第一連線
316b:第二連線
320:第二板/頂板
321:開口
322:基板層
324:金屬層
330:間隔層
332:間隔層/支撐壁
334:間隔層/支撐壁
336:間隔層/支撐壁/導電膠層
340:緩衝層
342:緩衝層
400a-400c:聲波轉換器
400a-1:下聲波轉換器
400a-2:上聲波轉換器
400b-1:聲波轉換器
400b-2:聲波轉換器
400b-3:聲波轉換器
402:基板
403:外表面
404:晶片/ASIC
406:蓋/頂蓋
407:外表面
408:封膠
410:導電層
412:導電層
500a:聲波轉換器模組
500b:聲波轉換器模組
502:底部基板
503:外表面
504:頂部基板
505:外表面
506:間隔件
510:導電層
512:導電層
I-I':截面線
II-II':截面線
III-III':截面線
S:間隔距離
S1-Sn:間隔距離
圖1是根據本揭露一些實施例的用於形成微機電(microelectromechanical；MEMS)麥克風的方法流程圖。
圖2A是根據本揭露一些實施例的根據形成MEMS麥克風的方法在製造階段的MEMS麥克風的俯視圖，圖2B是沿圖2A的線I-I'截取的截面圖，圖2C是沿圖2A的線II-II'截取的截面圖。
圖3A是在圖2A的階段之後的製造階段的MEMS麥克風的俯視圖，圖3B是沿圖3A的線I-I'截取的截面圖，圖3C是沿圖3A的線II-II'截取的截面圖。
圖4A是在圖3A的階段之後的製造階段的MEMS麥克風的俯視圖，圖4B是沿圖4A的線I-I'截取的截面圖，圖4C是沿圖4A的線II-II'截取的截面圖。
圖5A是在圖4A的階段之後的製造階段的MEMS麥克風的俯視圖，圖5B是沿圖5A的線I-I'截取的截面圖，圖5C是沿圖5A的線II-II'截取的截面圖。
圖6A是在圖5A的階段之後的製造階段的MEMS麥克風的俯視圖，圖6B是沿圖6A的線I-I'截取的截面圖，圖6C是沿圖6A的線II-II'截取的截面圖。
圖7繪示出根據本揭露一些實施例的包含壓電式(Piezoelectric-Based)MEMS麥克風的聲波轉換器示意圖。
圖8繪示出根據本揭露一些實施例的包含壓電式MEMS麥克風的聲波轉換器示意圖。
圖9A是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的前視圖，圖9B是圖9A中電容式MEMS麥克風的後視圖。
圖10是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的示意分解圖。
圖11是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的示意分解圖。
圖12是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的示意截面圖。
圖13是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的示意分解圖。
圖14是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的示意截面圖。
圖15是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的示意截面圖。
圖16是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的示意截面圖。
圖17是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的示意截面圖。
圖18是根據本揭露一些實施例的電容式MEMS麥克風的示意截面圖。
圖19A繪示出根據本揭露一些實施例的包含電容式MEMS麥克風的聲波轉換器示意圖，且圖19B是圖19A的聲波轉換器俯視圖。
圖20繪示出根據本揭露一些實施例的包含MEMS麥克風的聲波轉換器示意圖。
圖21繪示出根據本揭露一些實施例的包含MEMS麥克風的聲波轉換器示意圖。
圖22繪示出根據本揭露一些實施例的聲波轉換器模組示意圖。
圖23是根據本揭露一些實施例的聲波轉換器模組俯視圖。
10:方法
11:步驟
12:步驟
13:步驟
14:步驟
15:步驟
Claims (10)
- 一種聲波轉換器，包含： 一第一板，包含： 一載板，其具有形成在該載板的一中央區域中的一第一開口； 一第一基板層，其位於該載板上以及該第一開口上方；及 一第一金屬層，其位於該第一基板層上； 一間隔層，其位於該第一板上並圍繞該中央區域；及 一第二板，其在該第一板以及該間隔層上方，並且包含： 一第二基板層； 一第二金屬層，其位於該間隔層上；及 多個第二開口，其貫穿該第二基板層與該第二金屬層。
- 如請求項1之聲波轉換器，其中該間隔層形成圍繞該中央區域的一封閉式支撐壁。
- 如請求項1之聲波轉換器，其中該間隔層包含圍繞該中央區域的多個支撐壁。
- 如請求項1之聲波轉換器，進一步包含一導電膠層，位於該間隔層的一頂部和一側壁上並電氣連接該第二金屬層。
- 如請求項1之聲波轉換器，其中該載板具有一厚度梯度。
- 一種聲波轉換器模組，包含： 一第一聲波轉換器，包含： 一第一底板，包含： 一第一玻璃層，其具有形成在該第一玻璃層的一中央區域中的一第一開口； 一第一基板層，其位於該第一玻璃層上以及該第一開口上方；及 一第一金屬層，其位於該第一基板層上； 一第一間隔層，其位於該第一底板上並圍繞該第一玻璃層的該中央區域；及 一第一頂板，其具有多個第二開口並且包含： 一第二基板層；及 一第二金屬層，其位於該第一間隔層上； 一第一封膠壁，其位於該第一聲波轉換器的該第一底板上； 一頂蓋，其位於該第一封膠壁上；及 一第一信號處理電路，其耦接該第一金屬層以及該第二金屬層。
- 如請求項6之聲波轉換器模組，其中該頂蓋包含： 一第二玻璃層；及 一第一導電層，其位於該第二玻璃層上。
- 如請求項6之聲波轉換器模組，進一步包含一第二聲波轉換器，其中該第二聲波轉換器包含： 一第二底板，包含具有一第三開口的一第三玻璃層、位於該第二玻璃層上的一第三基板層以及位於該第三基板層上的一第三金屬層； 一第二間隔層，其位於該第二底板上；及 一第二頂板，其具有多個第四開口並包含一第四基板層以及位於該第二間隔層上的一第四金屬層。
- 如請求項8之聲波轉換器模組，進一步包含一第二封膠壁，其位於該第一聲波轉換器的該頂蓋以及該第一底板之間，並且圍繞該第二波轉換器。
- 如請求項8之聲波轉換器模組，進一步包含一第二封膠壁，其位於該第一聲波轉換器的該第一底板上並圍繞該第二聲波轉換器。
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