[发明专利]电容式机械波感测组件及其支撑柱以及机械波收发装置

说明书

本发明公开了一种电容式机械波感测组件及其支撑柱以及机械波收发装置，其中该电容式机械波感测组件包含：一可动组件层，该可动组件层包含一第一导电层与一调整层，该可动组件层具有数个孔洞，该数个孔洞穿透该第一导电层与该调整层；至少一支撑柱，配置于该可动组件层的下方的重心处，该支撑柱由一内部金属柱与一外部保护环所构成，该内部金属柱与该第一导电层电性连接；及一基底导电层，配置于该可动组件层的对侧而与该至少一支撑柱连接，该基底导电层与该第一导电层隔离而形成一电容结构，本发明具有调控可动组件的频率响应的弹簧常数，平衡可动组件的应力，调控支撑柱的支撑力的功效。

技术领域

本发明是关于一种机械波感测组件，特别是关于一种电容式机械波感测组件及其支撑柱以及机械波收发装置。

背景技术

定义上，机械波(Mechanical wave)是机械振动后所产生，其须通过介质来传播，例如空气与水。而机械波在空气中的传递，依据人类可听到或不可听到而区分为有声波、超音波两个类别。机械波的产生与感测组件，目前有宏观的组件制造与微观的组件制造方法，这两类方法分别可制造出尺度为公分级与微米级的机械波产生组件。

其中，微观的机械波组件制造，目前有两种方式，一种为运用微机电(MEMS)技术，第二种为运用金属氧化半导体制程(CMOS)技术。这两种不同的技术由于制程不同，开发人员往往会因为制程的差异而限制了组件的开发。因为，这两类不同的技术因为制程的差异性，导致其所能制造出来的结构是不同的。

其中，运用MEMS制程制作出来的机械波感测组件，分别有电容式、压电式感测组件。其中，声波感测组件最具代表性的厂商为美商楼式(Knowles)与英飞凌(Infineon)，其主要运用MEMS制程来制作电容式声波感测组件；而超声波感测组件最具代表性的厂商为美商高通(Qualcomm)，其主要运用MEMS制程来制作压电式超音波感测组件。此外，汤博凯(2010,CMOS微电容式超音波传感器,CMOS Micromachined Capacitive UltrasonicSensors)运用了CMOS制程制作出电容式超音波传感器。

无论是运用MEMS制程或CMOS制程所制作出来的机械波传感器，当中的必要结构就是前述可动组件的部分。此可动组件都需要有一定的支撑力，让可动组件可以稳固地产生预期的物理变化(如：形变或位移等)，并于物理变化的过程产生所需要的感应信号。前述的楼式、英飞凌、高通或汤博凯的解决方案，其可动组件的结构，均为外围支撑型的结构。换言之，在机械波感测薄膜的周围(圆形或方形可动组件)提供完整的支撑，让感测薄膜得以控制其形变，进而控制感测薄膜的频率响应。

除了外围支撑型的结构外，另有人提出了中央支撑型与内环支撑型。其中，内环支撑型的结构代表厂商为风起科技，其于中国台湾专利公告号第M521263、M521290、M521315、201639774的专利中提出一种内环支撑型的可动组件结构。风起科技的内环支撑型的结构，可运用CMOS制程来制作，具有频率响应广、较低的制作成本等优势。

以上的已知技术，均有其优缺点。而在中央支撑型或内环支撑型的结构当中，还有许多待改进之处。例如，如何调控可动组件的频率响应的弹簧常数(k值)，如何平衡可动组件的应力，如何调控支撑柱的支撑力等。因此，如何能让中央支撑型或内环支撑型的可动组件结构更加完整，进而能让此种以CMOS制程制作的机械波感测组件能够更加稳定，朝向量产之路，将可扩大机械波感测组件的进一步庞大的应用商机。

发明内容

为达成上述目的，本发明提供一种电容式机械波感测组件及其支撑柱以及机械波收发装置，可实现调控可动组件的频率响应的弹簧常数(k值)，平衡可动组件的应力，调控支撑柱的支撑力的功能。