具有mems結(jié)構(gòu)和在支撐結(jié)構(gòu)中的通風(fēng)路徑的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有MEMS結(jié)構(gòu)和在支撐結(jié)構(gòu)中的通風(fēng)路徑的裝置，該裝置包括：支撐結(jié)構(gòu)；設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)中的聲音端口；以及包括聲學(xué)地耦合至聲音端口的隔膜的MEMS結(jié)構(gòu)。隔膜將接觸隔膜的第一側(cè)的第一空間與接觸隔膜的相對(duì)的第二側(cè)的第二空間分隔開。裝置進(jìn)一步包括設(shè)置在支撐結(jié)構(gòu)中并且從聲音端口延伸至第二空間的可調(diào)通風(fēng)路徑。
【專利說明】具有MEMS結(jié)構(gòu)和在支撐結(jié)構(gòu)中的通風(fēng)路徑的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明總體涉及一種在包括MEMS結(jié)構(gòu)的裝置中的通風(fēng)路徑。

【背景技術(shù)】
[0002]通常，以低成本大量制造麥克風(fēng)。由于這些需求，可以在硅技術(shù)中制造麥克風(fēng)。可以針對(duì)它們不同的應(yīng)用領(lǐng)域而采用不同配置來制造麥克風(fēng)。在一個(gè)示例中，麥克風(fēng)可以例如通過測(cè)量隔膜相對(duì)于對(duì)電極(counter electrode)的形變或者偏轉(zhuǎn)(deflect1n)來測(cè)量電容的改變。通常可以通過將偏置電壓設(shè)置為合適的值來操作麥克風(fēng)。
[0003]麥克風(fēng)可以具有操作和其他參數(shù)，諸如信噪比(SNR)、隔膜或?qū)﹄姌O的剛性、或者通常可以由制造工藝設(shè)置的隔膜的直徑。此外，麥克風(fēng)可以基于制造工藝中使用的不同材料而具有不同的特性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，一種裝置可以包括具有支撐結(jié)構(gòu)的MEMS結(jié)構(gòu)、機(jī)械地連接至支撐結(jié)構(gòu)的基板、以及機(jī)械地連接至基板的隔膜。隔膜可以將接觸隔膜的第一側(cè)的第一空間與接觸隔膜的相對(duì)的第二側(cè)的第二空間分隔開。裝置可以進(jìn)一步包括在隔膜的第一側(cè)處聲學(xué)地耦合至隔膜的聲音端口，聲音端口形成在支撐結(jié)構(gòu)和基板中。MEMS結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步包括穿過支撐結(jié)構(gòu)從聲音端口延伸至第二空間的通風(fēng)路徑。
[0005]根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例，一種裝置可以包括MEMS結(jié)構(gòu)，該MEMS結(jié)構(gòu)包括基板以及可以機(jī)械地連接至基板的隔膜，隔膜將接觸隔膜的第一側(cè)的第一空間與接觸隔膜的相對(duì)的第二側(cè)的第二空間分隔開。裝置可以進(jìn)一步包括包圍MEMS結(jié)構(gòu)的殼體以及形成在殼體中的聲音端口，聲音端口聲學(xué)地耦合至第一空間。裝置可以進(jìn)一步包括穿過殼體在聲音端口與第二空間之間從聲音端口延伸至第二空間的通風(fēng)路徑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]為了更完整理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖參照以下說明書，其中:
[0007]圖1a示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的頂視圖；
[0008]圖1b示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的連接區(qū)域的詳細(xì)透視圖；
[0009]圖1c示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的連接區(qū)域的剖視圖；
[0010]圖2a至圖2c示出了可調(diào)通風(fēng)開口的剖視圖；
[0011]圖2d示出了可調(diào)通風(fēng)開口的頂視圖；
[0012]圖2e示出了轉(zhuǎn)角頻率或者閾值頻率的圖；
[0013]圖3a至圖3d示出了可調(diào)通風(fēng)開口的不同配置；
[0014]圖4a示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的剖視圖，其中隔膜被拉向背板；
[0015]圖4b示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的剖視圖，其中隔膜被拉向基板；
[0016]圖5a示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0017]圖5b示出了圖5a的MEMS結(jié)構(gòu)的頂視圖；
[0018]圖6a示出了未被致動(dòng)的MEMS結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0019]圖6b示出了被致動(dòng)的MEMS結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0020]圖7a示出了未被致動(dòng)的MEMS結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0021]圖7b示出了被致動(dòng)的MEMS結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0022]圖7c示出了圖7a的MEMS結(jié)構(gòu)的頂視圖；
[0023]圖8a示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的操作的流程圖，其中可調(diào)通風(fēng)開口初始關(guān)閉；
[0024]圖Sb示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的操作的流程圖，其中可調(diào)通風(fēng)開口初始開啟；
[0025]圖Sc示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的操作的流程圖，其中開啟可調(diào)通風(fēng)開口以從第一應(yīng)用設(shè)置切換至第二應(yīng)用設(shè)置；
[0026]圖8d示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的操作的流程圖，其中關(guān)閉可調(diào)通風(fēng)開口以從第一應(yīng)用設(shè)置切換至第二應(yīng)用設(shè)置；
[0027]圖9a示出了具有無源可調(diào)通風(fēng)開口的MEMS結(jié)構(gòu)的剖視圖；
[0028]圖9b示出了具有無源可調(diào)通風(fēng)開口的MEMS結(jié)構(gòu)的頂視圖；
[0029]圖1Oa示出了轉(zhuǎn)角頻率隨無源可調(diào)通風(fēng)開口的末端偏轉(zhuǎn)的變化的圖；
[0030]圖1Ob示出了包括位于隔膜上的懸臂的可調(diào)通風(fēng)開口的剖視圖；
[0031]圖1la至圖1lf各自示出了可調(diào)通風(fēng)開口的頂視圖；
[0032]圖12示出了包括裝置殼體的MEMS結(jié)構(gòu)或裝置的正視圖，其中可調(diào)通風(fēng)開口位于隔膜上；
[0033]圖13a示出了包括裝置殼體的MEMS結(jié)構(gòu)或裝置的正視圖，其中可調(diào)通風(fēng)開口位于支撐結(jié)構(gòu)上；
[0034]圖13b示出了包括裝置殼體的MEMS結(jié)構(gòu)或裝置的正視圖，其中可調(diào)通風(fēng)開口位于蓋體上；
[0035]圖13c示出了 MEMS結(jié)構(gòu)的剖視圖，其中可調(diào)通風(fēng)開口位于背板上；
[0036]圖13d示出了包括殼體的MEMS裝置，其中可調(diào)通風(fēng)開口位于殼體中；
[0037]圖14a和圖14b示出了 MEMS裝置的另一變形例；
[0038]圖15示出了包括穿過支撐結(jié)構(gòu)而連接聲音端口與在隔膜的相對(duì)側(cè)處空間的通風(fēng)路徑的本發(fā)明的實(shí)施例；
[0039]圖16示出了類似于圖15的實(shí)施例的本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中支撐結(jié)構(gòu)具有兩層并且由MEMS結(jié)構(gòu)的基板界定通風(fēng)路徑的一側(cè)；
[0040]圖17示出了類似于圖15的本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中支撐結(jié)構(gòu)具有單層并且通風(fēng)路徑被形成為支撐結(jié)構(gòu)中的凹陷；以及
[0041]圖18示出了類似于圖15的本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中聲音端口和通風(fēng)路徑均從形成在應(yīng)用層結(jié)構(gòu)(例如移動(dòng)手機(jī))中的聲音孔延伸。

【具體實(shí)施方式】
[0042]以下詳細(xì)討論本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的制造和使用。然而應(yīng)該知曉的是本發(fā)明提供了可以體現(xiàn)在大量具體環(huán)境中的許多可用的創(chuàng)新性構(gòu)思。所討論的具體實(shí)施例僅僅是制造和使用本發(fā)明的具體方式的示意說明，并且并不限定本發(fā)明的范圍。
[0043]將參照具體上下文中的實(shí)施例(也即傳感器或麥克風(fēng))來描述本發(fā)明。然而本發(fā)明也可以適用于諸如壓力傳感器、RF MEMS、加速度計(jì)和致動(dòng)器之類的其他MEMS結(jié)構(gòu)。此夕卜，具體實(shí)施例將主要地假定空氣作為其中壓力波傳播的媒介。然而本發(fā)明絕非限定于空氣并且將在許多媒介中具有應(yīng)用。
[0044]麥克風(fēng)可以被實(shí)現(xiàn)為在芯片上的平行板電容器?？梢园鼑o定的背腔(back-volume)來封裝芯片。由于諸如聲學(xué)信號(hào)引起的差值之類的壓力差而使得可移動(dòng)隔膜可以振動(dòng)。隔膜位移可以使用電容性感測(cè)技術(shù)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
