[發(fā)明專利]具有穿孔膜的微機(jī)械設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110022990.9
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN113138167A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: A·G·奧納蘭;D·圖姆波德
• 申請（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 黃倩

根據(jù)本公開的各實(shí)施例涉及具有穿孔膜的微機(jī)械設(shè)備。本公開涉及一種微機(jī)械設(shè)備(100)和一種用于制造該微機(jī)械設(shè)備的方法。微機(jī)械設(shè)備(100)可以包括懸置在襯底(102)上的膜結(jié)構(gòu)(110)。膜結(jié)構(gòu)(110)可以包括氣體可滲透的穿孔膜(120)以及加強(qiáng)結(jié)構(gòu)(140)，該穿孔膜包括多個穿孔(130)，該加強(qiáng)結(jié)構(gòu)與穿孔膜(120)耦合，以用于使穿孔膜(120)變硬和/或用于增加穿孔膜(120)的機(jī)械穩(wěn)定性，以減弱穿孔膜(120)的振動。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開的實(shí)施例涉及一種待在氣體傳感器中使用的微機(jī)械設(shè)備，該微機(jī)械設(shè)備包括穿孔膜。穿孔膜可以是流體可滲透(例如，氣體可滲透)的。在一些特定實(shí)施例中，微機(jī)械設(shè)備還可以包括用于使膜變硬的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，使得穿孔膜可以衰減某些頻率處的聲波。

背景技術(shù)

在移動設(shè)備、家庭自動化和汽車領(lǐng)域內(nèi)，對環(huán)境參數(shù)(諸如噪聲、聲音、溫度和氣體等)的感測越來越重要。有害氣體濃度可能會由于某些設(shè)備的污染和故障而出現(xiàn)。空氣質(zhì)量對健康的影響很大。通過便宜的、始終可用的且已連接的傳感器進(jìn)行氣體檢測是將來即來臨的主題。

基于NDIR技術(shù)的常規(guī)氣體傳感器通常使用網(wǎng)進(jìn)行顆粒保護(hù)和氣體擴(kuò)散。其他已知的氣體傳感器可以基于光聲光譜(photoacoustic spectroscopy)。在所謂的“封閉式”光聲光譜氣體傳感器中存在兩個室，一個室向大氣開放，并且另一個室不向大氣開放。光首先傳播通過向大氣開放的室，并且在該室中被目標(biāo)氣體吸收。然后，通過使用光聲原理，在封閉腔中測量剩余的光。與此相比，所謂的“開放式”光聲光譜(PAS)氣體傳感器使用單個腔，該腔可以通過網(wǎng)或膜與大氣隔離。開放式PAS系統(tǒng)概念在環(huán)境聲學(xué)方面會遭受串?dāng)_。

例如，網(wǎng)可以適合于防止顆粒進(jìn)入測量腔。然而，所述網(wǎng)還可以允許環(huán)境聲波(例如，來自周圍環(huán)境的不期望有的噪聲)進(jìn)入測量腔。因此，可能會導(dǎo)致聲學(xué)串?dāng)_。現(xiàn)今的顆粒保護(hù)方法中的大多數(shù)方法是聲學(xué)透明的，并且因此不能充分抑制對傳感器的聲學(xué)串?dāng)_(或者甚至壓力串?dāng)_)。一些傳感器概念可以包括所謂的“底端口”配置，在這種配置中用于檢測測量腔內(nèi)部的壓力波的實(shí)際MEMS麥克風(fēng)被安裝為直接與流體入口端口相對。膜可以包括通風(fēng)孔，以使流體穿過膜進(jìn)入測量腔。然而，麥克風(fēng)的膜對聲波敏感。因此，除了期望的光聲信號之外，麥克風(fēng)膜還可以檢測環(huán)境噪聲，這可能會導(dǎo)致聲學(xué)串?dāng)_。

發(fā)明內(nèi)容

因此，期望提供一種微機(jī)械設(shè)備，該微機(jī)械設(shè)備是流體可滲透的，以允許所述流體進(jìn)入測量腔，并且該微機(jī)械設(shè)備防止來自周圍環(huán)境的顆粒進(jìn)入測量腔，同時提供噪聲抑制，以防止聲學(xué)串?dāng)_。

因此，根據(jù)本文描述的創(chuàng)新性概念，提供了一種微機(jī)械設(shè)備，該微機(jī)械設(shè)備包括懸置在襯底上的膜結(jié)構(gòu)。膜結(jié)構(gòu)可以包括具有多個開口的透氣膜。膜結(jié)構(gòu)還可以包括用于使膜變硬的和/或用于增加膜的機(jī)械穩(wěn)定性的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，以減弱膜的振動。

附圖說明

在下文中，參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的實(shí)施例，其中：

圖1示出了根據(jù)實(shí)施例的微機(jī)械設(shè)備的示意性橫截面圖；

圖2示出了根據(jù)實(shí)施例的微機(jī)械設(shè)備的另一示意性橫截面圖；

圖3A至圖3C示出了根據(jù)實(shí)施例的微機(jī)械設(shè)備的顯微圖像以及根據(jù)實(shí)施例的穿孔膜結(jié)構(gòu)、膜和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)；

圖4A至圖4D示出了根據(jù)實(shí)施例的膜結(jié)構(gòu)、穿孔膜和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)的示意性俯視圖；

圖5A至圖5C示出了根據(jù)實(shí)施例的穿孔膜的細(xì)節(jié)和穿孔的一些示例性幾何形狀的示意性俯視圖；

圖6A至圖6C示出了根據(jù)實(shí)施例的網(wǎng)狀膜結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)和單網(wǎng)段的一些示例性幾何形狀的示意性俯視圖；

圖7A至圖7D示出了根據(jù)實(shí)施例的用于制造包括穿孔膜和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)的膜結(jié)構(gòu)的方法的示例的示意性橫截面圖；

圖8A示出了根據(jù)實(shí)施例的在包括微機(jī)械設(shè)備的底端口配置中的光聲光譜氣體傳感器的示意性橫截面圖；