[发明专利]带阀门机制的MEMS器件

说明书

本公开提供了一种MEMS器件，包括：印刷电路板；盖子，附接至印刷电路板从而形成壳体；形成在所述壳体中的至少一个声孔；位于所述壳体内部的具有振膜的声电转换芯片；以及，至少一个快门结构，位于所述壳体内部，每个快门结构可围绕相对应的声孔安装到壳体上。每个快门结构包括：衬底，具有形成在其中的至少一个通风孔；可移动部件，具有形成在其中的至少一个空气间隙和可移动部分。可移动部件连接在衬底和壳体之间；其中，所述可移动部分在常规压力下保持在打开位置使得从声孔经过所述可移动部件的至少一个空气间隙到所述衬底的至少一个通风孔的空气流路径被打开，在高外部压力下移动到第一关闭位置以阻塞所述衬底的至少一个通风孔并因而关闭空气流路径。

技术领域

本发明总体上涉及微机电系统(MEMS)器件，更具体地，涉及带阀门机制的MEMS器件。

背景技术

MEMS麦克风，也称声电转换系统，已经研发多年了。MEMS麦克风已广泛应用于许多应用中，诸如手机、平板电脑、相机、助听器、智能玩具以及监视装置等。

专利号为US6,781,231的美国专利公开了一种MEMS封装件，包括表面安装部件(例如，硅基电容式麦克风和集成电路)、衬底、具有内杯和外杯的盖子，以及形成在盖子中以用于接收声学信号的孔或声学端口，其中，盖子附接于衬底以形成壳体。孔或声学端口可被认为是允许声能进入壳体内部的自由的“声音端口”路径。每一声学端口可包括设置在内杯和外杯之间的环境阻挡层以阻止水、粒子和/或光进入到封装件中并损坏内部部件。然而，环境阻挡层会阻碍空气流通过声音端口进入到壳体内部，从而降低声学信号到达微机电系统麦克风的性能。

专利号为US6,324,907的美国专利公开了一种柔性衬底声电转换组件。柔性衬底提供了声电转换系统与用于容纳声电转换组件的电子设备之间的连接性。多个通孔形成在柔性衬底的第二端部中以形成连通到外部环境的第一通道。然而，一个不期望的问题是由于坠落测试造成的空气压力脉冲使得很容易损坏声学转换系统中的声电转换元件的振膜。

专利申请号为WO 2013/097135的专利申请文献也公开了一种MEMS麦克风，包括硅衬底以及硅衬底上的声学传感部。网络结构背孔，具有多个网梁以及由网梁和侧壁限定的多个网孔，形成在衬底中并且与声学传感部对准。网络结构背孔有阻于使空气压力脉冲流线型化，并因此减少对声学传感部的影响；而且它也能用作保护性过滤器以阻止诸如颗粒的外部物质进入麦克风。

然而，上述两种方法的缺点在于诸如颗粒的外部物质容易通过诸如柔性衬底中的孔和网络结构背孔的网孔等声音端口陷入到MEMS麦克风的振膜，特别是在由于掉落测试造成的高空气压力脉冲下。

发明内容

本发明旨在提供一种具有阀门机制的MEMS器件。该MEMS器件可以提供使内部部件(例如换能器芯片)免受强空气流脉冲或强声压的保护。

本发明的一个目的在于提供这样一种MEMS器件，包括：印刷电路板；盖子，所述盖子附接至印刷电路板从而形成壳体；形成在所述壳体中的至少一个声孔；位于所述壳体内部、具有振膜的声电转换芯片；以及位于所述壳体内部的至少一个快门结构。每个快门结构可围绕相对应的声孔安装到壳体上。每个快门结构包括衬底，具有形成在其中的至少一个通风孔；可移动部件，所述可移动部件包括形成在其中的空气间隙和可移动部分。所述可移动部件连接在所述衬底和所述壳体之间。所述可移动部分在常规压力下保持在打开位置使得始自声孔并经过所述可移动部件的至少一个空气间隙到所述衬底的至少一个通风孔的空气流路径被打开，在高外部压力下移动到第一关闭位置以阻塞所述衬底的至少一个通风孔并因而关闭所述空气流路径。

在一可选实施方式中，所述至少一个声孔包括形成在印刷电路板中的第一声孔，以及，所述至少一个快门结构包括与所述第一声孔对应的第一快门结构，并且所述第一快门结构设置在所述印刷电路板的第一声孔上方。而且，所述声电转换芯片设置在所述第一快门结构的衬底上。