[0045]圖1a示出了 MEMS裝置100的頂視圖。背板或?qū)﹄姌O120和可移動(dòng)電極或隔膜130可以經(jīng)由連接區(qū)域115而連接至基板110。圖1b和圖1c示出了 MEMS裝置100的一個(gè)連接區(qū)域115的詳細(xì)透視圖。圖1b示出了來自圖1a的切塊155的頂視圖，而圖1c示出了相同區(qū)域的剖視圖。背板或?qū)﹄姌O120可以布置在隔膜或者可移動(dòng)電極130之上。背板120可以被穿孔以避免或減輕阻尼。隔膜130可以包括用于低頻壓力平衡的通風(fēng)孔140。考慮到本文中所描述的可調(diào)通風(fēng)孔，通風(fēng)孔140是可選的并且可以包括或者不包括在本文中所討論的各個(gè)實(shí)施例中。
[0046]在圖1a至圖1c中，隔膜130可以在連接區(qū)域115中機(jī)械地連接至基板110。在這些連接區(qū)域115中，隔膜130通常無法移動(dòng)。背板120也可以在連接區(qū)域115中機(jī)械地連接至基板110?；?10可以形成凸緣122以提供用于背腔的空間。隔膜130和背板120可以在凸緣122處或靠近凸緣122而連接至基板。凸緣122和隔膜130可以形成圓環(huán)。備選地，凸緣122和隔膜130可以包括方形或者可以包括任何其他合適的幾何形式。
[0047]通常，設(shè)計(jì)和制造傳感器可能需要高的信噪比(SNR)。除了其他方面，當(dāng)待測(cè)電容的變化盡可能大并且寄生電容盡可能小時(shí)可以實(shí)現(xiàn)高SNR。通常，相對(duì)于總電容，電容的寄生部分越大，則SNR越小。
[0048]背腔與穿過通風(fēng)孔的通風(fēng)路徑的電阻的一致性可以限定傳感器的機(jī)械RC常數(shù)。如果通風(fēng)孔大或者如果使用多個(gè)孔，則轉(zhuǎn)角頻率可以是相對(duì)較高的頻率，并且如果通風(fēng)孔小，則轉(zhuǎn)角頻率可以是相對(duì)較低的頻率。背腔以及通風(fēng)孔的直徑和數(shù)目均可以由構(gòu)造給定，并且因此可以由構(gòu)造給定轉(zhuǎn)角頻率。因此，只要提供了固定的通風(fēng)孔，就可能無法在操作期間改變轉(zhuǎn)角頻率。
[0049]固定尺寸通風(fēng)孔的問題可能在于，即便應(yīng)用了電學(xué)濾波器，具有在通風(fēng)孔的轉(zhuǎn)角頻率以上的頻率的高能信號(hào)也可以使傳感器失真或者過驅(qū)動(dòng)傳感器。此外，如果傳感器用于多于一種應(yīng)用，則兩個(gè)傳感器可能必需集成在一個(gè)傳感器系統(tǒng)中，這使得系統(tǒng)成本倍增。
[0050]本發(fā)明的實(shí)施例可以提供在MEMS結(jié)構(gòu)中的可調(diào)通風(fēng)開口?？烧{(diào)通風(fēng)開口可以在開啟位置和關(guān)閉位置之間切換?？烧{(diào)通風(fēng)開口也可以設(shè)置在中間位置。本發(fā)明的另一實(shí)施例可以提供一種可變通風(fēng)開口截面。本發(fā)明的實(shí)施例可以提供一種在靠近基板的凸緣的感測(cè)區(qū)域中的可變通風(fēng)開口。其他實(shí)施例可以提供一種在位于隔膜的感測(cè)區(qū)域外的調(diào)整區(qū)域中的可調(diào)通風(fēng)開口。本發(fā)明的另一實(shí)施例可以提供一種位于隔膜、背板、基板、支撐結(jié)構(gòu)、裝置殼體或者蓋體中的無源地被致動(dòng)的可調(diào)通風(fēng)開口。這些各種實(shí)施例例如可以單獨(dú)地或者以任意組合而實(shí)施。
[0051]圖2a至圖2c示出了在兩者之間可能具有空氣間隙240的背板或?qū)﹄姌O250和隔膜或可移動(dòng)電極230的剖視圖。背板250可以被穿孔252并且隔膜230可以包括可調(diào)通風(fēng)開口 238。圖2d示出了該布置的頂視圖，其中圓圈表示穿孔的背板250、252并且陰影平面是下層隔膜230?？烧{(diào)通風(fēng)孔238的可移動(dòng)部分237可以形成為U形槽口 239?？烧{(diào)通風(fēng)開口 238可以包括矩形、方形或半圓形形式。備選地，可調(diào)通風(fēng)開口 238可以包括任何幾何形式，只要該形式能夠提供通風(fēng)路徑。可調(diào)通風(fēng)開口 238的可移動(dòng)部分237可以是懸臂、橋梁或彈簧支撐的結(jié)構(gòu)。
[0052]圖2a示出了其中致動(dòng)電壓(偏置電壓)Vbias = O的配置?？烧{(diào)通風(fēng)開口 238可以關(guān)閉，在隔膜230中形成了小槽口 239。不施加致動(dòng)電壓提供了最小通風(fēng)路徑并且因此提供了低閾值頻率?？烧{(diào)通風(fēng)開口 238可以處于關(guān)閉或OFF(未被致動(dòng))位置。這種低閾值頻率的示例可以視作圖2e中的頻率“A”。
[0053]圖2b示出了其中可以增大致動(dòng)電壓Vbias的配置，也即致動(dòng)電壓Vbias可以不同于OV但是低于吸合電壓Vpull_in?？烧{(diào)通風(fēng)開口 238可以開啟并且提供比圖2a的配置中更大的通風(fēng)路徑。閾值頻率可以視作圖2e中的頻率“B”。應(yīng)該注意的是，當(dāng)可移動(dòng)部分237的位移大于隔膜230的厚度時(shí)，可調(diào)通風(fēng)開口 238可以提供尺寸可變的通風(fēng)路徑。
[0054]圖2c示出了其中致動(dòng)電壓Vbias可以大于吸合電壓Vpull_in的配置?？烧{(diào)通風(fēng)開口238可以完全開啟并且可以形成大的通風(fēng)路徑。閾值頻率可以視作圖2e中的頻率“C”。通過調(diào)整致動(dòng)電壓，RC常數(shù)可以減小或者增大，并且可以根據(jù)所需值設(shè)置閾值頻率。應(yīng)該注意的是，對(duì)于低于吸合電壓的致動(dòng)電壓，可調(diào)通風(fēng)開口可以已經(jīng)完全開啟。
[0055]現(xiàn)在參照?qǐng)D2e，在一個(gè)示例中，閾值頻率“A”可以約為10 — 50Hz，并且可以移動(dòng)至作為閾值頻率“C”的約200 - 500Hzο備選地，“A”中的閾值頻率可以約為10 — 20Hz,并且可以移動(dòng)至“C”中的約200 - 300Hzο在另一示例中，閾值頻率“A”將是10 — 10Hz,并且可以改變至“C”中的500 - 2000Hz。
[0056]位置“A”中的閾值頻率也可以取決于可調(diào)通風(fēng)開口的數(shù)目以及槽口在隔膜中形成的間隙距離。位置“A”中的閾值頻率針對(duì)具有更多可調(diào)通風(fēng)開口(例如32個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口)的MEMS結(jié)構(gòu)可以高于針對(duì)具有較少可調(diào)通風(fēng)開口(例如2、4、或8個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口)的MEMS結(jié)構(gòu)。閾值頻率針對(duì)具有限定了可調(diào)通風(fēng)開口的更大槽口間隙(更大槽口寬度和/或更大槽口長度)的MEMS結(jié)構(gòu)也可以高于針對(duì)具有更小槽口間隙的MEMS結(jié)構(gòu)。
[0057]圖3a示出了致動(dòng)電壓(調(diào)諧或切換電壓)的配置，其中致動(dòng)電壓可以等同于感測(cè)偏置。MEMS結(jié)構(gòu)可以包括在背板350上的單個(gè)電極、空氣間隙340以及隔膜330。背板350的電極可以被設(shè)置為致動(dòng)電勢(shì)并且隔膜330可以被設(shè)置為接地。可調(diào)通風(fēng)開口 338可以采用低致動(dòng)電壓而關(guān)閉(OFF位置)并且采用高致動(dòng)電壓而開啟(0N位置)。低致動(dòng)電壓可以導(dǎo)致低轉(zhuǎn)角或閾值頻率和低的MEMS結(jié)構(gòu)靈敏性，并且高致動(dòng)電壓可以導(dǎo)致高轉(zhuǎn)角或閾值頻率以及高靈敏性。
[0058]圖3b示出了其中致動(dòng)電壓(調(diào)諧或切換電壓)可以獨(dú)立于感測(cè)偏置的配置。MEMS結(jié)構(gòu)可以包括結(jié)構(gòu)化的背板350 (例如具有至少兩個(gè)電極的背板)、空氣間隙340以及隔膜330。背板350的第二電極352可以被設(shè)置為致動(dòng)電勢(shì)，并且第一電極351可以被設(shè)置為感測(cè)電勢(shì)。隔膜330可以被設(shè)置為接地。兩個(gè)電極可以相互隔離。例如，背板350可以包括結(jié)構(gòu)化的電極和隔離支撐355。隔離支撐355可以面向隔膜330，或者可以背離隔膜330。根據(jù)至少一些實(shí)施例，調(diào)諧或切換電壓并不影響MEMS結(jié)構(gòu)的靈敏性。
[0059]可調(diào)通風(fēng)開口 338可以采用低致動(dòng)電壓而關(guān)閉(OFF位置)并且采用高致動(dòng)電壓而開啟(ON位置)。低致動(dòng)電壓可以導(dǎo)致低轉(zhuǎn)角或閾值頻率，并且高致動(dòng)電壓可以導(dǎo)致高轉(zhuǎn)角或閾值頻率。感測(cè)偏置可以獨(dú)立于致動(dòng)電壓，并且可以保持恒定或者獨(dú)立地減小或增大。
[0060]圖3c示出了致動(dòng)電壓(調(diào)諧或切換電壓)的配置，其中致動(dòng)電壓可以等同于感測(cè)偏置。MEMS結(jié)構(gòu)可以包括在背板350中的單個(gè)電極、空氣間隙340和隔膜330?？烧{(diào)通風(fēng)開口 338可以采用高致動(dòng)電壓而關(guān)閉(0N位置)并且可以采用低致動(dòng)電壓而開啟(OFF位置)。當(dāng)被致動(dòng)時(shí)，可調(diào)通風(fēng)開口 338的可移動(dòng)部分337可以接觸背板350，并且當(dāng)未被致動(dòng)時(shí)可以與隔膜的剩余部分共面。低致動(dòng)電壓可以導(dǎo)致高轉(zhuǎn)角或閾值頻率和MEMS結(jié)構(gòu)的低靈敏性，并且高致動(dòng)電壓可以導(dǎo)致低轉(zhuǎn)角或閾值頻率以及MEMS結(jié)構(gòu)的高靈敏性。背板350可以包括通風(fēng)開口 357，并且可調(diào)通風(fēng)開口 338的可移動(dòng)部分337可以包括通風(fēng)開口 336。在可調(diào)通風(fēng)開口 338的可移動(dòng)部分337中的通風(fēng)開口 336可以在ON (或被致動(dòng))位置關(guān)閉。當(dāng)可調(diào)通風(fēng)開口處于ON(或被致動(dòng))位置時(shí)，穿過可調(diào)通風(fēng)開口 338可以存在次要通風(fēng)路徑。
