一种MEMS器件
阅读：1033发布：2020-05-14
专利汇可以提供一种MEMS器件专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种MEMS器件，包括 基板 、MEMS芯 片层 和网格膜，所述基板具有第一表面和第二表面，所述基板上形成有贯通的第一通孔；所述MEMS芯片层设置在所述基板的第二表面的一侧；所述网格膜设置在所述基板的第一表面的一侧，所述网格膜在对应于所述第一通孔的 位置 处形成有透声区，所述透声区上分布有网孔。本发明的MEMS器件的所述基板在完成传统结构封装和 信号 传递的同时，起到了对所述网格膜很好的 支撑 作用，而且简化了所述MEMS器件的装配工艺和降低了制造成本。，下面是一种MEMS器件专利的具体信息内容。
1.一种MEMS器件，其特征在于，包括：
基板，所述基板具有第一表面和第二表面，所述基板上形成有贯通的第一通孔；
MEMS芯片层，所述MEMS芯片层设置在所述基板的第二表面的一侧，所述MEMS芯片层覆盖在所述第一通孔上；
网格膜，所述网格膜设置在所述基板的第一表面的一侧，所述网格膜在对应于所述第一通孔的位置处形成有透声区，所述透声区上分布有网孔，所述透声区被配置为供声音穿过，以传至所述MEMS芯片层。
2.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述网格膜的材料为金属玻璃。
3.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述基板的第二表面上设置有绝缘层，所述MEMS芯片层设置在所述绝缘层的远离于所述第二表面的一侧，所述绝缘层上开设有贯通的第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔连通。
4.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述透声区呈矩形形状，所述第一通孔的径向端面呈矩形形状。
5.根据权利要求4所述的MEMS器件，其特征在于，所述透声区的边角位置具有倒角。
6.根据权利要求4所述的MEMS器件，其特征在于，所述网孔呈长方形孔，所述网孔的边缘与所述透声区的边缘的夹角不为0°。
7.根据权利要求4所述的MEMS器件，其特征在于，所述网孔呈圆弧形孔。
8.根据权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述网孔的形状长宽比大于2。
9.根据权利要求1-8任意之一所述的MEMS器件，其特征在于，所述基板的材料为硅基材料，所述第一通孔被配置为经各向异性腐蚀工艺形成，所述透声区供腐蚀剂透过。
10.根据权利要求1-8任意之一所述的MEMS器件，其特征在于，所述网格膜被配置为通过溅射或气相沉积工艺形成在所述基板上；
所述透声区被配置为通过图案化刻蚀工艺形成所述网孔。
一种MEMS器件
技术领域
[0001] 本发明属于声电转换技术领域，具体地，本发明涉及一种MEMS器件。
背景技术
[0002] 随着电声技术的快速发展，各种电声产品层出不穷。麦克风作为一种将声音转换为电信号的换能器，是电声产品中非常重要的器件之一。如今，麦克风已经被广泛地应用于手机、平板电脑、笔记本电脑、VR设备、AR设备、智能手表以及智能穿戴等多种不同类型的电子产品中。近年来，对于麦克风封装结构而言，对其结构的设计成为了本领域技术人员研究的重点和热点。
[0003] 现有的麦克风封装结构通常为：包括具有容纳腔的外壳，在容纳腔内收容固定有芯片组件(例如，MEMS芯片和ASIC芯片)等元器件；并且，在外壳上还设置有拾音孔。然而，在长期的应用中发现，外界的灰尘、杂质等颗粒物和异物很容易经拾音孔而被引入到麦克风的容纳腔中，而这些外界的颗粒物、异物会对容纳腔中的芯片组件等元器件造成一定的损伤，最终会影响到麦克风的声学性能以及使用寿命。
