[发明专利]具有无应力地固定的MEMS器件的模块

说明书

说明一种模块，其中MEMS器件在宽的温度范围上无应力地经由机械连接与载体连接。为此，机械连接包括补偿结构，所述补偿结构通过水平分段跨越固定点的水平偏移并且适当地选择所述补偿结构的温度膨胀系数。

技术领域

本发明涉及模块，其中MEMS器件在宽的温度范围上无应力地被固定。

背景技术

MEMS器件（MEMS=Micro-Electro-Mechanical System（微机电系统））包括机械活动结构，其经常灵敏地对机械应力作出反应。MEMS器件例如可以是电声变换器，所述电声变换器与ASIC芯片（ASIC=Application Specific Integrated Circuit（专用集成电路））一起在麦克风模块的载体上被固定和接线。在此，变换器可以具有能振动的膜片和背板（英语：back plate），所述能振动的膜片和背板构成电容器的两个电极。膜片相对于背板的振动引起在时间上变化的电容。通过分析电容（例如通过ASIC），声音信号可以被转换成电信号。

有问题是，载体和转换器的材料通常具有不同的热膨胀系数（CTE：Coefficientof Thermal Expansion（热膨胀系数））。在温度变化时，机械应力经由载体和变换器之间的连接被传送给变换器。变换器中的机械应力妨碍机械结构的不受干扰的工作，使得温度变化对麦克风的信号质量产生负面影响。

不仅仅在麦克风情况下有温度诱导的干扰。原则上涉及所有的MEMS器件、例如还有压力传感器或利用声波工作的滤波组件。

例如要求较薄MEMS器件的、向始终继续的小型化的持续不断的趋势增强了所述问题，因为较薄的器件在外力作用下较厉害地变形。

通过可轻微变形的软的弹性元件作为在载体和MEMS器件之间的连接构件可以减少机械应力到MEMS器件中的引入。然而于是也将会降低连接的机械稳定性并且相应的模块可能不再经受住负载测试、例如跌落测试。

因此存在对以下模块的期望，所述模块满足矛盾的要求：在同时无应力地固定MEMS器件情况下的机械稳定性，并且此外允许继续的小型化，而不必接受信号质量方面的折衷。

发明内容

为此，紧接着说明模块以及不同的有利的特性，所述特性能够单独地或者共同起作用地改善按照独立权利要求1所述的随后描述的模块。从属权利要求说明模块的有利的扩展方案。

模块包括载体，所述载体具有第一温度膨胀系数K₁、第一固定点和第二固定点。模块此外包括MEMS器件，所述MEMS器件具有MEMS结构、第二温度膨胀系数K₂、第一固定点和第二固定点，其中所述第二温度膨胀系数K₂与第一温度膨胀系数K₁不同。此外，模块包括在载体的第一固定点和器件的第一固定点之间的第一机械连接。此外，模块具有在载体的第二固定点和器件的第二固定点之间的第二机械连接。第二机械连接具有补偿结构，所述补偿结构具有温度膨胀系数K_K。在MEMS器件处的第二固定点具有水平间隔d₁，并且在载体上的固定点具有水平间隔d₂。d₁和d₂的值被选择，使得补偿结构在温度变化时补偿d₁和d₂的不同的长度变化，使得MEMS器件在不同的温度的情况下无应力地、但是牢固地与载体连接。

已经发现，可以确定载体和器件之间的机械连接的尺寸，并且可以选择其材料、尤其其膨胀系数，使得不同的温度诱导的长度变化可以精确地被补偿。机械连接在此可以非常坚固地被实施，并且由此可以是极其稳定的，因为所述机械连接不必吸收任何机械变形能量来作为载体和器件之间的膨胀缓冲器起作用。因此，这样的模块可以具有在载体和器件之间在机械方面极其稳定的连接，而不由机械应力影响器件的作用原理。因此也可能的是，如此薄地构成器件，使得在紧凑性方面的要求被满足。