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TW201902812A - 用於與一流體的一體積流相互作用的微機電系統變換器及其製造方法 - Google Patents

用於與一流體的一體積流相互作用的微機電系統變換器及其製造方法 Download PDF

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TW201902812A
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Abstract

一種微機電系統(MEMS，Micro-ElectroMechanical Systems)變換器，用於與一流體的一體積流相互作用，其包括一基板，該基板包括具有多個層的一層堆疊，該多個層形成多個基板平面，並且包括在該層堆疊內的一腔室。該MEMS變換器包括一機電變換器，其連接到該腔室內的該基板，並且包括在該多個基板平面的至少一個運動平面內可變形的一元件，該可變形元件在該運動平面內的變形和該流體的該體積流是因果相關的。該MEMS變換器包括佈置在該層堆疊的一層內的一電子電路，該電子電路連接到該機電變換器並且被配置為在該可變形元件的變形和一電氣信號之間提供一轉換。

Description

用於與一流體的一體積流相互作用的微機電系統變換器及其製造方法
本揭露涉及一種用於與一流體的一體積流相互作用的微機電系統(MEMS，Micro-ElectroMechanical Systems)變換器，例如一MEMS揚聲器、一MEMS麥克風或一MEMS泵，並且特別地涉及包括一集成電子電路的一MEMS變換器。本揭露還涉及包括這種MEMS變換器的一裝置和製造一MEMS變換器的方法。此外，本揭露涉及一在晶片上的微機電系統-互補金屬氧化物半導體(MEMS-CMOS，MEMS-Complementary Metal-Oxide Semiconductor)揚聲器系統。
除了小型化的該能力之外，微機電系統(MEMS，Micro-ElectroMechanical system)技術的一個焦點特別是在於具有中等和高數量的元件的低成本可生產性的潛力。目前，電聲MEMS揚聲器已經商業化到了一微不足道的程度。除了極少數例外，每一個MEMS揚聲器都包括一個薄膜，該薄膜藉由選定的一物理作用原理以一準靜態或諧振方式被偏轉。以一線性或非線性方式，這裡的偏轉取決於該所施加的電氣信號(電流或電壓)。該信號包括一時間變化，該時間變化被轉換成該薄膜偏轉的一時間變化。該薄膜的該往復運動以聲音的形式傳遞到該周圍的流體，為了簡化而不是限制，該流體可以在下面被假定為空氣。
在某些情況下，該薄膜僅在一個方向上被致動。然後藉由薄膜偏轉時的機械彈簧作用可獲得該恢復力。在其他情況下，致動係在兩個方向上進行，使得該薄膜可以表現出非常低的剛度。
為了致動該薄膜，靜電、壓電、電磁、電動力或磁致伸縮作用原理的利用係被描述。例如，在文獻[1]中可以找到基於所述原理的MEMS聲音變換器的概述。
靜電操作的變換器係基於在兩個平面電極之間產生的該力，該兩個平面電極具有施加到其上的不同電位。在該最簡單的情況下，該佈置對應於一平板電容器，其中兩個平板中的一個可移動地懸掛。對於實際實施，該可動電極被配置為一薄膜以避免一聲學短路。當施加一電壓時，該薄膜將朝向該相反的電極。在一個具體實施例中，該薄膜以所謂的一觸摸模式被操作。這裡，該薄膜與該下電極接觸，該下電極有施加於其上的一薄絕緣層以避免一短路，例如，如文獻[2]中所述。該接觸面積由該施加的電壓的該大小來決定，因此表現出取決於所述電壓的該時間發展的一時間變化。因此可以產生的該振盪，俾用於產生聲音。原則上，利用一傳統的靜電設置，該薄膜可以僅在該電極的該方向上被吸引。該恢復力可以至少部分地由該薄膜的該剛度所決定，並且必須足夠大，以便能夠在該可聽見聲音範圍內傳輸該更高的頻率。
另一方面，對於一給定的電壓，該薄膜的該偏轉可隨著該剛度水平的增加而減小。為了避免這個問題，如文獻[3]中所述，已經開發了一種方法，其涉及一非常柔軟的薄膜，然後可以由一上電極和一下電極控制，從而在兩個方向上偏轉。該揚聲器總共使用兩個這樣的薄膜，它們懸掛在包括一入口和一出口的一腔室內，如同一微型泵一樣，並且否則就關閉的。
壓電操作的變換器係利用該逆壓電效應。一施加的電壓導致一固體內的機械應力。在MEMS技術中，通常使用諸如鋯鈦酸鉛(PZT，lead zirconium titanate)、氮化鋁(AlN，aluminum nitride)或氧化鋅(ZnO，zinc oxide)的材料。所述材料通常作為一功能層而被施加到一薄膜上並被圖案化，使得該薄膜可以根據施加到該功能層的該電壓的一函數而被偏轉和/或引起振動。壓電功能層的不利之處在於，操作不能以沒有滯後現象的方式實現。此外，該陶瓷功能層的集成是複雜的，並且由於在PZT和ZnO的情況下缺乏CMOS(互補金屬氧化物半導體)兼容性，僅在嚴格的污染控制下或甚至在一獨立的潔淨室環境中才有可能。
電磁操作的變換器其係基於一軟磁材料在一非靜止磁場(梯度)中經受的力的作用。為了將該原理付諸實踐，除了該軟磁材料之外還需要一永磁體和一線圈，藉由該線圈，該磁場的該位置梯度可以藉由電流流動來在時間上進行控制。例如，該軟磁材料係集成在該薄膜中。例如，如文獻[4]中所述，所有其他元件係在組合該組件時可用。該設置體積龐大、複雜、並且對於大量的部件而言似乎沒有合理的可擴展性。
電動操作的變換器使用洛倫茲力(Lorentz force)。所述方法廣泛用於宏觀揚聲器，也已用於一些MEMS揚聲器。該磁場由一永磁體產生。電流流過的一線圈置於該磁場內。通常，藉由將一金屬層沉積和圖案化，俾將該線圈集成到該薄膜中，並且將該永磁體作為一外部元件添加到該組件中。關於MEMS技術中所有元件的集成之該複雜性和該限制係表現出與電磁操作的變換器一類似的大缺點。
磁致伸縮操作的變換器係基於具有施加一磁場的一功能層的收縮或膨脹。例如，波門杜爾鐵鈷合金(vanadium permadur)是正磁致伸縮的，即在施加一磁場時表現出膨脹。所述收縮可以經由一合適的設置而被用於產生薄膜振動。在文獻[1]中，使用藉由一鉻黏合劑層(chromium adhesive layer)沉積在二氧化矽(SiO2 )上的波門杜爾鐵鈷合金(Fe49 Co49 V2 )，其被作為該磁致伸縮功能層。該外部磁場經由一微扁平線圈而所提供，該扁平線圈經由電沉積銅而被實現。就集成的複雜性和限制而言，所發現的缺點類似於上述兩個作用原理的缺點。