[0061]圖3d示出了致動(dòng)電壓(調(diào)諧或切換電壓)，其中致動(dòng)電壓可以獨(dú)立于感測(cè)偏置。MEMS結(jié)構(gòu)可以包括結(jié)構(gòu)化的背板350 (例如背板可以包括第一電極351和第二電極352)、空氣間隙340以及隔膜330。備選地，結(jié)構(gòu)化的背板350可以包括多于兩個(gè)電極。背板350的第二電極352可以被設(shè)置為致動(dòng)電勢(shì)，并且第一電極351可以被設(shè)置為感測(cè)電勢(shì)。隔膜330可以被設(shè)置為接地。第一電極351和第二電極352可以相互隔離。例如，背板350可以包括結(jié)構(gòu)化的電極和隔離支撐355。隔離支撐355可以面向隔膜330，或者背離隔膜330。調(diào)諧或切換電壓通常并不影響MEMS結(jié)構(gòu)的靈敏性。
[0062]可調(diào)通風(fēng)開口可以采用高致動(dòng)電壓(0N位置)而關(guān)閉并且采用低致動(dòng)電壓(OFF位置)而開啟。低致動(dòng)電壓(OFF位置)可以導(dǎo)致高轉(zhuǎn)角或閾值頻率，并且高致動(dòng)電壓(0N位置)可以導(dǎo)致低轉(zhuǎn)角或閾值頻率。感測(cè)偏置可以獨(dú)立于致動(dòng)電壓，并且可以保持恒定或者獨(dú)立地減小或增大。
[0063]背板350可以包括通風(fēng)開口 357，并且可調(diào)通風(fēng)開口 338的可移動(dòng)部分337也可以包括通風(fēng)開口 336。在可調(diào)通風(fēng)開口 338中的通風(fēng)開口 336可以在ON位置關(guān)閉。當(dāng)可調(diào)通風(fēng)開口 338開啟時(shí)，可以具有穿過背板350的通風(fēng)開口 357以及可調(diào)通風(fēng)開口 338的通風(fēng)開口 336的次要通風(fēng)路徑。當(dāng)可調(diào)通風(fēng)開口 338關(guān)閉或者處于OFF位置時(shí)，可以具有穿過背板350的通風(fēng)開口 357以及可調(diào)通風(fēng)開口 338的通風(fēng)開口 336的通風(fēng)路徑。
[0064]圖4a示出了 MEMS結(jié)構(gòu)400的剖視圖。MEMS結(jié)構(gòu)包括基板410?；?10可以包括娃或其他半導(dǎo)體材料。備選地，基板410可以包括諸如GaAs、InP、Si/Ge或SiC作為示例的化合物半導(dǎo)體。基板410可以包括單晶硅、非晶硅或多晶硅?；?10可以包括有源部件，諸如晶體管、二極管、電容器、放大器、濾波器或其他電學(xué)器件，或者集成電路。MEMS結(jié)構(gòu)400可以是獨(dú)立裝置，或者可以與IC集成在單個(gè)芯片中。
[0065]MEMS結(jié)構(gòu)400可以進(jìn)一步包括設(shè)置在基板410之上的第一絕緣層或間隔物420。絕緣層420可以包括絕緣材料,諸如二氧化娃、氮化娃或其組合。
[0066]MEMS結(jié)構(gòu)400可以進(jìn)一步包括隔膜430。隔膜430可以是圓形隔膜或方形隔膜。備選地，隔膜430可以包括其他幾何形式。隔膜430可以包括諸如多晶硅、摻雜多晶硅或金屬之類的導(dǎo)電材料。隔膜430可以設(shè)置在絕緣層420之上。隔膜430可以在靠近基板410的凸緣的區(qū)域中物理地連接至基板410。
[0067]此外，MEMS結(jié)構(gòu)400可以包括設(shè)置在隔膜430的一部分之上的第二絕緣層或間隔物440。第二絕緣層440可以包括諸如二氧化硅、氮化硅或其組合的絕緣材料。
[0068]背板450可以布置在第二絕緣層或間隔物440之上。背板450可以包括導(dǎo)電材料，諸如多晶硅、摻雜多晶硅或金屬，例如鋁。此外，背板450可以包括絕緣支撐或絕緣層區(qū)域。絕緣支撐可以布置為面向或者背離隔膜430。絕緣層材料可以是二氧化硅、氮化硅或其組合。背板450可以被穿孔。
[0069]隔膜430可以包括如上所述至少一個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口 460。可調(diào)通風(fēng)開口 460可以包括可移動(dòng)部分465。在一個(gè)示例中，可調(diào)通風(fēng)開口 460位于靠近基板410的凸緣的區(qū)域中。例如，可調(diào)通風(fēng)開口 460可以位于隔膜430的半徑的靠外的20%中，或者從中心點(diǎn)至方形或矩形的隔膜430邊緣的距離的靠外的20%中。特別地，可調(diào)通風(fēng)開口 460可以不位于隔膜430的中心區(qū)域中。例如，可調(diào)通風(fēng)開口 460可以不位于半徑或距離的靠內(nèi)的80%中?？烧{(diào)通風(fēng)開口 460可以沿著隔膜430的周緣而相互等距分布。
[0070]圖4a的示例被配置為使得可調(diào)通風(fēng)開口 460朝向背板450開啟。隔膜430和背板450可以具有如圖2a至圖2d以及圖3a至圖3d所述任何配置。背板450可以被設(shè)置為感測(cè)電壓Vbias和致動(dòng)電壓Vp (感測(cè)電壓和致動(dòng)電壓可以如上所述的那樣相同或者不同)，并且隔膜430被設(shè)置為接地，反之亦然。
[0071]圖4b的MEMS結(jié)構(gòu)400示出了類似于圖4a的結(jié)構(gòu)。然而，配置是不同的，例如可調(diào)通風(fēng)開口 460的可移動(dòng)部分465被拉向基板410。背板可以被設(shè)置為感測(cè)電壓Vsense，基板可以被設(shè)置為致動(dòng)電壓\，并且隔膜可以被設(shè)置為接地。在MEMS結(jié)構(gòu)400的該配置中，致動(dòng)電壓(調(diào)諧或切換電壓)可以獨(dú)立于感測(cè)電壓。
[0072]圖5a示出了具有在基板510的一部分之上并且在感測(cè)區(qū)域533外延伸的隔膜530的MEMS結(jié)構(gòu)500的剖視圖，而圖5b示出了其頂視圖。MEMS結(jié)構(gòu)500可以包括基板510、連接區(qū)域520、隔膜530和背板540，其包括如參照?qǐng)D4a所描述的類似材料。隔膜530可以包括感測(cè)區(qū)域533和調(diào)諧區(qū)域536。感測(cè)區(qū)域533可以位于基板510的相對(duì)凸緣之間，或者在相對(duì)的連接區(qū)域520之間。調(diào)諧區(qū)域536可以在基板510的一部分之上延伸，并且可以位于感測(cè)區(qū)域533外。感測(cè)區(qū)域533可以位于連接區(qū)域520的第一側(cè)上，并且調(diào)諧區(qū)域536可以位于連接區(qū)域520的第二側(cè)上。凹陷515(在刻蝕下)可以在調(diào)諧區(qū)域536中形成在隔膜530和基板510之間。背板540可以僅位于感測(cè)區(qū)域533上，而不位于隔膜530的調(diào)諧區(qū)域536上。背板540可以被穿孔。背板540可以被設(shè)置為偏置電壓Vbias，基板510可以被設(shè)置為調(diào)諧電壓Vp，而隔膜可以被設(shè)置為接地。在MEMS結(jié)構(gòu)500的該配置中，調(diào)諧電壓可以獨(dú)立于感測(cè)電壓。
[0073]隔膜530的調(diào)諧區(qū)域536可以包括至少一個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口 538，其在未被致動(dòng)位置(OFF位置)提供通風(fēng)路徑并且在被致動(dòng)位置(0N位置)不提供通風(fēng)路徑。未被致動(dòng)或開啟位置(OFF位置)可以是其中可調(diào)通風(fēng)開口 538可以在其靜止位置與感測(cè)區(qū)域533中的隔膜530共面的位置。被致動(dòng)或者關(guān)閉位置(0N位置)可以是其中可調(diào)通風(fēng)開口 538抵壓基板510并且通風(fēng)路徑被阻斷的位置。中間位置可以通過將可調(diào)通風(fēng)開口 538拉向基板510但是其中可調(diào)通風(fēng)開口 538并未抵壓基板510來設(shè)置。應(yīng)該注意的是感測(cè)區(qū)域533可以包括或者可以不包括可調(diào)通風(fēng)開口 538。
[0074]圖6a和圖6b示出了 MEMS結(jié)構(gòu)600的剖視圖，MEMS結(jié)構(gòu)600具有在基板610的位于感測(cè)區(qū)域633外的部分之上延伸的隔膜630。MEMS結(jié)構(gòu)600可以包括基板610、連接區(qū)域620、隔膜630以及背板640，其可以包括與參照?qǐng)D4a所描述的類似材料。隔膜630可以包括感測(cè)區(qū)域633和調(diào)諧區(qū)域636。感測(cè)區(qū)域633可以位于基板610的相對(duì)凸緣之間或者在相對(duì)連接區(qū)域620之間。調(diào)諧區(qū)域636可以在基板610的一部分之上延伸并且可以位于感測(cè)區(qū)域633外。感測(cè)區(qū)域633可以位于連接區(qū)域620的第一側(cè)上，并且調(diào)諧區(qū)域636可以位于連接區(qū)域620的第二側(cè)上。凹陷615可以在調(diào)諧區(qū)域636中形成在隔膜630與基板610之間。
[0075]背板640可以覆蓋在隔膜630的感測(cè)區(qū)域633和調(diào)諧區(qū)域636上。背板640可以在感測(cè)區(qū)域633和調(diào)諧區(qū)域中被穿孔。備選地，背板640可以在感測(cè)區(qū)域633中被穿孔，但是在調(diào)諧區(qū)域636中未被穿孔。背板640可以包括第一電極641和第二電極642。備選地，背板640可以包括多于兩個(gè)電極。第一電極641可以與第二電極642隔離。第一電極641可以設(shè)置在感測(cè)區(qū)域633中，而第二電極642可以設(shè)置在調(diào)諧區(qū)域636中。第一電極641可以被設(shè)置為偏置電壓Vsense,并且第二電極642設(shè)置為調(diào)諧電壓\。隔膜630可以被設(shè)置為接地。在MEMS結(jié)構(gòu)600的該配置中，調(diào)諧電壓可以獨(dú)立于感測(cè)電壓。
[0076]隔膜630的調(diào)諧區(qū)域636可以包括一個(gè)或多個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口 638，其可以在圖6a中在未被致動(dòng)位置(OFF位置)提供通風(fēng)路徑并且在圖6b中在被致動(dòng)位置(0N位置)不提供通風(fēng)路徑。開啟位置或未被致動(dòng)(OFF位置)可以是其中可調(diào)通風(fēng)開口 638可以在其靜止位置與感測(cè)區(qū)域633中的隔膜630共面位置。關(guān)閉位置或被致動(dòng)位置(0N位置)可以是其中可調(diào)通風(fēng)開口 638抵壓背板640并且通風(fēng)路徑被阻斷的位置。當(dāng)其未處于被致動(dòng)位置(OFF位置)時(shí)MEMS結(jié)構(gòu)600可以提供通風(fēng)路徑和高轉(zhuǎn)角頻率。當(dāng)其處于被致動(dòng)位置(0N位置)時(shí)MEMS結(jié)構(gòu)600可以提供關(guān)閉的通風(fēng)路徑和低轉(zhuǎn)角頻率。可以通過將可調(diào)通風(fēng)開口 638拉向背板640但是其中可調(diào)通風(fēng)開口 638并未抵壓背板640來設(shè)置中間位置。應(yīng)該注意的是感測(cè)區(qū)域633可以包括或者不包括可調(diào)通風(fēng)開口 638。
