[发明专利]板弹簧

说明书

一种换能器以及用于处理MEMS换能器的方法。在一方面，所述MEMS换能器包括第一板和第二板。所述MEMS换能器还可以包括大致位于所述第一板和所述第二板之间的弹簧，所述第一弹簧臂和所述第二弹簧臂的尺寸被设计成使得所述第一板和所述第二板之间的垂直挠曲失配相对于在不依赖于所述弹簧的情况下所述第一板和所述第二板之间的垂直挠曲失配有所减少。

相关申请的交叉引用

根据美国法典第35条第119(e)款，本申请要求2015年9月18日提交的美国临时申请No.60/220,768的优先权，其全部内容通过引用而并入于此。

背景技术

微电机系统(MEMS)技术实现了使用硅晶片沉积技术的诸如麦克风等的声换能器的发展。这种方式制造的麦克风通常被称为MEMS麦克风，并且可被制成各种形式，诸如电容式麦克风或者压电式麦克风等。MEMS电容式麦克风和驻极体电容麦克风(ECM)用于消费性电子产品中并且与典型的压电式MEMS麦克风相比的优势在于其历来具有更大的灵敏度和更低的本底噪声(noise floor)。然而，这些更普遍的技术各自具有其自身的缺点。对于标准ECM，不能使用通常用于将微芯片连结至印刷电路板的无铅焊料处理来将其安装至该板。移动电话中通常所使用的MEMS电容式麦克风具有背面板，而该背面板是麦克风中的噪声源。MEMS电容式麦克风还具有与典型的压电式MEMS麦克风相比更小的动态范围。

发明内容

在一些实现中，MEMS换能器可以包括用以减少相邻板之间的垂直挠曲失配的弹簧。该弹簧可被添加在相邻板之间以使相邻板之间的垂直挠曲更相似。如此，相邻板之间的间隙大小能够由于板之间的垂直挠曲失配的减少而减少。可以通过对基板进行处理来制造MEMS换能器。处理可以包括使沉积在基板上的电极层和压电层交替。可以通过对沉积的层进行蚀刻来定义弹簧和相邻板。

本说明书中所描述的主题的一方面体现了一种MEMS换能器，包括第一板和第二板。所述MEMS换能器还包括弹簧，所述弹簧大致位于所述第一板和所述第二板之间，所述弹簧包括第一弹簧臂和第二弹簧臂，所述第一弹簧臂和所述第二弹簧臂的尺寸被设计成使得所述第一板和所述第二板之间的垂直挠曲失配相对于在不依赖于所述弹簧的情况下所述第一板和所述第二板之间的垂直挠曲失配有所减少。

该方面以及其它方面的其它实现包括相应的系统、设备以及编码在计算机存储装置上的用于进行上述方法的动作的计算机程序。

实现可以各自可选地包括以下特征中的一个或多个。例如，所述换能器可以包括板，该板包括压电层以及夹着所述压电层的一对电极层。在某些方面，所述换能器还包括基板，其中，所述第一板包括第一板底、第一板体和第一板端，所述第二板包括第二板底、第二板体和第二板端，以及通过使所述第一板底和所述第二板底连结至所述基板来使所述第一板和所述第二板以悬臂布置的方式连接在所述基板上，所述第一板端和所述第二板端大致朝向公共点汇聚，其中所述第一板体和所述第二板体各自相对于所述基板是不受约束的，所述第一板端和所述第二板端各自是不受约束的且不连结。所述换能器还可以包括所述第一板和所述第二板之间的间隙，所述间隙的大小相对于在不依赖于所述弹簧的情况下所述第一板和所述第二板之间的间隙的大小有所减小。所述换能器还可以包括所述弹簧，所述弹簧的尺寸被设计成使得所述弹簧的长度和宽度提供所述板的可接受量的面内刚度。

在某些方面，所述换能器还包括所述第一板和所述第二板之间的间隙，其中，所述弹簧沿着所述间隙定位在使得所述第一板和所述第二板之间的垂直挠曲失配减少的位置处。所述第一板和所述第二板之间的间隙可以与所述第一弹簧臂和所述第一板之间的间隙以及所述第二弹簧臂和所述第二板之间的间隙成比例。在一些方面，所述换能器包括声换能器。所述声换能器可以是麦克风。所述换能器的所述板可以包括锥形换能器梁。在某些方面，所述弹簧包括多个应力消除端点。所述多个应力消除端点可以防止所述弹簧断裂。所述多个应力消除端点的尺寸可以基于在所述弹簧的扭转处计算出的应力值。在一些方面，所述弹簧的尺寸被设计成使得所述弹簧的长度和宽度提供所述板的可接受量的面外刚度。此外，所述弹簧的尺寸可以被设计成使得所述弹簧的长度和宽度基于所述弹簧的最大主应力。