上述經典和最普遍的變體，其共有使用可能引起振動的一薄膜的該特徵，下面將補充由於經典膜原理的特定缺點而已經檢查過的具體修改。
參見文獻[1]，柔性薄膜還可以在該可聽見聲音範圍內包括更高模式，並且因此可以導致寄生振動，這將降低聲學質量(諧波失真)。為了避免或減少所述效果，具有明顯更高水平的剛度的平板因此被使用。這一種平板藉由一非常柔軟的懸掛連接到該晶片，這也是為了避免聲學短路，參見文獻[5]。
進一步的改進係藉由與上述磁致伸縮變換器一起使用的一分段薄膜所組成。這對應於該問題的一特定地形上的解決方案，其在於該功能層在兩個方向上收縮或擴展。特別地，該裝置包括幾個可偏轉的彎曲樑。根據文獻[1]，該佈置可以被認為對於小於或等於3μm的該樑的距離在聲學上是閉合的。藉由相應地在共振頻率和該樑之間的距離方面確定該各個樑的尺寸，可以實現一相對高的聲學帶寬，並且作為振動頻率的一函數的該聲音水平的發展可以被調整或優化。
在文獻[6]中，Neumann等人遵循使用大量小部分薄膜而不是單個大薄膜的方法。每個部分薄膜具有足夠高的一共振頻率，使得準靜態偏轉在該可聽見聲音範圍內可能發生。因此，特別地，揚聲器的數位操作可以被致能。
總結而言，可以得出結論，就集成而言，已知的靜電操作的薄膜式揚聲器包括相對小的偏轉，只要驅動電壓適中即可。例如，依據文獻[3]，Kim等人的該靜電薄膜揚聲器可以作為一參考。兩個薄膜中的每一個具有2×2mm2 的面積。在每一種情況下，該上電極和下電極分別以7.5μm的一距離被安裝。取決於該薄膜的該幾何形狀、和隨著該偏轉增加該薄膜的該剛度的增加，由於該所謂的引入效應(pull-in effect)，該偏轉通常被限制為該電極距離的1/3至1/2。如果假設是1/2的該較高值，則該偏轉的結果是7.5μm/2，即在一個方向和另一個方向上。該移位體積可以藉由假設它將對應於具有該薄膜的最大偏轉的一半的一偏轉剛性板之該體積來估計。例如，其結果是： DV»(2x2mm²)x50%*(2x7.5µm)/2=15x10-3 mm³ (公式1) 和/或 DV/工作區域面積=DV/A=DV/4mm²=3.75x10-3 mm。 (公式2)
製造小型化薄膜式揚聲器的一個一般問題在於實現作為一頻率函數的聲壓的一平坦發展。該可實現的聲壓與該輻射阻抗和該薄膜的該速度成比例。從一宏觀的角度來看，該薄膜直徑係與該薄膜聲波波長相當。參見文獻[6]，這裡的真實情況是，該輻射阻抗與該頻率成比例。高品質揚聲器經常被設計成使得該諧振f0 低於該可聽見聲音範圍(對於多路徑揚聲器，該相應的諧振頻率低於相應該電氣濾波器的該下邊緣頻率)。因此，對於f＞＞fo ，該薄膜的該速度與1/f成比例。總的來說，該聲壓p的該頻率依賴性的結果是表達式pµ1。因此，藉由所述(簡化)考慮，可產生該聲壓的一完全平坦的發展。
如文獻[7]中所述，一旦該聲源/薄膜的直徑遠小於要產生的該聲波波長，就可以假設該輻射阻抗表現出對該頻率的一個二次依賴性。這是針對具有毫米數量級的薄膜的MEMS揚聲器所給出的。如果f＞＞f0 如上假設，則依賴性pµf將導致該聲壓的發展。相對於該高頻，一聲壓過低會使低頻再現。在準靜態操作中，該薄膜的速度與f成比例。然後，該聲壓發展的結果是依賴性為pµf3 ，這對於低頻率甚至更不利。
用於人與計算機或人與機器之間交互的小型化多功能系統可在不同的集成級別上使用。
第1級：印刷電路板的混合集成 在不同基板上生產的感測器、致動器和電子電路係被組合在一共用佈線支撐件上(這裡為：印刷電路板)。
第2級：系統級封裝 在一特定外殼內組合至少兩個晶片以形成一系統。有時，晶片在晶片上的鍵合也被用於此目的。人們經常使用基於矽的佈線支持(所謂的「插入技術」)。
第3級：晶圓級混合集成和單片集成 部分地在不同晶圓上生產的感測器、致動器和電子電路在該晶圓等級彼此連接。藉由相應的切割工藝將該鍵合晶圓疊層的該各個晶片從該疊層中移除。藉由單片集成，感測器、致動器和電子電路在一晶圓上實現。在這兩種情況下，該元件的電氣連接藉由集成的導線或晶片貫通連接(「穿矽通孔」，簡稱TSV)實現。
一高度先進的混合集成感測器/致動器系統(級別1)的一個例子是所謂的穿戴式耳機。今天已經在一耳內式耳機的該形式容納該以下元件：揚聲器(藉由精密機械工作生產)、可充電電池、記憶體晶片、CPU、紅色和紅外線感測器、溫度感測器、光學觸摸感測器、麥克風、3軸加速度感測器、3軸磁場感測器和3軸位置感測器。如今，諸如Bragi(「The Dash」)、三星、摩托羅拉和索尼等公司的這一種「系統級封裝」方法可用於穿戴式耳機的物品。
一高級系統級封裝感測器系統(級別2)的一例子是所謂的9軸感測器。這裡，例如，一3軸加速度感測器和一3軸位置感測器在一個矽晶片上被實現，一3軸磁場感測器在一第二矽晶片上被實現，並且一電子電路在一第三晶片上被實現，並且所述該等晶片被容納在一共享封裝內。例如，這種系統的供應商是InvenSense(MPU-9150)。
單片集成感測器系統的例子是單軸或多軸陀螺儀、或加速度感測器、壓力感測器和磁場感測器，其中該感測器元件和電子功能分別在一單個晶片中被實現。
在結構尺寸方面，單片集成提供了主要優勢。在印刷電路板的混合集成的該情況下，每個結構元件需要一單獨的殼體，並且對於系統級封裝，需要相對大的一殼體，特別是當組合多個單獨的晶片時，所述空間方面的附加要求在單片集成中被免除。此外，由於複雜的混合設置技術被免除了，因此製造成本顯著降低，特別是大量的單位。
在這裡討論的小型化聲音產生(微型揚聲器)或聲音感測(麥克風)MEMS元件的情況下，包括電路或其他致動器或感測器相關元件的單片集現在成受到高度地限制。其原因一方面是該MEMS麥克風或揚聲器的該操作模式。在這兩種情況下，都需要在該晶片表面形成一較大的薄膜。在該頂側和該底側的該晶片表面主要用於在該薄膜的該運動期間所產生的該氣流。因此，沒有可用於集成其他功能的大量晶片表面積。基本上可能的是，該晶片表面的一擴大最重要的是會與該晶片表面積不成比例地減小的一產量相衝突。另一方面，該製造工藝通常與該CMOS電路的製造工藝不直接兼容，這增加了整該個工藝的該複雜程度。因此，由於所述兩個原因，現在利用該聲學元件在一個或多個單獨的晶片上實現了進一步的功能，並且整個系統藉由混合集成/系統級封裝來整合。