[0077]背板640可以包括通風(fēng)開口 639，而隔膜630可以包括在調(diào)諧區(qū)域636中的可調(diào)通風(fēng)開口 638。在一個(gè)示例中，通風(fēng)開口 639和可調(diào)通風(fēng)開口 638可以相對(duì)于彼此反向?qū)?zhǔn)。
[0078]圖7a和圖7b示出了具有在基板710的一部分之上并且在感測(cè)區(qū)域733外延伸的隔膜730的MEMS結(jié)構(gòu)700的剖視圖，而圖7c示出了其頂視圖。MEMS結(jié)構(gòu)700可以包括基板710、連接區(qū)域720、隔膜730和背板740，其可以包括參照?qǐng)D4a所描述的類似材料。背板740可以包括感測(cè)背板(例如圓形或矩形)741和背板橋梁742。
[0079]隔膜730可以包括感測(cè)區(qū)域733和調(diào)諧區(qū)域736。感測(cè)區(qū)域733可以位于基板710的相對(duì)凸緣之間或者在相對(duì)的連接區(qū)域720之間。調(diào)諧區(qū)域736可以在基板710的一部分之上延伸并且可以位于感測(cè)區(qū)域733外。感測(cè)區(qū)域733可以位于連接區(qū)域720的第一側(cè)上，而調(diào)諧區(qū)域736可以位于連接區(qū)域720的第二側(cè)上。凹陷715(在刻蝕下)可以在調(diào)諧區(qū)域736中形成在隔膜730和基板710之間。隔膜730可以包括由槽口 735形成的可調(diào)通風(fēng)開口 738。槽口 735可以形成如圖2a至圖2c所述的可移動(dòng)部分以用于可調(diào)通風(fēng)開口 738。
[0080]背板740可以覆蓋在隔膜730的感測(cè)區(qū)域733和調(diào)諧區(qū)域736上。例如，感測(cè)背板741 (第一電極)可以覆蓋在感測(cè)區(qū)域733上，而背板橋梁742 (第二電極)可以覆蓋在調(diào)諧區(qū)域736上。備選地，背板740可以包括多于兩個(gè)電極。第一電極741可以與第二電極742隔離。第一電極741可以被設(shè)置為偏置電壓Vsense,而第二電極742可以被設(shè)置為調(diào)諧電壓Vp。隔膜730可以被設(shè)置為接地。在MEMS結(jié)構(gòu)700的該配置中，調(diào)諧電壓可以獨(dú)立于感測(cè)電壓。背板740可以在感測(cè)區(qū)域733和調(diào)諧區(qū)域736中被穿孔。備選地，背板740可以在感測(cè)區(qū)域733中被穿孔而在調(diào)諧區(qū)域736中未被穿孔。背板橋梁742可以包括通風(fēng)開口 749。
[0081]隔膜730的調(diào)諧區(qū)域736可以包括一個(gè)或多個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口 738，其可以在圖7b中在被致動(dòng)位置(0N位置)提供通風(fēng)路徑而在圖7a中在未被致動(dòng)位置(OFF位置)可以提供較小的通風(fēng)路徑。關(guān)閉或者未被致動(dòng)位置(OFF位置)可以是其中可調(diào)通風(fēng)開口 738在其靜止位置與感測(cè)區(qū)域733中的隔膜730共面的位置。開啟或者被致動(dòng)位置(0N位置)可以是其中可調(diào)通風(fēng)開口 738抵壓背板740并且通風(fēng)路徑開啟的位置。當(dāng)其處于被致動(dòng)位置(0N位置)時(shí)MEMS結(jié)構(gòu)700可以提供通風(fēng)路徑和高轉(zhuǎn)角頻率。當(dāng)其處于未被致動(dòng)位置(OFF位置)時(shí)MEMS結(jié)構(gòu)700可以提供關(guān)閉的通風(fēng)路徑和低轉(zhuǎn)角頻率?？梢酝ㄟ^將可調(diào)通風(fēng)開口 738拉向背板740但是其中可調(diào)通風(fēng)開口 738并未抵壓背板740來設(shè)置中間位置。應(yīng)該注意的是感測(cè)區(qū)域733可以包括或者不包括可調(diào)通風(fēng)開口 738。
[0082]圖8a示出了操作MEMS結(jié)構(gòu)的示例。在第一步驟810處，可以通過相對(duì)于背板移動(dòng)隔膜來感測(cè)聲學(xué)信號(hào)?？烧{(diào)通風(fēng)開口可以在關(guān)閉位置。在下一個(gè)步驟812處，可以檢測(cè)高能信號(hào)。在步驟814處，可以將可調(diào)通風(fēng)開口從關(guān)閉位置移動(dòng)至開啟位置。開啟位置可以是完全開啟位置或者部分開啟位置。
[0083]圖Sb示出了操作MEMS結(jié)構(gòu)的示例。在第一步驟820中，可以通過相對(duì)于背板移動(dòng)隔膜來感測(cè)聲學(xué)信號(hào)?？烧{(diào)通風(fēng)開口可以在被致動(dòng)的(ON)關(guān)閉位置。在下一個(gè)步驟822中，可以檢測(cè)高能信號(hào)。在步驟824中，可以將可調(diào)通風(fēng)開口從被致動(dòng)的(ON)關(guān)閉位置移動(dòng)至未被致動(dòng)的(OFF)開啟位置。開啟位置可以是完全開啟位置或者部分開啟位置。
[0084]圖8c示出了操作MEMS結(jié)構(gòu)的示例。在第一步驟830中，MEMS結(jié)構(gòu)可以在第一應(yīng)用設(shè)置中，從而通過相對(duì)于背板移動(dòng)隔膜來感測(cè)聲學(xué)信號(hào)?？烧{(diào)通風(fēng)開口可以在關(guān)閉位置。在第二步驟832中，MEMS結(jié)構(gòu)可以在第二應(yīng)用設(shè)置中，從而通過相對(duì)于背板移動(dòng)隔膜來感測(cè)聲學(xué)信號(hào)。可調(diào)通風(fēng)開口可以從關(guān)閉位置移動(dòng)至開啟位置。開啟位置可以是完全開啟位置或者部分開啟位置。
[0085]圖8d示出了操作MEMS結(jié)構(gòu)的示例。在第一步驟840中，MEMS結(jié)構(gòu)可以在第一應(yīng)用設(shè)置中，從而通過相對(duì)于背板移動(dòng)隔膜來感測(cè)聲學(xué)信號(hào)?？烧{(diào)通風(fēng)開口可以在開啟位置。在第二步驟842中，MEMS結(jié)構(gòu)可以在第二應(yīng)用設(shè)置中，從而通過相對(duì)于背板移動(dòng)隔膜來感測(cè)聲學(xué)信號(hào)?？烧{(diào)通風(fēng)開口可以從開啟位置移動(dòng)至關(guān)閉位置。關(guān)閉位置可以是完全關(guān)閉位置或者部分關(guān)閉位置。
[0086]另一示例涉及一種無源地被致動(dòng)的可調(diào)通風(fēng)開口?？烧{(diào)通風(fēng)開口可以是無源的，因?yàn)槠洳⒉唤邮杖魏慰刂戚斎??？梢杂勺饔迷谄渖系膲毫Σ顏頇C(jī)械地致動(dòng)可調(diào)通風(fēng)開口。
[0087]圖9a和圖9b示出了具有在隔膜上的無源地被致動(dòng)的可調(diào)通風(fēng)開口的MEMS結(jié)構(gòu)900。圖9a示出了 MEMS結(jié)構(gòu)900的剖視圖，其包括隔膜901、背板902和通風(fēng)開口 903。背板902可以被穿孔有背板穿孔912。背板902和隔膜901可以分隔開間隙距離904。間隙距離可以范圍從0.5 μ m至5 μ m。在一個(gè)示例中，間隙距離約為2 μ m。
[0088]在該示例中，通風(fēng)開口 903可以位于隔膜901中。如以下所述，其他位置也是可能的。開口 903由被配置為當(dāng)由力或者壓力差作用時(shí)偏轉(zhuǎn)的柔性結(jié)構(gòu)913形成。作為MEMS麥克風(fēng)的典型，隔膜901可以將由壓力A表征的第一空間905與由壓力B表征的第二空間906分隔開。
[0089]在MEMS麥克風(fēng)的典型操作中，壓力A和壓力B之間的差值引起隔膜偏轉(zhuǎn)?？梢詮目缈梢杂米麟娙萜鳂O板的隔膜901和背板902的改變電壓感測(cè)偏轉(zhuǎn)。在示例中，空間905和906中壓力A和B之間差值可以引起柔性結(jié)構(gòu)913機(jī)械地致動(dòng)。無需來自控制機(jī)制的輸入。柔性結(jié)構(gòu)913可以由機(jī)械剛度表征，機(jī)械剛度可以確定何種壓力差將引起變化的致動(dòng)水平。
[0090]柔性結(jié)構(gòu)913的示例可以具有不同的機(jī)械幾何形狀、長度、寬度、厚度或者材料，均被裁切以選擇機(jī)械剛度的值。此外，通風(fēng)開口 903的幾何形狀(包括柔性結(jié)構(gòu)913的長度和寬度)可以強(qiáng)烈地影響流過開口的流體的量。流過開口的流體的量可以影響可以多快地減小空間905和906之間的壓力差。
[0091]圖9b示出了 MEMS結(jié)構(gòu)900的示例的頂視圖，其中可調(diào)通風(fēng)開口 903位于背板窗口 922之下(或之上)。背板窗口 922位于背板902的外邊緣附近，類似于圖1a和圖1b所示的示例。
[0092]相對(duì)于具有無源地被致動(dòng)的可調(diào)通風(fēng)開口的MEMS結(jié)構(gòu)的示例，可以解決至少兩個(gè)特定類型問題。這些問題是涉及低頻噪聲的問題，以及涉及破壞性高壓力事件的問題。固定的通風(fēng)開口可以防止對(duì)于隔膜的損害，但是可以通過限制帶寬而降低麥克風(fēng)的靈敏度。無源可調(diào)通風(fēng)開口可以提供更高的帶寬以及對(duì)于破壞性高壓力事件的保護(hù)。無源可調(diào)通風(fēng)開口相對(duì)于這兩類問題的行為可以在三種情形中進(jìn)行描述。
[0093]情形I關(guān)于中等壓力或低壓力的低頻信號(hào)(例如上至約120dB SPL)。如前所述，具有等效時(shí)間常數(shù)的通風(fēng)槽口可以用作具有轉(zhuǎn)角頻率的高通濾波器。對(duì)于情形1，非可調(diào)通風(fēng)槽口可以提供在低頻信號(hào)之上的轉(zhuǎn)角頻率。采用無源可調(diào)通風(fēng)開口，情形I中信號(hào)的相對(duì)低壓力將通常不會(huì)引起通風(fēng)開口開啟。再次參照?qǐng)D9a，在空間905和空間906之間的壓力差幾乎沒有減小?？梢圆捎萌珟拋砀袦y(cè)低頻信號(hào)。
