[实用新型]声学换能器装置和电子系统

说明书

本实用新型公开了声学换能器装置和电子系统。所述声学换能器装置包括：封装，具有一起限定所述封装的内部空间的基础衬底和覆盖元件，所述基础衬底具有与所述封装外部的环境声学连通的声音端口；MEMS声学换能器，在所述封装的所述内部空间中，并且具有面向所述声音端口的声学室；以及过滤模块，在所述封装的所述内部空间中，并且被布置在所述MEMS声学换能器与所述声音端口之间，所述过滤模块包括具有与所述声音端口和所述声学室流体连接的多个贯通开口的过滤膜，所述过滤膜由半导体材料制成并且具有小于10μm的厚度。

技术领域

本公开涉及包括过滤膜的声学换能器装置以及包括声学换能器装置的电子系统。

背景技术

以已知的方式，MEMS(微电子机械系统)类型的声学换能器(特别是麦克风)包括被设计成将声压波转换为电量(例如，电容性变化) 的敏感膜结构、以及被设计成执行所述电量的处理的适当操作(其中放大和滤波的操作)的读取电子设备，以便供给表示所接收的声压波的电输出信号(例如，电压)。在使用电容性感测原理的情况下，微电子机械敏感结构通常包括移动电极，其作为隔膜或膜而获得、面向固定电极被布置，以提供具有可变电容的感测电容器的板。移动电极通过其第一部分(通常是周边的)固定到结构层，然而移动电极的第二部分(通常是中央的)响应于由入射声压波施加的压力而自由移动或弯曲。移动电极和固定电极因此形成电容器，并且构成移动电极的膜的弯曲引起根据待检测的声学信号的电容的变化。

图1中示出的是声学换能器装置19，以坐标x、y、z的三轴系统表示。声学换能器装置19包括第一管芯21，其集成MEMS结构1，特别是MEMS声学换能器(麦克风)，提供有可移动的并且是导电材料的膜2，其面向刚性板3(通过这里的这个术语指的是相对于膜2 相对刚性的元件，膜2相反是柔性的)。刚性板3包括面向膜2的至少一个导电层，使得膜2和刚性板3形成电容器的面对的板。

在使用中经受根据入射声压波的变形的膜2至少部分地悬浮在结构层5上方，并且直接面对通过蚀刻结构层5的后表面5b(后部5b 与结构层5自身的前表面5a相对，被布置在膜2附近)而获得的腔6。

MEMS结构1与半导体材料的另一管芯22一起容纳在封装20的内部腔8中，管芯22集成了处理电路或ASIC(专用集成电路)22'。 ASIC 22'通过电导体25'电耦合到MEMS结构1，电导体25'连接第一管芯21和第二管芯22的各自的焊盘26'。第一管芯21和第二管芯22 并行耦合到封装20的衬底23上。第一管芯21例如通过粘合剂层来在结构层5的后表面5b上耦合到衬底23；同样地，第二管芯22也在其后表面22b上耦合到衬底23。ASIC 22'被设置在第二管芯22的前表面22a上，与后表面22b相对。

在衬底23中设置适当的金属化层和过空(未详细示出)，以用于将电信号引向封装20的外部。通过引线键合技术获得的另外的电连接25”被设置在第二管芯22的焊盘26”和衬底23的各自的焊盘26”之间。

进一步耦合到衬底23的是封装20的覆盖物27，其在其内部包围第一管芯21和第二管芯22。所述覆盖物27可以是金属或预模制塑料。

电连接元件29例如以导电盘的形式设置在衬底23的下侧(向外暴露的侧)，以用于焊接和电连接到印刷电路板。

衬底23还具有贯通开口或孔28，其将第一管芯21的腔6与封装 20外部的环境流体连通地布置。贯通开口28(在下文中称为“声音端口”)使能来自封装20外部的空气流和声压波的进入，声压波通过撞击膜2而引起其偏转。

以已知的方式，声学换能器的灵敏度取决于微电子机械结构1的膜2的机械特性，并且还取决于膜2和刚性板3的组装。此外，通过腔6创建的声学室的体积对声学性能具有直接影响，确定声学换能器的共振频率。

因此，对MEMS声学换能器的组装施加了若干约束，这使得其设计特别成问题，特别是在需要极其紧凑的尺寸的情况下，例如在便携式应用的情况下。