[0004] 针对上述的问题，目前所采用的解决方案通常是，在麦克风封装结构的拾音孔上设置相应的隔离组件，用以阻挡外界颗粒物、异物等的进入。现有的隔离组件，包括有支撑部和隔离网布。在使用该隔离组件时，将隔离组件安装在拾音孔上。但现有的隔离组件，由于支撑部和隔离网布的厚度尺寸及材料特性的差异，在受热后容易导致隔离组件中各部件发生不同程度的膨胀变形，进而容易出现应力集中及变形损坏，影响麦克风的发声品质。所述如何将支撑部与麦克风组件很好地融合来解决应力集中将是麦克风领域亟待解决的关键问题。
发明内容
[0005] 本发明的一个目的是提供一种MEMS器件。
[0006] 根据本发明的第一方面，提供了一种MEMS器件，包括：
[0007] 基板，所述基板具有第一表面和第二表面，所述基板上形成有贯通的第一通孔；
[0009] 网格膜，所述网格膜设置在所述基板的第一表面的一侧，所述网格膜在对应于所述第一通孔的位置处形成有透声区，所述透声区上分布有网孔，所述透声区被配置为供声音穿过，以传至所述MEMS芯片层。
[0010] 可选地，所述网格膜的材料为金属玻璃。
[0011] 可选地，所述基板的第二表面上设置有绝缘层，所述MEMS芯片层设置在所述绝缘层的远离于所述第二表面的一侧，所述绝缘层上开设有贯通的第二通孔，所述第二通孔与所述第一通孔连通。
[0012] 可选地，所述透声区呈矩形形状，所述第一通孔的径向端面呈矩形形状。
[0014] 可选地，所述网孔呈长方形孔，所述网孔的边缘与所述透声区的边缘的夹角不为0°。
[0015] 可选地，所述网孔呈圆弧形孔。
[0016] 可选地，所述网孔的形状长宽比大于2。
[0018] 可选地，所述网格膜被配置为通过溅射或气相沉积工艺形成在所述基板上；
[0020] 本发明的一个技术效果在于：
[0021] 本发明公开了一种MEMS器件，包括基板、MEMS芯片层和网格膜，所述基板具有第一表面和第二表面，所述基板上形成有贯通的第一通孔；所述MEMS芯片层设置在所述基板的第二表面的一侧；所述网格膜设置在所述基板的第一表面的一侧，所述网格膜在对应于所述第一通孔的位置处形成有透声区，所述透声区上分布有网孔。本发明的基板起到了对所述网格膜很好的支撑作用。
附图说明
[0024] 图1为本发明一种MEMS器件的结构示意图；
[0025] 图2为本发明MEMS器件一种透声区的结构示意图；
[0026] 图3为本发明MEMS器件另一种透声区的结构示意图；
[0027] 图4为本发明MEMS器件又一种透声区的结构示意图；
[0028] 图5为本发明MEMS器件再一种透声区的结构示意图。
[0029] 其中：1-基板；101-第一表面；102-第二表面；2-第一通孔；3-MEMS芯片层；4-网格膜；5-透声区；6-绝缘层；7-第二通孔。
具体实施方式
[0030] 现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
[0031] 以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
[0032] 对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
[0033] 在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
[0034] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0035] 参见图1，本发明公开了一种MEMS器件，包括：
[0036] 基板1、MEMS芯片层3和网格膜4，所述基板1具有第一表面101和第二表面102，所述基板1上形成有贯通的第一通孔2；所述MEMS芯片层3设置在所述基板1的第二表面102的一侧，所述MEMS芯片层3覆盖在所述第一通孔2上；所述网格膜4设置在所述基板1的第一表面101的一侧，所述网格膜4在对应于所述第一通孔2的位置处形成有透声区5，所述透声区5上分布有网孔，所述透声区5被配置为供声音穿过，以传至所述MEMS芯片层3。