[0094]情形2關(guān)于低頻噪聲。通常在低頻下相對(duì)較高壓力信號(hào)(例如具有在約10Hz以下的頻率的在約120和140dB SPL之間的噪聲)可以在典型情形下遇到。這種類型的噪聲的示例將是當(dāng)駕駛敞篷汽車時(shí)的風(fēng)聲噪音或者當(dāng)路過立體音響系統(tǒng)時(shí)的低頻音樂。然而，在這些情形下可能期望由MEMS麥克風(fēng)同時(shí)檢測(cè)更高頻率信號(hào)(例如正常語音)。在該情形下，無源可調(diào)通風(fēng)開口可以由低頻高壓力噪聲自調(diào)整。在空間905與906之間的高壓力差可以引起通風(fēng)開口開啟并且減小壓力差。更高頻率的更低壓力信號(hào)可以仍然激勵(lì)隔膜并且允許由MEMS麥克風(fēng)采用減小的信噪比來感測(cè)信號(hào)。
[0095]情形3關(guān)于極端過壓破壞性信號(hào)。這是當(dāng)麥克風(fēng)掉落或者至隔膜的路徑受到機(jī)械沖擊而引起大的壓力流量到達(dá)并且沖擊隔膜時(shí)(例如當(dāng)人手指觸碰麥克風(fēng)輸入時(shí))的情形。這些極端信號(hào)可以通過引起隔膜破裂或斷裂而引起麥克風(fēng)失效。固定的通風(fēng)孔可以用于保護(hù)麥克風(fēng)免受極端過壓。然而，孔越大(并且因此更好保護(hù)防范更大沖擊)，由通風(fēng)孔引起的高通濾波器的轉(zhuǎn)角頻率越高。如此方式，在減小帶寬的代價(jià)下可以獲得更好的保護(hù)。
[0096]對(duì)于無源可調(diào)通風(fēng)開口，情形3的極端過壓事件可以弓I起通風(fēng)開口從其自身壓力差而自致動(dòng)并且開啟以減小空間905和空間906之間的壓力差。如在情形I中所見，開口對(duì)于正常壓力信號(hào)不致動(dòng)。因此可以保護(hù)麥克風(fēng)免受極端過壓事件的損傷，但是可以維持感測(cè)低頻信號(hào)所需的大帶寬。無源可調(diào)通風(fēng)開口可以不采用任何控制機(jī)制而提供對(duì)情形I至3中所見的問題的解決方案。
[0097]無源通風(fēng)開口(或多個(gè)開口)可以僅是設(shè)置在隔膜中的開口。備選地，也可以包括固定開口(例如小孔)。在另一備選例中，可以包括被致動(dòng)的開口與無源開口組合。例如，被致動(dòng)的開口可以用于調(diào)諧頻率轉(zhuǎn)角，而無源開口設(shè)計(jì)用以防止損傷(例如情形3)。也應(yīng)該理解的是所有三種類型可以用于相同裝置中。
[0098]圖1Oa示出了 MEMS結(jié)構(gòu)或MEMS裝置的示例的機(jī)械響應(yīng)。圖1Oa示出了隨著跨通風(fēng)開口的壓力差增大，轉(zhuǎn)角頻率1001隨無源可調(diào)通風(fēng)開口的末端偏轉(zhuǎn)1002的變化。轉(zhuǎn)角頻率變化之前在圖2e中已經(jīng)描述。
[0099]圖1Ob示出了包括懸臂1011的無源可調(diào)通風(fēng)開口 1010的示例。在由具有壓力A的空間1012與具有壓力B的空間1013之間壓力差引起的偏轉(zhuǎn)中示出了懸臂1011。在圖1Ob的具體示例中，懸臂1011的長度可以是70 μ m并且懸臂1011的寬度可以是20 μ m。在其他示例中，懸臂1011的長度可以范圍從10至500 μ m,并且懸臂1011的寬度可以范圍從5至100 μ m。在另一示例中，每個(gè)通風(fēng)開口的懸臂數(shù)目也可以范圍從I至許多。
[0100]圖1la至圖1lf示出了可調(diào)通風(fēng)開口的各種示例。圖1la示出了包括方形柔性結(jié)構(gòu)1101的可調(diào)通風(fēng)開口 1110的示例。柔性結(jié)構(gòu)1101可以包括長度1102、寬度1103以及開口間隙1104。在各個(gè)示例中，長度與寬度的比例可以范圍從約1:1至約10:1。開口間隙1104可以通常在約0.5和5μπι之間。
[0101]圖1lb示出了在開口間隙1104的端部處具有小開口 1125的可調(diào)通風(fēng)開口 1120的示例。在柔性結(jié)構(gòu)1101的角部處的這些小開口 1125可以用作固定通風(fēng)孔或者可以被配置用于影響柔性結(jié)構(gòu)1101的機(jī)械剛度。在示例中，小開口 1125也可以意味著減小開槽應(yīng)力。
[0102]圖1lc示出了具有圓拱形柔性結(jié)構(gòu)1101以及將翼片1101與隔膜的剩余部分分隔開的開口間隙1104的可調(diào)通風(fēng)開口 1130的示例。柔性結(jié)構(gòu)1101的形狀可以影響經(jīng)過開口的空氣流體動(dòng)力學(xué)。形狀可以改變?cè)谌嵝越Y(jié)構(gòu)(小位移)1101的初始開口中以及柔性結(jié)構(gòu)1101(大位移)的較大開口中的流速。因此形狀可以直接影響可以多快地產(chǎn)生壓力差減小。除了圓形或方形形狀之外，可以使用任何其他合理的結(jié)構(gòu)(例如三角形、鋸齒形或其他多邊形)。
[0103]圖1ld示出了在開口間隙1104的端部處具有彎曲的開口 1145的可調(diào)通風(fēng)開口的示例。彎曲的開口可以用于從懸臂基部釋放開槽應(yīng)力的目的。
[0104]圖lie示出了具有包括蜿蜒的開口間隙1104的纏繞柔性結(jié)構(gòu)1101的可調(diào)通風(fēng)開口 1150的示例。該結(jié)構(gòu)可以提供增大的空氣流而同時(shí)維持柔性結(jié)構(gòu)1101的更高機(jī)械剛度。
[0105]圖1lf示出了可調(diào)通風(fēng)開口的示例，其中具有單獨(dú)的開口間隙1104的兩個(gè)柔性結(jié)構(gòu)1101彼此相鄰布置?？梢园~外的槽口 1105以增大通風(fēng)并且增加結(jié)構(gòu)柔性。槽口1105可以減小可調(diào)通風(fēng)開口 1160的剛度并且可以允許整個(gè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步位移。結(jié)構(gòu)1101可以具有不同尺寸或相同尺寸的開口間隙1104。結(jié)構(gòu)1101可以具有相同或不同寬度1103或長度1102。可調(diào)通風(fēng)開口 1160可以包括整個(gè)隔膜或者開口可以包括更大隔膜的小部分。可以選擇參數(shù)以便于改進(jìn)可調(diào)通風(fēng)開口和麥克風(fēng)的功能。
[0106]在圖1la至圖1lf中的示例意在示出可以在包括各種幾何形狀和尺寸的許多示例中制造可調(diào)通風(fēng)開口。這些各種示例的一個(gè)或多個(gè)可以一起使用。此外應(yīng)該注意的是可以在這些結(jié)構(gòu)中使用任何材料。在各種示例中，可調(diào)通風(fēng)開口可以包括波紋曲面和/或防粘機(jī)構(gòu)，諸如凸塊和/或涂層。
[0107]在其他示例中，可調(diào)通風(fēng)開口可以包括比其中可調(diào)通風(fēng)開口是其一部分的結(jié)構(gòu)更薄或更厚的材料。為了增大(通過更厚的機(jī)械結(jié)構(gòu))或者減小(通過更薄的機(jī)械結(jié)構(gòu))可調(diào)通風(fēng)開口的機(jī)械剛度，可以改變?nèi)嵝越Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)厚度。在隔膜上包括可調(diào)通風(fēng)開口的示例中，可以使用通常用于制造MEMS或微電子器件的技術(shù)來微制作該結(jié)構(gòu)。在制造工藝期間，可以選擇性刻蝕(例如通過使用光刻膠以保護(hù)其他區(qū)域)柔性結(jié)構(gòu)以制造更薄的機(jī)械結(jié)構(gòu)。備選地，柔性結(jié)構(gòu)可以具有沉積在其上的額外材料或者隔膜的圍繞結(jié)構(gòu)材料可以被刻蝕多于柔性結(jié)構(gòu)自身。在任何這些示例中，可以有效地改變?nèi)嵝越Y(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)層厚度以產(chǎn)生不同的機(jī)械剛度值以及改進(jìn)的可調(diào)通風(fēng)開口性能。
[0108]示例可以包括多個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口。包括多于一個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口可以是有意義的，因?yàn)楦咄V波器的轉(zhuǎn)角頻率可以隨著可調(diào)通風(fēng)開口的數(shù)目線性縮放。此外，包括多個(gè)通風(fēng)孔可以減小故障(例如由阻塞單個(gè)通風(fēng)孔的灰塵引起)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0109]圖12和圖13a至圖13d示出了具有無源可調(diào)通風(fēng)開口的不同配置的各個(gè)示例。再次，可以組合這些各個(gè)示例的特征。
[0110]圖12示出了在裝置殼體中已封裝的MEMS麥克風(fēng)1200的示例。裝置殼體可以包括支撐結(jié)構(gòu)1202和蓋體結(jié)構(gòu)1203。支撐結(jié)構(gòu)1202例如可以由諸如印刷電路板的疊層形成。支撐結(jié)構(gòu)1202可以包括在內(nèi)表面上的電接觸以連接至殼體內(nèi)的部件，例如MEMS1201和ASIC(專用集成電路)1204。這些接觸可以被路由經(jīng)過支撐結(jié)構(gòu)1202以從外部進(jìn)行訪問。
[0111]蓋體1203可以用于包圍裝置1200的部件。在所示示例中，蓋體1203可以在背板1221之上留下空氣空間。該空氣間隙由于背板1221中孔而可以與在隔膜1211正上方的空間處于相同壓力，該空氣間隙可以提供根據(jù)其確定壓力差的壓力之一。蓋體1203可以由金屬、塑料或?qū)盈B材料、以及適用于蓋體結(jié)構(gòu)的任何其他材料制成。
[0112]MEMS結(jié)構(gòu)1201可以附接至支撐結(jié)構(gòu)1202。如上所述，MEMS結(jié)構(gòu)可以包括隔膜1211和背板1221。聲音端口 1207可以提供用于壓力波(例如聲音信號(hào))穿過支撐結(jié)構(gòu)1202到達(dá)隔膜1211的路徑。
[0113]感測(cè)電子模塊1204也可以附接至支撐結(jié)構(gòu)1202。感測(cè)電子模塊1204可以連接至MEMS結(jié)構(gòu)1201。感測(cè)電子模塊1204可以被配置用于感測(cè)跨隔膜1211和背板1221的變化電壓。入射在隔膜上的聲音信號(hào)可以引起隔膜偏轉(zhuǎn)。可以通過跨兩個(gè)元件的變化電壓來反映將隔膜1211和背板1221分隔開的間隙中所產(chǎn)生的改變。感測(cè)電子模塊1204可以處理該變化電壓信號(hào)以提供包含入射音波的音頻信息的輸出信號(hào)。