同時，需要將MEMS變換器的安裝空間保持在一最小，以便能夠在攜帶式設備中使用，例如耳機，特別是所謂的耳內式耳機。
因此，期望的是改進的MEMS變換器的一概念，其具有高效率同時需要很小的安裝空間。
因此，本揭露的目的是提供一種MEMS變換器及其製造方法，其可以藉由具有一高效率來影響一流體的一體積流和/或可能受到一效率低的該體積流的影響，並且可以實現這一點，而需要很少的安裝空間。
該目的可經由獨立請求項的主題來實現。
本揭露的核心思想在於已經認識到可以藉由以下方式實現上述目的：借助於在一運動平面內(平面內)一元件的變形可以以一特別有效的方式影響一流體的一體積流、和/或該體積流可以以一特別有效的方式偏轉這一種元件。這使得該可變形元件的大表面積，該表面區域可以與體積流相互作用，同時具有一晶片表面的小尺寸，從而總體上獲得具有高水平效率的一有效MEMS變換器裝置。另外，人們已經認識到，將用於操作該MEMS的一電子電路集成到該層堆疊的一層中將使得這樣的半導體表面不再對電子電路有用，這導致該裝置需要很小的安裝空間。
根據一實施例，一種用於與一流體的一體積流相互作用的一MEMS變換器包括一基板，該基板包括具有多個層的一層堆疊。該基板包括在該層堆疊內的一腔室。該等層形成多個基板平面。該MEMS變換器包括一機電變換器，該機電變換器連接到該腔室內的該基板並且包括可在該多個基板平面的至少一個運動平面內變形的一元件。該可變形元件在該運動平面內的變形和該流體的該體積流是因果相關的。該MEMS變換器還包括佈置在該層堆疊的一層內的一電子電路。該電子電路連接到該機電變換器，並配置成提供該可變形元件的一變形和一電氣信號之間的一轉換。
根據一另一實施例，一種裝置包括所一描述的MEMS變換器，其被配置為一MEMS揚聲器，該裝置被配置為一移動音樂重現設備或耳機。
根據一另一實施例，一健康輔助系統包括一感測器裝置，用於感測一身體的一生命功能並基於所感測的該生命功能輸出一感測器信號。該健康輔助系統包括用於處理該感測器信號和用於基於所述處理提供一輸出信號的處理裝置，並且包括一所描述的MEMS變換器的耳機。該MEMS變換器被配置為一揚聲器並且包括用於接收該輸出信號的一無線通信界面，並且被配置為基於其再現一聲學信號。
根據一另一實施例，提供用於與一流體的一體積流相互作用的一MEMS變換器的一方法，其包括提供一基板，該基板包括具有多個層的一層堆疊，所述多個層形成多個基板平面，並且在該層堆疊中包括一腔室。該方法包括在該基板內產生一機電變換器，使得該機電變換器在該腔室內連接到該基板，並且包括在該多個基板平面的至少一個運動平面內可變形的一元件，該可變形元件在該運動平面內的變形和該流體的該體積流是因果相關的。該方法還包括在該層堆疊的一層內佈置一電子電路，使得該電子電路連接到該機電變換器並且被配置為在該可變形元件的一變形和一電氣信號之間提供一轉換。
其它有利的實施方式是附屬請求項的主題。
本揭露的較佳實施例係隨後參照附圖描述。
依據本揭露之一特色，本揭露提出一種用於與一流體的一體積流相互作用的微機電系統(MEMS)變換器，其包含：一基板、一機電變換器及一電子電路。該基板包括具有多個層的一層堆疊，所述多個層形成多個基板平面，並且包括在該層堆疊內的一腔室。該機電變換器連接到該腔室內的該基板，並且包括在該多個基板平面的至少一個運動平面內可變形的一元件，該可變形元件在該運動平面內的變形和該流體的該體積流是具有因果關係的相關。該電子電路被佈置在該層堆疊的一層內，該電子電路被連接到該機電變換器並且被配置為提供該可變形元件的一變形和一電氣信號之間的一轉換。
依據本揭露之另一特色，本揭露提出一種包括前述的一MEMS變換器的一裝置，其中該MEMS變換器被配置為一MEMS揚聲器，該裝置被配置為一移動音樂重現設備或耳機。
依據本揭露之又一特色，本揭露提出一種包括前述的一MEMS變換器的一系統，其中該MEMS變換器被配置為一MEMS揚聲器，並被設計為基於一輸出信號而重現一聲音信號。
依據本揭露之再一特色，本揭露提出一種半導體層，其包括在一第一層主側具有一第一距離光柵的一第一電子圖案，並且包括一在第二相對定位的層主側具有一第二距離光柵的第二電子圖案，該第一電子圖案和該第二電子圖案彼此電氣連接。
依據本揭露之更一特色，本揭露提一種MEMS層堆疊，其包括如前述的一半導體層，並包括一電路層，該電路層具有包括一第一距離光柵的一電子電路，其中該電子電路連接到一第一電子結構，使得該電子電路可以藉由該第二層主側而被接觸。
依據本揭露之再一特色，本揭露提出一種健康輔助系統，包含一感測器裝置、一處理裝置、及包括如前述的一MEMS變換器的耳機。該感測器裝置用於檢測一身體的一生命功能，並根據該檢測到的生命功能輸出一感測器信號。該處理裝置用於處理該感測器信號並根據所述處理提供一輸出信號。該MEMS變換器被配置為一揚聲器並且包括用於接收該輸出信號的一無線通信界面，並且被配置為基於其而重現一聲音信號。
依據本揭露之再一特色，本揭露提出一種提供一MEMS變換器以與一流體的一體積流相互作用的方法，包括：提供一基板，該基板包括具有多個層的一層堆疊，該多個層形成多個基板平面，並且包括該層堆疊內的一腔室；在該基板內產生一機電變換器，使得前者在該腔室內連接到該基板，並且包括在該多個基板平面的至少一個運動平面內可變形的一元件，該可變形元件在該運動平面內內的變形和該流體的該體積流是因果相關的；在該層堆疊的一層內佈置一電子電路，使得該電子電路係被連接到該機電變換器並且被配置為在該可變形元件的變形和一電氣信號之間提供一轉換。
依據本揭露之再一特色，本揭露提出一種提供半導體層的方法，包括：在一第一層主側佈置一第一電子圖案，使得該第一電子圖案包括一第一距離光柵；在一第二相對定位的層主側佈置一第二電子圖案，使得該第二電子圖案包括一第二距離光柵；將該第一和第二電子圖案彼此連接。
本揭露主題的各種目的、特徵、面向和優點將從以下對優選實施例的詳細描述以及附圖中變得更加明顯，附圖中相同的附圖標記表示相同的部件。
所示實施例在附圖中以例子，而非限制的方式示出，其中相同的參考標號表示相似的元件。
在借助附圖對本揭露的實施例進行詳細說明之前，應當注意的是，在不同的附圖中，相同的、功能上相同的和相等的元件、物件和/或結構被提供有相同的附圖標記，使得不同實施例中的這些元件的描述是可互換和/或相互適用的。