[0037] 所述网格膜4设置在所述基板1的一侧，所述网格膜4的透声区5被配置为可以供声音穿过的同时防止外界灰尘和杂质进入到所述MEMS器件内，进而保证了所述MEMS芯片层3的正常工作。
[0038] 传统的类似于所述网格膜4的防尘结构一般都要设置支撑网格膜的载体，通过载体将网格膜连接至MEMS器件，这样做的问题是，一方面载体的设置增加了MEMS器件的装配复杂性和制造成本，更重要的是，载体与MEMS器件由于厚度尺寸和材料特性的不同，力学性能会有较大的差异，这样在受热膨胀过程中，载体和MEMS器件上就会发生不同程度变形，产生很高的应力，如果这些应力继续传递至网格膜，由于网格膜本身设置有较多的通孔，导致网格膜的结构强度较低，较大的变形及应力容易导致所述网格膜的褶皱甚至损坏。在本发明中，所述MEMS器件的所述基板1同时起到了载体的作用，不仅可以起到对所述网格膜4很好的支撑作用，而且简化了所述MEMS器件的装配工艺和降低了制造成本。
[0039] 可选地，所述网格膜4的材料为金属玻璃。金属玻璃不仅具有类似于金属的超高的强度，而且具有很好地延展性，便于成型，而且在发生变形后很快可以弹回至它的初始形状。这样在所述网格膜4与所述基板1结合的同时，不仅可以保持很高的强度和变形能力，而且可以和所述基板1牢固结合，提高了所述MEMS器件的结构稳定性。
[0040] 可选地，参见图1，所述基板1的第二表面102上设置有绝缘层6，所述MEMS芯片层3设置在所述绝缘层6的远离于所述第二表面102的一侧，所述绝缘层6上开设有贯通的第二通孔7，所述第二通孔7与所述第一通孔2连通，所述绝缘层6的材料为塑料、橡胶中的一种。
[0041] 在MEMS器件中，所述MEMS芯片层3作为接收声音信号的主要组件，需要保持很高的灵敏性和稳定性，然后通过金线将所述MEMS芯片层3的输出信号传递给ASIC芯片，ASIC芯片将所述MEMS芯片层3的信号经过处理后传输给所述基板1进而对外输出。所以，为了保证所述MEMS芯片层3和所述基板1运行的相对独立性，本发明在所述基板1和所述MEMS芯片层3之间设置有绝缘层6。
[0042] 所述绝缘层6的材料为塑料、橡胶中的一种。所述塑料可以是PP材料、PVC材料、PET材料、PS材料、ABS树脂、PC材料和PA材质中的一种或多种组合，塑料具有质量轻、化学性稳定、绝缘性好、耐冲击性好等特性，而且具有较好的透明性和耐磨耗性，成型性和着色性好，加工成本低；所述橡胶可以是天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、丁晴橡胶、乙丙橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶和氯醚橡胶中的一种或多种组合，橡胶具有很好的耐磨性、很高的弹性、扯断强度及伸长率。所以，塑料或橡胶不仅可以对所述基板1和所述MEMS芯片层3起到很好的绝缘作用，还具有很低的成本和很好的成型特性。
[0043] 可选地，参见图2和图3，所述透声区5呈矩形形状，所述第一通孔2的径向端面与所述透声区5一样呈矩形形状。
[0044] 将所述透声区5设置成矩形形状便于所述透声区5的定位，可以提高所述透声区5的成型效率。更重要的是，所述网格膜4一般采用晶体材料，所以将所述透声区5设置成矩形形状一方面可以便于晶体成型，另一方面可以将所述透声区5的矩形边与其晶体的晶面和晶向保持一致，这样就可以得到性能更加稳定的晶体透声区5，便于所述透声区5在通过声音的同时发挥很好地防尘效果。
[0045] 可选地，参见图4和图5，所述透声区5的边角位置具有倒角。