[0114]在圖12的具體示例中，隔膜1211可以包括可調(diào)通風(fēng)開口 1208。隔膜1211可以將具有壓力A的空間1205與具有壓力B的空間1206分隔開。在一個(gè)示例中可調(diào)通風(fēng)開口1208可以包括懸臂。由于空間1205與1206之間A與B的大壓力差，可以機(jī)械地致動(dòng)可調(diào)通風(fēng)開口 1208以偏轉(zhuǎn)，反之亦然。對(duì)于MEMS結(jié)構(gòu)1201的感測(cè)范圍內(nèi)的壓力信號(hào)，可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以非常小地偏轉(zhuǎn)或者不偏轉(zhuǎn)。
[0115]在各個(gè)示例中，MEMS結(jié)構(gòu)1201可以包括基板。在各個(gè)示例中，基板可以是支撐結(jié)構(gòu)1202或者單獨(dú)的基板。在其他示例中，支撐結(jié)構(gòu)可以是印刷電路板(PCB)或者作為裝置殼體一部分的塑料或?qū)盈B結(jié)構(gòu)。
[0116]在另外其他示例中，聲音端口 1207可以提供對(duì)與背板1221相對(duì)側(cè)空間1205中隔膜1211的訪問，或者聲音端口 1207可以提供對(duì)在與背板1221相同側(cè)上空間1206中隔膜1211的訪問(例如穿過蓋體結(jié)構(gòu)1203)。在該具體示例中，空間1205可以被密封，并且將不存在支撐結(jié)構(gòu)1202中的聲音端口 1207。
[0117]迄今所述示例包括在隔膜中的可調(diào)通風(fēng)開口。這僅僅是一個(gè)可能位置。如參照?qǐng)D13a至圖13d所述，通風(fēng)開口可以位于裝置的其他部分中。
[0118]圖13a示出了其中可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以并入到支撐結(jié)構(gòu)1202中的示例。在該情形中，可調(diào)通風(fēng)開口 1208將通過空間1205和空間1206之間壓力差進(jìn)行致動(dòng)。盡管MEMS結(jié)構(gòu)1201中的隔膜1211可能并未提供任何通風(fēng)開口，但是支撐結(jié)構(gòu)1202中的可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以提供解決之前所述三種情形的問題所需的壓力減小。作為支撐結(jié)構(gòu)1202的一部分，如果需要的話，有可能使得可調(diào)通風(fēng)開口 1208大于如果其作為隔膜1211的一部分的情形?？椎某叽缈梢苑秶鷱?.1至1mm，并且截面形狀(例如圓形、矩形、方形)可以改變。
[0119]圖13b示出了裝置殼體1200的示例，其中可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以并入到蓋體結(jié)構(gòu)1203中。類似于圖13a，可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以提供在空間1205和空間1206之間壓力差的減小。位于蓋體結(jié)構(gòu)1203中的可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以為許多尺寸和配置。在蓋體1203中定位開口 1208可以提供易于在裝置殼體1200頂部處訪問的優(yōu)點(diǎn)。
[0120]圖13c示出了穿過MEMS結(jié)構(gòu)1201的截面的示例。MEMS結(jié)構(gòu)1201可以包括背板1221、隔膜1211、間隔層1209、以及支撐結(jié)構(gòu)1202。在示例中，可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以并入在背板1221上。背板1221也可以包括背板穿孔1210。隔膜1211可以將具有壓力A的空間1205與具有壓力B的空間1206分隔開?？烧{(diào)通風(fēng)開口 1208可以針對(duì)從空間1205中的壓力A到空間1206中的壓力B的壓力差而提供通道，以便如果壓力差大則減小壓力差。無源可調(diào)通風(fēng)開口 1208的行為可以通過之前解釋說明的三個(gè)情形來描述。在典型的感測(cè)中，無源可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以保持關(guān)閉。間隔層1209可以包括任何材料。在一些示例中，間隔層1209可以是硅、氧化物、聚合物或一些合成物。在示例中，支撐結(jié)構(gòu)1202可以包括基板。在另一示例中，支撐結(jié)構(gòu)1202可以包括印刷電路板(PCB)。在又一示例中，支撐結(jié)構(gòu)1202可以包括塑料或?qū)盈B材料。
[0121]圖13d示出了包括殼體1230的示例。殼體1230可以包括裝置殼體1200、聲音端口 1207、壓力旁路端口 1237以及可調(diào)通風(fēng)開口 1238。裝置殼體可以包括MEMS結(jié)構(gòu)1201、支撐結(jié)構(gòu)1202、蓋體結(jié)構(gòu)1203以及感測(cè)電子模塊1204。MEMS結(jié)構(gòu)1201可以包括背板1221和隔膜1211。隔膜可以將具有壓力A的空間1205與具有壓力B的空間1206分隔開?？烧{(diào)通風(fēng)開口 1238可以將空間1205與具有壓力C的空間1236分隔開。壓力旁路端口 1237與可調(diào)通風(fēng)開口 1238的組合可以為進(jìn)入空間1205中的聲音端口 1207的信號(hào)提供通路，使得在空間1205中的壓力A與空間1206中的壓力B或者空間1236中的壓力C之間的大壓力差被減小至空間1236中。該示例證明了無需向裝置或MEMS結(jié)構(gòu)中并入可調(diào)通風(fēng)開口，而是可以有效地用作殼體的一部分。
[0122]圖14a和圖14b示出了包括MEMS結(jié)構(gòu)1400的備選示例。圖14a示出了包括由圍繞周緣的彈簧所支撐的隔膜1401的結(jié)構(gòu)1400的頂視圖。彈簧可以由隔膜1401構(gòu)成，其中從選定部分移除了槽口 1402。如所示，懸臂可以由彈簧形狀的間隙所包圍，以使得間隙的至少兩個(gè)部分與懸臂的區(qū)域(在該情形中，每側(cè))相鄰。盡管槽口示出為由方形角部相連，但是這些角部可以備選地為圓形。
[0123]圖14b示出了當(dāng)通風(fēng)孔處于開啟位置時(shí)從圖14a的截面14b截取的剖視圖。隔膜1401可以將具有壓力A的空間1406與具有壓力B的空間1407分隔開。槽口 1402的寬度可以由開口間隙1404給定。隔膜1401可以附接至基板1405。在圖14b中，在大位移中示出隔膜，其中空間1406中的壓力A可以遠(yuǎn)大于空間1407中的壓力B。在高壓力差的該情形下，隔膜1401可以比隔膜厚度進(jìn)一步偏轉(zhuǎn)，從而提供了大大增強(qiáng)的通風(fēng)。
[0124]圖12、圖13a至圖13d以及圖14a至圖14b采用醒目的表達(dá)意圖展示了大量示例，其中可調(diào)通風(fēng)開口可以并入到MEMS結(jié)構(gòu)、裝置殼體、封裝、基板的任何部分中，或者整個(gè)系統(tǒng)的任何部分中。在這些示例中，可調(diào)通風(fēng)開口可以將與隔膜接觸的第一空間和通常與隔膜的相對(duì)側(cè)接觸的第二空間分隔開。然而第二空間并非必需與隔膜的相對(duì)側(cè)接觸。
[0125]圖15示出了根據(jù)實(shí)施例的裝置1500的截面的示意性透視圖。裝置1500可以包括殼體支撐結(jié)構(gòu)1502和MEMS結(jié)構(gòu)1201。MEMS結(jié)構(gòu)1201可以包括機(jī)械地連接至殼體支撐結(jié)構(gòu)1502的基板1510。MEMS結(jié)構(gòu)1201可以以間接方式(例如經(jīng)由插入的元件或?qū)?機(jī)械地連接至殼體支撐結(jié)構(gòu)1502。MEMS結(jié)構(gòu)1201可以進(jìn)一步包括隔膜1211，隔膜1211經(jīng)由插入元件和/或材料層以直接方式或以間接方式機(jī)械地連接至基板1510。隔膜1211可以將接觸隔膜1211的第一側(cè)的第一空間1205與接觸隔膜1211的相對(duì)的第二側(cè)的第二空間1206分隔開。裝置1500可以進(jìn)一步包括在隔膜的第一側(cè)處聲學(xué)地耦合至隔膜1211的聲音端口 1207，聲音端口 1207形成在殼體支撐結(jié)構(gòu)1502和基板1510中。裝置1500也可以包括通風(fēng)路徑1537、1538，通風(fēng)路徑1537、1538穿過殼體支撐結(jié)構(gòu)1502從聲音端口 1207延伸至第二空間1206。
[0126]在麥克風(fēng)系統(tǒng)中，可能需要保護(hù)隔膜免受可以在由例如跌落造成的突然沖擊事件中引起的過壓。非常穩(wěn)健的隔膜相對(duì)于靈敏性和可制造性而言可以并非是最佳的。作為備選例，可以構(gòu)思通過隔膜中的翼片或者通過作為示例的應(yīng)用中的結(jié)構(gòu)性保護(hù)手段進(jìn)行通風(fēng)。結(jié)構(gòu)性保護(hù)手段可以是在聲音端口中引入墊片和阻尼材料。根據(jù)圖15以及可能后續(xù)附圖中的至少一個(gè)的實(shí)施例，可以提出可以在底部端口麥克風(fēng)的殼體中構(gòu)造通風(fēng)。通風(fēng)路徑可以限定在殼體的基部PCB板中從聲音端口(前端區(qū)域或“第一空間”)指向內(nèi)腔(背腔或“第二空間”)?？梢云谕撏L(fēng)路徑僅在過壓的事件中開啟。最后，閥元件可以被引入到通風(fēng)路徑中。該閥或者閥元件可以包括例如橡膠片、聚合物膜、一片柔性基板等，以使其可以在超過例如200Pa的壓力下開啟。閥元件可以是柔性的，以便如果正常聲學(xué)壓力進(jìn)入換能器則處于靜止位置。換言之，可以從聲音端口至背側(cè)區(qū)域提供閥控通風(fēng)路徑。
[0127]通常，可以相對(duì)容易并且以低成本在殼體支撐結(jié)構(gòu)1502中制造通風(fēng)路徑1537、1538。因?yàn)橥L(fēng)路徑連接聲音端口 1207與第二空間1206，第二空間1206在相對(duì)側(cè)處接觸隔膜1211，所以在聲音端口 1207內(nèi)的過壓可以直接排放至所述第二空間中，以使得聲音端口 1207內(nèi)的過壓不僅可以減小(如例如根據(jù)圖13d的實(shí)施例的情形)，而且同時(shí)第二空間1206內(nèi)的壓力可以增大。結(jié)果，可以通常更好地和/或更快地保護(hù)隔膜1211以防范在聲音端口 1207處突然發(fā)生過壓事件。在聲音端口 1207處的過壓事件已經(jīng)結(jié)束之后，過壓通?？梢员３衷诘诙臻g1206中，其可以通過被配置用于提供靜態(tài)壓力平衡的通風(fēng)孔140(圖1b)而緩慢地排放至聲音端口 1207。在備選例中，靜態(tài)壓力平衡可以通過通風(fēng)路徑1537、1538、1637、1737發(fā)生。在通風(fēng)路徑是閥控通風(fēng)路徑的情形下，可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以允許少量空氣從第二空間1208流向聲音端口 1207。