應參考下面的微機電系統(MEMS，MicroElectroMechanical System)感測器。一MEMS變換器可以包括一個或多個電活性元件，其基於所施加的電量(電流、電壓、電荷等)而引起一機械元件的一變化。所述變化可以涉及例如在該機械元件中的一變形、一溫度升高或張力的產生。可選地或另外地，施加在該元件上的一機械影響，例如一變形、溫度升高或張力的產生，可以導致一電氣信號或一電氣信息(電壓、電流、電荷等)，其可以在該元件的一電氣終端被檢測到。一些材料或元件表現出互易性，這意味著效果是可相互交換的。例如，壓電材料可以具有逆壓電效應(基於施加的一電氣信號的變形)和壓電效應(基於一變形所提供一電荷)。
下面描述的一些實施例涉及用於人/計算機或人/機器、界面應用和交互的完全集成和高度小型化的系統，其包括「個人助理」該領域中的應用。這裡的聲學界面是關注的該焦點。實施例涉及MEMS和CMOS的集成。
下面描述的一些實施例涉及以下事實：一機電變換器的一可變形元件被配置為與一流體的一體積流相互作用。一相互作用可以包括例如該可變形元件的一變形，其由一電氣控制信號引起，該電氣控制信號導致該流體的一移動、移位、壓縮或減壓。可選地或另外地，該流體的該體積流可使該可變形元件變形，使得基於該體積流和該可變形元件之間的該相互作用，一存在、一特徵(壓力、流速等)或一些關於流體的其他信息(例如溫度)可以被獲得。這意味著該可變形元件沿橫向運動的變形和該流體的該體積流具有一因果關係。例如，MEMS可以用矽技術而被生產。該機電變換器可包括該可變形元件和其他元件，例如電極和/或電氣端子。該可變形元件可以被配置為沿著一橫向運動方向變形(宏觀地)，即，一元件或一區域可以沿著該橫向運動方向而運動。例如，所述元件或區域可以是一樑結構的一樑端點或一中心區域。從一微觀角度來看，該可變形元件沿該橫向運動方向的變形可能引起該可變形元件的變形，該變形垂直於該橫向運動方向。下面描述的實施例涉及該宏觀觀點。
實施例可以提供小型揚聲器、麥克風和/或泵，其由矽製成並且能夠相對於它們各自的設計尺寸而產生盡可能高的一聲音水平、盡可能高的一靈敏度和/或盡可能高的一流體流速。其他實施例可以提供一MEMS變換器、一MEMS閥和/或一MEMS劑量系統。
本揭露的實施例可用於產生空氣傳播的聲音，特別是在該可聽見聲音範圍內。因此，實施例涉及揚聲器，特別是小型化的揚聲器，例如助聽器、包括耳內式耳機、耳機、移動電話等頭戴耳機。該體積流和該可變形元件的該變形之間的相互因果關係也使得其能夠應用於揚聲器中。因此，實施例涉及電聲變換器。
實施例使得能夠提供一多功能系統，該多功能系統盡可能以相當大的程度被小型化，並且可以被用於人/計算機和/或人/機器交互作用，並且可以用低成本在批量生產中被生產。該核心功能係在聲音產生和/或聲音感測領域，其將由其他功能所補充。
圖1係顯示根據一個實施例的一MEMS變換器10的部分的一示意性透視圖。該MEMS變換器10被配置成與一流體的一體積流12相互作用。該流體可以是一氣體(例如空氣)和/或一液體。例如，該液體可以是一藥物溶液、一藥物、用於一技術過程的一化學品等。
該MEMS變換器10包括一基板14。該基板14可包括任何材料。例如，該基板14可包括一木質材料、一金屬材料和/或例如矽材料的一半導體材料。該基板14包括一腔室16。例如，該腔室16可以被理解為一凹槽或者是該基板14的至少部分封閉的一體積。該腔室16可以在其中至少部分地被佈置在該體積流12的該流體中。該基板14包括至少一個材料層，例如，包括該腔室16的一單件層，例如可以藉由從一材料中銑削或蝕刻它時獲得，和/或在製造該基板14期間省略該腔室16，從而使得該基板14係在該腔室16周圍而被生產。該基板14還可以包括若干層15a和15b，這例如在半導體生產中可能是有利的。例如該腔室16的存在和不存在，不同的樣型可以在該基板14的各個層中被實現。或者，該基板也可具有一大量數目的層，如下所述。
該MEMS變換器10包括一機電變換器18。該機電變換器18連接到該基板14。該機電變換器18包括一可變形元件22，其可沿一橫向運動方向24變形。例如，將一電氣信號施加到該機電變換器18可導致該可變形元件22沿該橫向運動方向24變形。可選地或另外地，該體積流12在撞擊該可變形元件22時可導致該可變形元件22經歷該變形，從而可經由該機電變換器18獲得基於該體積流12的一電氣信號。這意味著該可變形元件22的變形和該體積流12具有一因果關係。例如，該機電變換器18可以包括或由至少一個、例如由二個壓電層所組成。兩層都可以藉由電壓而被變形。該機電變換器可以包括其他元件，例如電極。
該MEMS變換器10包括佈置在該層堆疊的該層15a或15b中的至少一個中的一未繪示的電子電路。該未繪示的電子電路連接到該機電變換器18，並且被配置為在該可變形元件22的一變形和一電氣信號之間提供一轉換。這意味著取決於該MEMS變換器的該實施方式，可以使用該未繪示的電子電路，用於該MEMS變換器10的感測器相關和/或致動器相關的控制。將該電子電路佈置在該基板14的一蓋層中，例如，該在該層15a內，可以使用該蓋層的一大表面積俾用於該電子區域，這使得能夠相應地節省晶片表面積和/或其他元件中的安裝空間，例如，印刷電路板，其上安裝有該MEMS變換器10。將至少部分該電子電路佈置在該層堆疊的一蓋表面中，其可以進一步促進該MEMS變換器與其他電子元件的簡單接觸的該優點。
這裡的術語「轉換」應理解為從一輸入變量到一輸出變量的一轉換。該電子電路可以被配置為將一電氣控制信號轉換為一個或多個可變形元件的偏轉，即執行與致動器相關的控制，和/或將一個或多個可變形元件的變形轉換為一電氣輸出信號，即執行與感測器相關的評估或控制。對於轉換，該電子電路可以包括用於將該控制信號的一數位版本轉換為該控制信號的一類比版本的一數位至類比轉換器和將該電氣輸出信號的一類比版本轉換為該電氣輸出信號的一數位版本的一類比至轉數位換器中的至少一個。簡言之，該電子電路17可以獲得以一類比或數位形式的該控制信號，並且可以將其轉換為適合於該MEMS變換器10的一類比或數位信號Out。例如，該電子電路可以被配置為將該電氣控制信號In轉換為至少一個機電變換器的該可變形元件的一偏轉。為此，該電子電路可以包括一切換放大器(所謂的D類放大器)。所述放大器可以被配置為提供該信號Out作為用於該可變形元件的一數位脈衝寬度調變(PWM，Pulse-Width Modulated)控制信號。
這裡應注意，術語「蓋表面」的使用涉及該所描述的層堆疊，其描述例如該堆疊的外層。然而，這不應被理解為意味著不能佈置其他層，因為可以在所述堆疊處提供部分或完全覆蓋外層的附加層。例如，諸如一半導體氧化物或漆的一絕緣層可以被提供，或其他電氣功能層可以被提供。