[0046] 在一种具体的实施方式中，图4中，所述透声区5垂直于其平面的棱边处设置成具有弧形的倒角，由于所述网格膜4的密实区具有较高的强度，而所述网格膜4中间的所述透声区5上设置有网孔，这样必然导致所述透声区5的强度较低，在所述网格膜4的密实区和所述透声区5之间必然会产生较大应力，而将所述透声区5垂直于其平面的棱边处设置成具有弧形的倒角就可以很好地分散应力，避免应力集中到所述透声区5垂直于其平面的棱边处，进而提高了所述网格膜4的防护性能和使用寿命。
[0047] 在另一种具体的实施方式中，图5中，所述透声区5的平面一侧设置成外围具有一定斜度的表面，而且是外围向中心倾斜。由于所述网格膜4的密实区具有较高的强度，而所述网格膜4中间的所述透声区5上设置有网孔，这样必然导致所述透声区5的强度降低，在所述网格膜4的密实区和所述透声区5之间必然会产生较大应力，而将所述透声区5的平面一侧设置成外围具有一定斜度的表面，可以保证所述透声区5与所述网格膜4的密实区的连接从厚道薄，这样就可以让厚的区域承受较大的应力，所述透声区5中心薄的区域就可以仅仅承受较小的应力，同样提高了所述网格膜4的防护性能和使用寿命。
[0048] 可选地，参见图2，所述网孔呈长方形孔，所述网孔的边缘与所述透声区5的边缘的夹角不为0°。
[0049] 传统的网孔普遍设置为圆形孔，但这种圆形孔的排列中，为了平衡开孔大小、数量和孔间距，必然会导致开孔率较低。而将所述网孔设置成长方形孔，而且多个长方形孔可以并排布置，这样就大大提高了所述透声区5的网孔开孔率。
[0050] 具体地，所述透声区5一般采用晶体材料，具有100晶面和110晶面，所以将所述透声区5网孔的边缘与所述透声区5的边缘设置成夹角不为0°，就可以提高所述长方形孔与所述晶体100晶面的相关性，优选地，所述长方形孔的开孔方向与所述晶体100晶面的保持一致，这样就可以得到性能更加稳定的晶体透声区5，便于所述透声区5在通过声音的同时发挥很好地防尘效果。
[0051] 可选地，参见图3，所述网孔呈圆弧形孔。同样的，将所述网孔设置成圆弧形孔，而且多个圆弧形孔可以并排布置，这样就大大提高了所述透声区5的网孔开孔率。
[0052] 可选地，所述网孔的形状长宽比大于2。所述网孔的形状长宽比直接影响了所述透声区5的网孔开孔率，而长宽比越大，所述透声区5的网孔开孔率也就越大，所以将所述网孔的形状长宽比设置成大于2可以明显提高所述透声区5的网孔开孔率。
[0053] 可选地，所述基板1的材料为硅基材料，所述第一通孔2被配置为经各向异性腐蚀工艺形成，所述透声区5可以供腐蚀剂透过。
[0054] 硅基材料具有耐高温、抗辐射、电子转移速率高等特性，可以得到处理速度高、高集成度的多功能基板。硅基材料的各个晶向原子密度存在差异，可以很好地完成各向异性腐蚀，即原子密度大的晶向腐蚀速率小，而原子密度小的晶向腐蚀速率大，这样就可以得到结构和性能稳定的硅基材料的基板1。
[0055] 可选地，所述网格膜4被配置为通过溅射或气相沉积工艺形成在所述基板1上；所述透声区5被配置为通过图案化刻蚀工艺形成所述网孔。
[0056] 具体地，所述MEMS器件的成型工艺可以为：
[0057] 通过各向异性腐蚀形成具有第一通孔2的基板1；
[0058] 将具有第二通孔7的绝缘层6一侧复合到所述基板1的第二表面102；
[0059] 在所述绝缘层6的另一侧连接所述MEMS芯片层3；
[0060] 将完整的网格膜4通过溅射形成在所述基板1的第一表面101上；
[0061] 在所述网格膜4远离所述基板1的一侧设置掩膜，所述掩膜与所述透声区5对应的位置设置有网孔图案；
[0062] 通过图案化刻蚀在所述网格膜4上形成具有网孔的所述透声区5。
[0063] 该成型工艺将材料和成型工艺很好地配合，在简化了工艺流程的同时形成了具有稳定结构的所述MEMS器件。
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