[0128]裝置1500可以進(jìn)一步包括被配置用于減小聲音端口 1207與第二空間1206之間壓力差的可調(diào)通風(fēng)開口 1208，其中可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以根據(jù)第一空間1205與第二空間1206之間壓力差的變化而無源地被致動(dòng)。
[0129]可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以包括附接至殼體支撐結(jié)構(gòu)1502的表面的回彈性翼片，所述表面接觸第二空間1206。
[0130]可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以包括橡膠片、聚合物膜、柔性基板材料片以及回彈性金屬片的至少一個(gè)。此外，或者在備選例中，可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以包括懸臂。
[0131]通風(fēng)路徑1537、1538可以是閥控通風(fēng)路徑，其被配置為響應(yīng)于在聲音端口 1207處相對(duì)于第二空間1206的的過壓而開啟，并且另外假設(shè)處于關(guān)閉的靜止位置。
[0132]對(duì)于如圖15所示實(shí)施例，殼體支撐結(jié)構(gòu)1502可以包括三個(gè)層1532、1534和1536。通風(fēng)路徑1537、1538可以包括在中間層1534中的細(xì)長切塊1537，其可以從聲音端口 1207橫向地延伸至并未位于基板1510下方的橫向位置。通風(fēng)路徑可以進(jìn)一步包括在所述橫向位置處在殼體支撐結(jié)構(gòu)1502的上層1532中的孔1538?？?538可以臨時(shí)地由可調(diào)通風(fēng)開口 1208關(guān)閉。當(dāng)可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以臨時(shí)開啟時(shí)(例如由于相對(duì)于第二空間1206的在聲音端口 1207中的過壓)，孔1538可以向第二空間1206開啟。
[0133]可以通過形成在殼體支撐結(jié)構(gòu)1502的底表面處的接觸焊盤1592、1594、1596來電連接ASIC1204和/或MEMS結(jié)構(gòu)。也可以提供穿過殼體支撐結(jié)構(gòu)1502的電連接1593。此夕卜，ASIC1204可以由鍵合線或者類似電連接而電連接至MEMS結(jié)構(gòu)1201。
[0134]殼體支撐結(jié)構(gòu)1502可以包括至少兩個(gè)層。其至少第一層被構(gòu)造為橫向地限定通風(fēng)路徑，并且其至少第二層在相對(duì)于至少兩個(gè)層的平面延伸的法線方向上限制通風(fēng)路徑。
[0135]圖16和圖17示出了根據(jù)其他實(shí)施例的截面的透視圖。根據(jù)如圖16所示實(shí)施例的裝置1600可以包括具有兩個(gè)層1532和1534的殼體支撐結(jié)構(gòu)1602。通風(fēng)路徑可以被形成為在上層1532中的細(xì)長切塊1637。細(xì)長切塊1637可以由MEMS結(jié)構(gòu)1201的基板1510部分地覆蓋?？烧{(diào)通風(fēng)開口 1208可以與基板1510相鄰。
[0136]根據(jù)圖17，殼體支撐結(jié)構(gòu)1702可以包括單個(gè)層并且通風(fēng)路徑可以由殼體支撐結(jié)構(gòu)1702的單個(gè)層中的凹陷1737形成。凹陷1737可以由MEMS結(jié)構(gòu)1201的基板1510部分地覆蓋。
[0137]殼體支撐結(jié)構(gòu)1502、1602、1702可以包括沿橫向方向從聲音端口 1207延伸至基板1510的覆蓋區(qū)外的位置的凹陷和通道中的至少一個(gè)，其中凹陷或通道可以向殼體支撐結(jié)構(gòu)1502、1602、1702的表面開啟，所述表面接觸第二空間1206。
[0138]圖18示出了根據(jù)另一實(shí)施例的截面的示意性透視圖。根據(jù)圖18實(shí)施例的裝置1800可以包括殼體支撐結(jié)構(gòu)1802。聲音端口 1207可以由殼體支撐結(jié)構(gòu)1802中的第一開口形成，并且可以在基板1510內(nèi)繼續(xù)直至其與第一空間1205重合?？梢杂蓺んw支撐結(jié)構(gòu)1802中的第二開口形成通風(fēng)路徑1837，第二開口 1837與第一開口 1207相鄰。第一開口1207和第二開口 1837均可以在支撐結(jié)構(gòu)的第一表面與支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)的第二表面之間延伸。第一表面可以對(duì)應(yīng)于殼體支撐結(jié)構(gòu)1802的平面表面，該平面表面在圖18中示出為與應(yīng)用層結(jié)構(gòu)1830接觸的下表面。殼體支撐結(jié)構(gòu)1802的第二表面可以是大部分與第二空間1206相鄰的表面，除了由基板1510或ASIC1204或者安裝至所述第二表面的可能其他部件所覆蓋的部分之外。
[0139]可以發(fā)生在聲音端口 1207處的過壓可以經(jīng)由通風(fēng)路徑1837有效地排放。過壓可以首先沿著殼體支撐結(jié)構(gòu)1802的底表面的一部分流動(dòng)，所述部分在第二開口 1207與可以是通風(fēng)路徑的一部分的開口 1837之間延伸。隨后過壓可以沿著開口 1837流動(dòng)，可以開啟可調(diào)通風(fēng)開口(翼片)1208并且可以釋放至第二空間1206中。如根據(jù)圖15至圖17的實(shí)施例，圖18中的通風(fēng)路徑可以穿過殼體支撐結(jié)構(gòu)1802并且可以從聲音端口 1207延伸至第二空間1206。
[0140]聲音端口 1207和通風(fēng)路徑1837均可以從殼體支撐結(jié)構(gòu)1802的第一表面內(nèi)的公共表面區(qū)域1889延伸，公共表面區(qū)域1889可以對(duì)應(yīng)于形成在應(yīng)用層結(jié)構(gòu)1830內(nèi)的聲音孔1882。應(yīng)用層結(jié)構(gòu)1830可以例如是移動(dòng)電話的印刷電路板(PCB)，或者殼體，或者PCB加上移動(dòng)電話、智能手機(jī)、平板電腦、數(shù)碼相機(jī)或其他電子裝置的殼體。可以通常向例如作為供應(yīng)商部分的移動(dòng)電話制造商提供裝置1800，以由移動(dòng)電話制造商集成到移動(dòng)電話等中。
[0141]根據(jù)備選實(shí)施例，聲音端口 1207和通風(fēng)路徑1837可以從殼體支撐結(jié)構(gòu)1802的第一表面內(nèi)的公共表面區(qū)域延伸，該公共表面區(qū)域可以由密封件1894、焊料環(huán)、具有密封性質(zhì)的焊料環(huán)或類似元件界定。
[0142]裝置和/或MEMS結(jié)構(gòu)可以是底部端口聲音換能器。
[0143]裝置可以進(jìn)一步包括機(jī)械地連接至殼體支撐結(jié)構(gòu)1502、1602、1702、1802并且包圍第二空間1206的殼體1203。
[0144]通風(fēng)路徑1537、1538、1637、1737、1837可以結(jié)束于殼體支撐結(jié)構(gòu)1502、1602、1702的表面的位置處，所述位置從基板1510橫向地位移。
[0145]根據(jù)其他實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的裝置1500、1600、1700、1800可以包括殼體支撐結(jié)構(gòu)1502、1602、1702、1802，以及機(jī)械地連接至支撐結(jié)構(gòu)的隔膜1211。隔膜1211可以將接觸隔膜的第一側(cè)的第一空間1205與接觸隔膜1211的相對(duì)的第二側(cè)的第二空間1206分隔開。裝置1500、1600、1700可以進(jìn)一步包括在隔膜的第一側(cè)處聲學(xué)地耦合至隔膜1211的聲音端口 1207，聲音端口 1207形成在支撐結(jié)構(gòu)中。裝置也可以包括聲學(xué)地耦合至聲音端口 1207并且形成在殼體支撐結(jié)構(gòu)1502、1602、1702的表面處的可調(diào)通風(fēng)開口 1208，可調(diào)通風(fēng)開口1208被配置用于減小聲音端口與第二空間之間的壓力差，其中可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以根據(jù)在聲音端口 1207和第二空間1206之間壓力差的變化而被致動(dòng)。
[0146]可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以包括懸臂，當(dāng)在靜止位置時(shí)基本上與殼體支撐結(jié)構(gòu)1502、1602、1702的表面齊平，并且其中懸臂的末端可以被配置為響應(yīng)于相對(duì)于第二空間1206在聲音端口 1207內(nèi)的過壓而從支撐結(jié)構(gòu)的表面偏轉(zhuǎn)。
[0147]裝置可以進(jìn)一步包括形成在殼體支撐結(jié)構(gòu)1502、1602、1702、1802中的通風(fēng)路徑1537、1538、1637、1737、1837，通風(fēng)路徑從聲音端口 1207延伸至可調(diào)通風(fēng)開口 1208。
[0148]支撐結(jié)構(gòu)可以包括至少兩層1532、1534、1536，其至少第一層被構(gòu)造為橫向地限定從聲音端口 1207至第二空間1206的通風(fēng)路徑1537、1538、1637、1737，并且至少兩層的至少第二層在相對(duì)于至少兩層1532、1534、1536的平面延伸的法線或正交方向上限制通風(fēng)路徑。
[0149]裝置可以進(jìn)一步包括從隔膜1211間隔開間隙距離的背板1221。
[0150]其他實(shí)施例提供了一種裝置，包括:MEMS結(jié)構(gòu)1201，其可以包括基板1510和機(jī)械地連接至基板1510的隔膜1211。隔膜1211可以將接觸隔膜的第一側(cè)的第一空間1205與接觸隔膜的相對(duì)的第二側(cè)的第二空間1206分隔開。裝置可以進(jìn)一步包括包圍MEMS結(jié)構(gòu)1201的殼體1203以及形成在殼體1203中的聲音端口 1207，聲音端口 1207聲學(xué)地耦合至第一空間1205。裝置也可以包括穿過殼體1203從聲音端口 1207延伸至第二空間1206的通風(fēng)路徑 1537、1538、1637、1737、1837。
[0151]裝置可以進(jìn)一步包括在通風(fēng)路徑1537、1538、1637、1737、1837內(nèi)或者與其相鄰的可調(diào)通風(fēng)開口 1208，其中可調(diào)通風(fēng)開口可以根據(jù)聲音端口 1207和第二空間1206之間壓力差的的變化而無源地被致動(dòng)。