該基板14可以包括一個或多個開口26a-d，該體積流12可以藉由該等開口26a-d從該MEMS變換器10的周圍進入該腔室16和/或從該腔室16進入該MEMS變換器10的周圍環境。由該可變形元件22在變形期間執行的一運動可以被理解為存在於相對於該基板14的該平面內(平面內)。該體積流12可以至少部分地垂直於該運動方向24離開或進入該腔室16，例如所描繪的藉由用於該體積流12的該開口26c或26d。簡言之，該可變形元件22的一平面內運動可導致一平面外的體積流12，反之亦然。這意味著可移動的該橫向方向和/或該可變形元件的變形可以相對於該基板在平面內發生。
在該基板14內，該開口26c和26d係垂直於該橫向運動方向24而被佈置。該可變形元件22沿該橫向運動方向24的變形可導致該可變形元件22的至少一個區域朝向該開口26a的一移動，使得基於所述變形，一部分腔室28的尺寸被減小。存在於該部分腔室28內的該流體的一壓力可以基於其而被增加。簡而言之，該流體可以被壓縮。這可以促進該流體從該部分腔室28或該腔室16流出。借助於該開口26d和26c，垂直於該橫向運動方向24的該體積流12可以被獲得。
例如，該MEMS變換器10的一基礎區域可以佈置在一x/y平面內。沿著一z方向的該MEMS變換器10的大尺寸，其在空間中被佈置成垂直於該x方向和/或該y方向，和/或該可變形元件22沿該z方向的大尺寸可以導致該體積流12的一增加，而該MEMS變換器10的該基礎區域面積則保持不變。該部分腔室28的一擴大可導致該部分腔室28內的該流體的負壓，使得基於該可變形元件22的該變形，該體積流以一種垂直於該橫向運動方向24的方式流入該腔室28和/或16中。
該可變形元件可包括一軸向延伸部，例如沿該y方向，其一數值的範圍為至少1μm至最多100mm，較佳為至少100μm至最多10mm，特別較佳為至少500μm至最多5mm。該可變形元件22可以具有沿著該橫向運動方向24的一延伸部，該延伸部包括一數值的範圍為至少0.1μm至最多1000μm的值，較佳為從至少1μm至最多100μm的範圍，並且特別較佳為至少5μm至最多30μm。該可變形元件可以具有沿一橫向的一延伸部，該延伸部垂直於該橫向運動方向而被設置，例如，沿該z方向，其具有一數值的範圍為至少0.1μm至最多為1000μm，從至少1μm至最多為300μm，並且特別較佳為至少10μm至最多為100μm。
圖2a係顯示包括多個機電變換器18a-f的一MEMS變換器20的一示意性透視圖。該機電變換器18a-f被連接到該基板14，如結合圖1所描述的，並且每個機電變換器可以包括沿著該橫向運動方向24可變形的一元件。
例如，該基板14包括一第一層32a、一第一間隔層34a、一中間層36、一第二間隔層34b和一第二層32b，它們以所述順序一個佈置在另一個上。根據進一步的實施例，一個或多個另外的層可以被佈置在兩個連續佈置的層之間。根據進一步的實施例，層32a、32b、34a、34b和/或36中的至少一個被設計為多層的。一電子電路17，例如結合圖1所描述的電子電路，可以部分或完全地被佈置在該層32b內。可選地或另外地，該電子電路17可以至少部分地被佈置在該層32a、34a、36和/或34b中的一個或多個內。
該電子電路可以被配置為將一電氣控制信號In1 轉換為該可變形元件的一偏轉，因為該機電變換器被提供有基於該信號In1 的一信號Out1 。可選地或另外地，一信號In2 可以基於該可變形元件的一變形而被獲得，其可以藉由該電子電路被轉換為一電氣輸出信號Out2 。可以在這裡執行的該轉換，使得該電子電路17包括一類比至轉數位換器(ADC)和一數位至類比轉換器(DAC)或一AC/AC轉換器或一DC/DC轉換器中的至少一個。基於此，該電子電路17可以被配置為獲得一類比版本的一輸入信號In1 並將其轉換為一數位版本以獲得該信號Out1 。或者，該信號In1 也可以是一數位信號，該信號Out1 可以是一類比信號，該信號In1 和Out1 都可以是數位信號或類比信號。可選地或另外地，該電子電路17可以提供該信號In2 到信號Out2 的轉換，該信號In2 是從該機電變換器獲得的，例如，以類比形式。該信號Out2 可以是類比的或數位的。因此，該電子電路17可以被配置為將該控制信號In1 的一數位版本轉換為該控制信號Out1 的一類比版本，和/或可以包括一類比至轉數位換器，用於將該電氣輸出信號In1 的一類比版本轉換為該電氣輸出信號(Out1 )的一數位版本。
該機電變換器18a-f由該電子電路17配置和/或控制，以基於該體積流12和/或基於受控制，而部分地朝向彼此移動並且部分地遠離彼此移動。
舉例而言，該機電變換器18a和18b被配置為彼此遠離地移動，而該機電變換器18b和18c朝向彼此移動。該機電變換器18a和18b、18c和18d以及18e和18f具有佈置在它們之間的部分腔室38a-c，部分腔室38a-c可以基於該機電變換器18a-f的變形而變大。該機電變換器18b和18c以及18d和18e分別具有佈置在它們之間的部分腔室42a和42b，其可以基於該運動或變形同時減小尺寸。在一隨後的時間間隔中，該機電變換器和/或該可變形元件的變形或移動可以是可逆的，使得該部分腔室38a、38b和38c的該體積減小，而該部分腔室42a和42b的該體積增加。
該電子電路17可以沿垂直於該機電變換器移動的該運動平面的一方向而被佈置。如果該電子電路的一位置被投射到該運動平面中，則所述位置可以對應於該可變形元件在變形期間至少部分地定位的一位置。這意味著該可變形元件可以位於例如該電子電路17的上方或下方。
換句話說，該下蓋(第一層32a)在一側(例如一底側，但不限於底側)部分或完全封閉該晶片，其可以具有一圖案化層，該間隔層34a佈置在其上，例如，可以將其用作為該下蓋和佈置在該圖案化層34a上的該中間層36之間的一間隔物。該圖案化層36另外可以具有佈置在其上的一圖案化間隔層34b，其作為一間隔物，其功能方面完全或部分地對應於該間隔層34a並且可以具有一相同或相似的形狀。該MEMS變換器20或其腔室可以被該上蓋、第二層32b沿該z方向部分或完全封閉。圖2a係顯示該層32b以作為一個部分分解圖，以便使被佈置在該腔室的該區域內之元件可見。機電變換器18b和18c和/或18d和18e可以分別成對地被佈置在該中間層36的一x/y平面內，這樣的佈置可以沿空間方向多次發生，例如，沿該x方向。該電子電路17可以完全或部分地被佈置在該蓋子32a和32b中的至少一個內。該電子電路17還可以延伸穿過若干層，並且例如部分地被佈置在該層32a和該相鄰層34a內或者被佈置在該層32b和該相鄰層34b內。