[0152]可調(diào)通風(fēng)開口 1208可以包括懸臂。
[0153]殼體1203可以包括蓋體和支撐結(jié)構(gòu)，MEMS結(jié)構(gòu)1201機(jī)械地耦合至殼體支撐結(jié)構(gòu)1502、1602、1702、1802，其中支撐結(jié)構(gòu)可以包括聲音端口 1207和通風(fēng)路徑1537、1538、1637、1737、1837。
[0154]殼體1203可以包括例如作為殼體支撐結(jié)構(gòu)1502的印刷電路板，并且聲音端口1207和通風(fēng)路徑1537、1538、1637、1737、1837可以形成在印刷電路板中。
[0155]如本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)的那樣，可調(diào)通風(fēng)開口將通常包括多個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口以便于在之前所述三種情形下獲得更好性能。因此，本發(fā)明的具體實(shí)施例將包括多個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口，多個(gè)可調(diào)通風(fēng)開口被包括在之前所述任何結(jié)構(gòu)中或者在之前所述結(jié)構(gòu)的任何組合中(例如隔膜、背板、基板、支撐結(jié)構(gòu)、蓋體結(jié)構(gòu)、殼體、封裝等)。
[0156]盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，但是應(yīng)該理解的是可以不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍而做出各種改變、替換和變更。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 支撐結(jié)構(gòu)； 聲音端口，設(shè)置在所述支撐結(jié)構(gòu)中； MEMS結(jié)構(gòu)，包括聲學(xué)地耦合至所述聲音端口的隔膜，所述隔膜將接觸所述隔膜的第一側(cè)的第一空間與接觸所述隔膜的相對(duì)的第二側(cè)的第二空間分隔開；以及 可調(diào)通風(fēng)路徑，設(shè)置在所述支撐結(jié)構(gòu)中并且從所述聲音端口延伸至所述第二空間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括可調(diào)通風(fēng)開口，所述可調(diào)通風(fēng)開口被配置用于減小所述聲音端口與所述第二空間之間的壓力差，其中所述可調(diào)通風(fēng)開口根據(jù)所述第一空間與所述第二空間之間壓力差的變化而被致動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述可調(diào)通風(fēng)開口包括附接至所述支撐結(jié)構(gòu)的表面的翼片，所述表面接觸所述第二空間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述可調(diào)通風(fēng)開口包括橡膠片、聚合物膜、柔性基板材料片、和回彈性金屬片中的至少一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述可調(diào)通風(fēng)開口包括懸臂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述通風(fēng)路徑是閥控通風(fēng)路徑，所述閥控通風(fēng)路徑被配置為響應(yīng)于在所述聲音端口處相對(duì)于所述第二空間的過壓而開啟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括沿橫向方向從所述聲音端口延伸至所述MEMS結(jié)構(gòu)的覆蓋區(qū)外的位置的凹陷和通道中的至少一個(gè)，其中所述凹陷或所述通道向所述支撐結(jié)構(gòu)的接觸所述第二空間的表面開啟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)層，所述至少兩個(gè)層中的至少第一層被構(gòu)造為橫向地限定所述通風(fēng)路徑，并且所述至少兩個(gè)層中的至少第二層在相對(duì)于所述至少兩個(gè)層的平面延伸的法線方向上限制所述通風(fēng)路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置是底部端口聲音換能器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，進(jìn)一步包括機(jī)械地連接至所述支撐結(jié)構(gòu)并且包圍所述第二空間的殼體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述通風(fēng)路徑結(jié)束于所述支撐結(jié)構(gòu)的表面的位置處，所述位置從所述MEMS結(jié)構(gòu)橫向地位移。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述聲音端口包括在所述支撐結(jié)構(gòu)中的第一開口，并且其中所述通風(fēng)路徑包括在所述支撐結(jié)構(gòu)中與所述第一開口相鄰的第二開口，其中所述第一開口和所述第二開口均延伸在所述支撐結(jié)構(gòu)的第一表面與所述支撐結(jié)構(gòu)的相對(duì)的第二表面之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中所述聲音端口和所述通風(fēng)路徑均從形成在與所述支撐結(jié)構(gòu)的所述第一表面相鄰的應(yīng)用層結(jié)構(gòu)內(nèi)的聲音孔延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，進(jìn)一步包括在所述支撐結(jié)構(gòu)的所述第一表面處的密封件、焊料環(huán)以及具有密封性質(zhì)的焊料環(huán)中的至少一個(gè)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述密封件、所述焊料環(huán)以及具有密封性質(zhì)的所述焊料環(huán)中的至少一個(gè)包圍所述第一開口和所述第二開口。
16.一種裝置,包括: 支撐結(jié)構(gòu)； 隔膜，將接觸所述隔膜的第一側(cè)的第一空間與接觸所述隔膜的相對(duì)的第二側(cè)的第二空間分隔開； 聲音端口，在所述隔膜的所述第一側(cè)處聲學(xué)地耦合至所述隔膜，所述聲音端口形成在所述支撐結(jié)構(gòu)中；以及 可調(diào)通風(fēng)開口，聲學(xué)地耦合至所述聲音端口并且形成在所述支撐結(jié)構(gòu)的表面處，所述可調(diào)通風(fēng)開口被配置用于減小所述聲音端口與所述第二空間之間的壓力差，其中所述可調(diào)通風(fēng)開口根據(jù)所述聲音端口與所述第二空間之間壓力差的變化而被致動(dòng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中，所述可調(diào)通風(fēng)開口包括懸臂，所述懸臂在處于靜止位置時(shí)與所述支撐結(jié)構(gòu)的所述表面齊平，并且其中所述懸臂的末端被配置為響應(yīng)于在所述聲音端口內(nèi)相對(duì)于所述第二空間的過壓而從所述基板的所述表面偏轉(zhuǎn)。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，進(jìn)一步包括形成在所述支撐結(jié)構(gòu)中的通風(fēng)路徑，所述通風(fēng)路徑從所述聲音端口延伸至所述可調(diào)通風(fēng)開口。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)層，所述至少兩個(gè)層中的至少第一層被構(gòu)造為橫向地限定從所述聲音端口至所述第二空間的通風(fēng)路徑，并且所述至少兩個(gè)層中的至少第二層在相對(duì)于所述至少兩個(gè)層的平面延伸的法線方向上限制所述通風(fēng)路徑。
20.一種裝置,包括: MEMS結(jié)構(gòu)，所述MEMS結(jié)構(gòu)包括隔膜，所述隔膜將接觸所述隔膜的第一側(cè)的第一空間與接觸所述隔膜的相對(duì)的第二側(cè)的第二空間分隔開； 殼體，包圍所述MEMS結(jié)構(gòu)； 聲音端口，形成在所述殼體中，所述聲音端口聲學(xué)地稱合至所述第一空間； 通風(fēng)路徑，穿過所述殼體從所述聲音端口延伸至所述第二空間。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，進(jìn)一步包括在所述通風(fēng)路徑內(nèi)或者與其相鄰的可調(diào)通風(fēng)開口，其中所述可調(diào)通風(fēng)開口根據(jù)在所述聲音端口與所述第二空間之間壓力差的變化而被致動(dòng)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的裝置，其中所述可調(diào)通風(fēng)開口包括懸臂。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述殼體包括蓋體和支撐結(jié)構(gòu)，所述MEMS結(jié)構(gòu)機(jī)械地連接至所述支撐結(jié)構(gòu)，其中所述支撐結(jié)構(gòu)包括所述聲音端口和所述通風(fēng)路徑。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述殼體包括印刷電路板，并且其中所述聲音端口和所述通風(fēng)路徑形成在所述印刷電路板中。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述聲音端口包括在所述殼體中的第一開口，并且其中所述通風(fēng)路徑包括在所述殼體中與所述第一開口相鄰的第二開口，其中所述第一開口和所述第二開口均在所述殼體的第一表面與所述殼體的相對(duì)的第二表面之間延伸。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的裝置，其中所述聲音端口和所述通風(fēng)路徑從在所述殼體的所述第一表面內(nèi)的公共表面區(qū)域延伸，所述公共表面區(qū)域由密封件、焊料環(huán)以及具有密封性質(zhì)的焊料環(huán)中的至少一個(gè)界定。
【文檔編號(hào)】H04R31/00GK104284290SQ201410331308
【公開日】2015年1月14日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】A·德厄 申請(qǐng)人:英飛凌科技股份有限公司