將該電子電路完全或至少部分地佈置在蓋子32a和/或32b中的至少一個中，其使得能夠節省空間並因此實現該電子電路的表面積有效佈置。這特別有利於與可橫向運動的一元件的組合，即在平面內運動。與可垂直於其運動並且在平面外移動的元件相比，例如，與揚聲器薄膜的情況一樣，可以省去相應層的薄化(例如，用於薄膜形成)，和/或該可移動元件可以安排被該蓋子蓋住，而不影響功能。對於平面外運動，至少部分地形成該可移動元件的該薄膜層將不太適合於佈置該電子電路和/或一額外的覆蓋層，其會影響該裝置的性能。在實施例中，該堆疊的該蓋子(其也可以由其他層覆蓋)不形成該可運動元件的一部分。
該基板可以包括分別連接到多個部分腔室38a-c和42a-b的多個開口26，例如，在每一種情況下可以將一個開口26連接到部分腔室38a-c或42a-b。每一個部分腔室38a-c或42a-b的一體積可受到沿著該橫向運動方向24可變形的至少一個元件22的一偏轉狀態的影響。在一第一或第二時間間隔期間，相鄰的部分體積可以以一互補的方式變大或變小。簡言之，一部分腔室38a-c或42a-b的一部分體積的尺寸可以減小，而一部分腔室42a-b和/或38a-c的一相鄰部分體積的尺寸則增加。
在一個或多個開口26的一區域中，桿結構44可以被佈置。該桿結構44可以被佈置成使得該體積流12可在一個或兩個方向上通過，而將顆粒進入該腔室或從該腔室中排出顆粒則被減少或抑制。該層32a、32b、34a、34b和/或36的形狀可在一製造過程中受到影響，例如，藉由選擇性地移除和/或選擇性地佈置或生長該等層。例如，該桿結構44可以基於一選擇性蝕刻工藝從該層34a、36和/或34b形成。另外，該腔室38a-c和42a-b的形狀在該製造過程中可能被影響。例如，一個或多個層32a、32b、34a、34b和/或36的壁可以被適應於該機電變換器18a-f的該可變形元件的一運動，例如，以便在該可變形元件和該基板14之間實現至少近似恆定和/或小的距離。
一蓋子43可以被佈置與該桿結構或桿元件相鄰或在該桿結構或桿元件處。由於該桿元件44，該蓋子43可以被佈置與該腔室16相鄰地和/或與該腔室16分開。該蓋子可包括例如一網狀材料、一泡沫材料和/或一紙材料。該蓋子可以使顆粒進入該腔室16或從該腔室16排出顆粒，其直徑小於該桿結構之間的一距離。或者，該蓋子43也可以被設置與一開口26相鄰或在一開口26處，該開口26不包括該桿元件44。
如果該可移動元件的一自由端例如在一彎曲路徑和/或一圓形路徑中移動，則該基板14可在該可移動端所移動的一區域中具有一平行或類似的形狀。
圖2b係顯示圖2a的該MEMS變換器20的一示意性上視圖。該機電變換器18a-f可以在該元件46a-c處以非正或正的方式被連接到該基板14。例如，該機電變換器18a-f的一個或多個可變形元件可與該元件46a-c一體形成。該元件46a-c可以被佈置在該層36的一平面內或者是該層36的一部分。例如，該機電變換器18a-f的該可變形元件22的一延伸可以小於或等於該層34a、36和34b沿該z方向的一延伸。這意味著該機電變換器18a-f的該可變形元件22可以以不和該層32a和/或32b接觸的一方式被佈置和移動。或者，至少一個可變形元件也可以在接觸的同時變形。舉例而言，一低摩擦層，例如，具有一小摩擦係數的一層可以被佈置在至少一個可變形元件和一相鄰層之間，例如，該層32a和/或32b。該低摩擦層可以實現部分腔室之間的流體分離，如例如針對壁結構49所描述的。一摩擦係數可以更小，例如，比該層32a和/或32b或該層34a和/或34b的一摩擦係數小10%、20%或50%。在該可變形元件22和鄰接層之間作用的一摩擦力可以小於該可變形元件22變形所需的一力。在一減小的摩擦力的該基礎上，例如，由一致動器提供的一力可以更小，使得該致動器可以被設計成具有更小的功率。可選地或另外地，該可變形元件22相對於該體積流12的一靈敏度水平可以被增加。
該機電變換器18b和18c形成例如該部分腔室42a(腔室)的側壁。該機電變換器18a-f的該可移動元件22可以確實的被固定到該元件46a-c。從該基板14或該基板14的元件48a-d的一距離可被佈置在該可變形元件22的一可偏轉或可移動端52之間。因此，該可變形元件52的該端部52可以被佈置成可自由移動。由於尺寸比例，一個或多個可變形元件22可以沿該橫向方向24偏轉一特別大的程度，例如沿該x方向的一延伸，其係相對於沿該y方向的一延伸的，簡單地說就是該樑寬度與該樑高度之間的一比率。例如，如果該機電變換器18a-f被配置為致動器，則在施加一相應的信號時，所述致動器可以是可偏轉的，即彎曲的，使得例如該可變形元件22的該端部52將在一彎曲路徑下移動。根據所述路徑的發展，該元件48a-d中的至少一個可以被配置成使得即使該可變形元件22被偏轉，該元件48a-d和該端部52之間的距離將保持大致恆定和/或小的。
該MEMS變換器20可包括至少一個壁結構49。該致動器、該機電變換器18a-e或可變形元件的運動可以對一腔室42a-b產生該影響，例如，由於該流體的流動，由該運動所觸發，用於填充該腔室38a-c，流體-機械與相鄰腔室的耦合可能發生。在所述流體-機械耦合的基礎上，一流體流57可以在該部分腔室42a和38b之間發生。為了減少或避免所述直接耦合和/或該流體流57，一個或多個分隔壁(壁結構49)可能被設計成不可動的，其可被設置用於分離相鄰的腔室對38和42。該壁結構可以以一簡單的方式被實現，例如，在該相應的位置處，作為與層34a、36和34b一體形成的一元件。例如，這種結構可以在一選擇性蝕刻工藝期間持續被佈置。另外，該壁結構49可以增加該MEMS變換器20的機械穩定性並且可以促進各個層之間的一結合過程。該至少一個壁結構49可以包括開口或者可以設計成一體，這使得能夠有一針對性方式改變由流體流入和流出該腔室38a-c和42a-b的衰減，特別是用於設定該共振曲線的該寬度，或者，通常用於設定該致動器/腔室系統的動態特性。
如果將圖2b與圖1一起考慮，該腔室16和/或該多個部分腔室38a-c和42a-b的一體積可以受到該層32a和32b以及該基板14的橫向區域53a和53b的影響或決定的。該橫向區域53a和53b可以被佈置在該層32a和32b之間。該機電變換器18a-c的該可變形元件可以被配置為至少在該橫向運動方向24的一個部分55內執行與該第一層32a和/或32b平行的一移動。這意味著該可變形元件可以在該層32a和32b之間變形或移動。
一腔室或部分腔室的一共振頻率可受到該體積的一幾何形狀、該機電變換器的一控制頻率和/或可該變形元件的一機械共振頻率的影響。例如借助於一壁結構49，(部分)腔室它們至少部分地彼此地流體分離，藉由佈置的一低摩擦層或者基於佈置在不同的MEMS變換器中，其可以具有不同的諧振頻率和/或可被不同的頻率控制，例如，借助於一控制裝置。基於不同的控制頻率和/或不同的諧振頻率，一多路徑揚聲器可以被獲得。例如，在腔室諧振器或亥姆霍茲諧振器(Helmholtz resonators)的該領域中，腔室的諧振頻率可被利用。
圖2c係顯示該MEMS變換器20的一示意性透視圖，其中該機電變換器18a-f具有該可變形元件的一變形狀態。例如，該可變形元件被偏轉到一最大偏轉。與圖2a的描繪相比，該部分腔室42a一的體積基於該可變形元件(樑)的該變形(彎曲)而減小。例如，如果該層34a和34b(隔離物)的一厚度(沿該z方向或厚度方向的尺寸)係為小的，則該機電變換器18a-f和/或該可變形元件的該旁路流動在該機電變換器18a-f運動時可以被忽略不計。這也可以應用於該機電變換器18a-f和該基板之間的一距離，例如該元件48。在該可變形元件的該變形的基礎上，該流體的一體積(例如一空氣體積)可以對應於圖2a和2c中的該部分腔室42a的該體積差異，可以將其釋放到該MEMS變換器20的周圍，例如，以該流體流動(體積流)12的形式。
沿該z方向的該間隔層34a或34b的一尺寸，該第一和第二間隔層34a和34b沿著該尺寸被佈置在該中間層36處，其具有一數值範圍為至少1nm至最多1mm的值，較佳地為至少20nm至最多100μm，或特別較佳地為至少50nm至最多1μm。例如，如果該間隔層34a和34b的尺寸與沿該z方向的該機電變換器18a-f的尺寸相比為較小，則一固定量的該流體流57繞機電變換器18a-f從一第一側繞到一第二側(例如從一正x方向到一負x方向，或反之亦然)，當該可該變形元件即將變形的同時，其可以小於在該腔室內的該體積流12的一數量。
該旁路流和/或該流體流57可以基於，例如，在該機電變換器18a-f移動的一區域內至少部分地移動該間隔層34a和/或34b。簡言之，基於該機電變換器和相鄰層之間的該距離，可以在該可移動元件周圍產生一流體流動(流體損失)。與該流體流12相比，所述流體流可以較小。例如，它可以小於該體積流除的值除以10、除以15或除以20。
該機電變換器可以成對地朝向彼此或遠離彼此移動。例如，與圖2b中所示的該狀態相比，該機電變換器18a和18b可以成對地彼此遠離地移動，並且可以在一隨後的時間間隔期間成對地彼此相向移動。同時，例如該機電變換器18b和18c可以成對地朝向彼此或遠離彼此移動。該機電變換器的這種一運動在每種情況下成對互補，並且如果變換器沒有彼此相鄰地被佈置也是可能的，其可以導致至少部分但是也可是全部的慣性力的補償，使得在該MEMS變換器內獲得一少量振動或根本沒有振動、和/或從該MEMS變換器傳遞到其周圍環境。
換句話說，到目前為止所描述的該腔室方法的一特定特徵可以在於，該致動器總是以一反週期的方式成對地朝向和/或遠離彼此移動。因此，(當兩個主動彎曲致動器相應地仔細設計以限制每個腔室壁時)不會出現可能干擾作為助聽器或耳內式耳機的使用的振動。
例如，該流體流12可以通過該開口26a和/或26b。該開口26a和26b可以被配置成相同的或適合於該相鄰的部分腔室38a和/或42a的一幾何形狀。該開口26a可包括例如沿一軸向(例如該y方向)的一可變橫截面，例如，沿該x方向的一尺寸。該開口26b沿該x方向的該尺寸可以在朝向該MEMS變換器20的一內部的一方向上減小，即朝向該腔室或部分腔室42a方向減小。可選地或另外地，該開口26可包括沿一另一方向的一可變尺寸或一可變橫截面，例如，垂直於該軸向y的一z方向(厚度方向)。該可變橫截面可以從該MEMS變換器20的一外側朝向該腔室16而減小。從該MEMS變換器20的該外側沿著一個或多個方向x和/或z朝向該腔室16的該開口26的一逐漸變細的橫截面或一減小的尺寸可以被稱為一漏斗形開口。
該可能的漏斗形開口26b可以被用作阻抗適配的一裝置。例如，當使用該MEMS變換器20作為一揚聲器時，阻抗適配可能是有利的。該開口26b的一實現或幾何形狀可以藉由類似於具有幾厘米尺寸的宏觀揚聲器而被實現。該開口26b的一形狀可以使得實際聲音輻射能夠由該漏斗的該外表面區域而被定義。該開口26b可以被形成為一個單件，例如，在該圖案化層34a、36和34b內。包括至少一個桿元件44的一條柵54可包括桿元件44之間的開口和/或間隙和/或桿元件44與相鄰該基板之間的開口和/或間隙。該間隙可以被形成，使得該流體可以流過它們。
該條柵54可以提供保護，以防止粒子進入該MEMS變換器20的該腔室中。該條柵54的開口的一寬度，即該桿元件44之間的一距離，可以被配置成使得該流體流12在流動相關方面受到影響或不受影響到一期望的程度。例如，或理想地，該桿元件44之間的該距離可以小於該MEMS變換器20內的最小間隙距離，使得該條柵54能夠過濾大量或甚至所有該相關的顆粒。一間隙距離可以描述例如一可變形元件18a-c與一層32a或32b之間的一距離。該桿元件44之間的該距離可以小於例如5μm、小於1μm、小於0.1μm或小於0.05μm。
該桿元件44沿該空間方向的尺寸可以被實現為使得該桿元件44在可聽見聲音範圍內不包括共振，即在從至少16Hz到最大22kHz的一頻率範圍內。即使該桿元件44被描繪為被佈置在該MEMS變換器20的一外側，例如，在該開口26a或26b沿該x方向包括一最大尺寸的一區域內，一個或多個桿元件也可以被佈置在該開口26a或26b的一不同位置，例如，在該開口26a和/或26b的一錐形區域內。
由於該可變形元件的該變形，一部分腔室42a的該體積可以被減小。在一相同的時間間隔期間，該腔室(部分腔室)38a的一體積可以增加。以和該部分腔室42a相同或一相似的方式，該部分腔室38a可以經由一漏斗形開口26b和/或包括一個或多個桿元件44的一條柵54被連接到該MEMS變換器20的該周圍。機電變換器18a-f可以被配置為受控於或可以包括不同頻率之一。每個部分腔室的一體積可以在不同頻率或至少部分相同的頻率上改變。
該開口26a和該開口26b可以被佈置在該MEMS變換器20的側面或內側，其被佈置成在空間上彼此相對。例如，該流體流12可以分別藉由該部分腔室42a和/或38a或多個這樣的部分腔室在一側上被射出或吸入，所述部分腔室包括該開口26a或26b。這意味著該流體流12可以沿相反方向而被產生。例如，在一第一時間間隔期間，該體積流12可以在一負y方向上從該開口26a被射出並且被吸入到該部分腔室38a中。在一第二時間間隔期間，所述方向可以反轉。沿該MEMS變換器20發生的一流動短路電路因此可以被防止或排除。
該機電變換器18a-f的該可變形元件(樑)可以被配置為根據從外部提供的一信號而彎曲。實現彎曲的一頻率可以被影響或決定產生該體積流12和/或振蕩的一頻率，並且因此可以影響或決定一聲音頻率。在給定一個或多個諧振頻率的情況下，藉由所提供的該信號決定的該振動的一幅度，其可以影響或決定該體積流12的一幅度，並且因此可以對該聲音水平產生影響。
而且，至少一個腔室(腔室或部分腔室)可以用作一感測元件，並且另一個腔室可以用作一致動元件。這意味著該MEMS變換器可包括至少一個感測可變形元件和至少一個致動可變形元件。該樑的該運動係被檢測和評估。例如，該機電變換器18a和18b可以被控制作為致動器，而該機電變換器18c和/或18d可以被用在該流體內進行檢測的感測器。可靜電(電容)、壓電或壓阻感測器元件可被集成以用於檢測。這一種元件可以用作為一麥克風和/或壓力感測器。這一種集成麥克風和/或這一種壓力感測器還可用於檢查和控制該揚聲器腔室(致動器)和/或該超音波發射器腔室和/或泵腔室的該特性。為此目的，相應的電子器件將被使用，以作為一控制電路。
下面將解釋該機電變換器或致動器的其他實施例。即使該MEMS換能器20被描述為一非偏轉狀態或非致動狀態，其包括未偏轉的可變形元件，但該狀態也可以是可相互交換的。這意味著在一第一非致動狀態下，該可變形元件可以變形或彎曲，並且可以基於一控制信號而變形為一較小彎曲、更嚴重彎曲或筆直的狀態。
即使上面的解釋說明了一電氣信號被帶到該MEMS變換器20，例如，藉由一控制裝置，該體積流12也可能是導致該可變形元件的一變形，其係可以藉由施加到該MEMS變換器20的一電氣信號來獲得該變形，亦即該MEMS變換器20也可被配置為一感測器。
下面將參考該可變形元件的有利的進一步發展。根據下面描述的進一步發展，一個或多個機電變換器可以包括可變形元件。
圖3係顯示一可變形元件30被配置為一雙壓電晶片的一示意性透視圖。該可變形元件30包括一第一層56和一第二層58，該第一層56和第二層58至少在一些地方彼此牢固地連接，較佳地在它們的整個表面區域上。該第一層56和該第二層58被設置而構成可變形的，例如，在機械、物理或化學影響的該基礎上，擴展或收縮到不同程度。例如，該層56和58可以具有彼此不同的熱膨脹係數。可選地或另外地，該層56或該層58可以被配置為基於被帶到該相應層的一電氣信號而膨脹或收縮。例如，所述層可包括壓電材料。
該層56和58的不同收縮或膨脹可導致該可變形元件30沿一致動方向59或59'的一變形。該致動方向可以被佈置成與該橫向運動方向24平行。該致動方向可以是沿著該可變形元件30藉由施加一正電壓而可偏轉的一方向。
可選地或另外地，沿著一另一個橫向運動方向24'的一變形也可以被使用，該變形例如基於該可變形元件30的橫向收縮或橫向膨脹和/或任何該層的收縮或膨脹。這意味著該可變形元件30可以被配置為利用其樑結構，沿著該樑結構的一軸向(例如，該y方向或平面內)而彎曲。這可以基於一往復運動，即沿著該運動的橫向方向24並沿著相反方向的一運動來實現。
換句話說，該雙壓電晶片可以對應於由兩層組成的一樑。這些層例如在一個方向上(例如垂直地)被佈置成彼此相對排列。一無源層(例如，層56)可以固定地連接到一有源層(例如，層58)。藉由施加一合適的信號，一機械張力可以在該有源層58內被產生，這導致該層58的收縮或膨脹。該層58的該長度變化的一方向可以被選擇，使得該雙壓電晶片將在該一個方向(收縮)或另一個方向(膨脹)上而橫向彎曲。
如結合圖3所述，圖4a係顯示包括三個雙壓電晶片結構30a-c的一可變形元件40的一示意性透視圖。該可變形元件40沿該x、y和z方向的一空間示意性佈置係被描繪，藉由例子(然而，不是限制意義)描繪了，例如，該可變形元件40如何被佈置在該MEMS變換器10或者20內。該可變形(部分)元件30a-c可以具有不同的尺寸，例如，沿該x、y或z方向尺寸。舉例而言，該可變形元件30a和30c可沿該y方向具有相等的擴展。該可變形元件30a-c的該致動方向59a-c可以以一交替的方式被佈置，例如，或者可以佈置成具有相互對準，例如，在一正/負/正x方向。簡言之，這可以理解為該可變形元件30a和30c具有相等的長度。該可變形元件30b可具有與其不同的一長度。例如，該可變形元件30b的一長度可以是該元件30a或30c的該可比較長度的兩倍。根據進一步的實施方案，其他元素，例如，彈簧元件也可以被佈置在該可變形元件30a-c之間。
該可變形元件30a-c在施加一相同或相當的量(例如一電壓的一符號)時偏轉的一方向，其將交替地沿該可變形元件40的該長度。這致能該曲率的一交替進發展。儘管該可變形元件40被描繪為包括三個可變形元件30a-c，兩個可變形元件或多於三個可變形元件30也可以被佈置。
圖4b係顯示處於一偏轉狀態的該可變形元件40的一示意性透視圖。例如，該層58a-c收縮，使得沿一軸向發展(y方向)產生多個曲率。
換句話說，圖3中描繪的三個樑可以被佈置成在它們的擴展方向上彼此鄰接。這可以這樣實現，使得在一相應的信號時，一第一樑和一第三樑(30a和30c)在一第一方向上具有一曲率，並且該第二樑(30b)在另一個方向上具有一曲率。以這種方式，可以獲得一致動器，當施加一相應的信號時，如圖4b所示，從沒有施加信號時所呈現如圖4a所示的該拉伸形狀變形為一S形。具有一信號且沒有一信號的該配置是可相互交換的。例如，該可變形元件30可以包括在每種情況下的一預偏轉或偏置，其基於所施加的該信號，在該可變形元件30和/或40的一減小的曲率或直線延伸會產生。例如，可以假設各個樑30a-c的該曲率除了該符號之外是相同的，並且該第一和第三樑30a和30c的一長度各自大約對應於該可變形元件的一總長度的四分之一，該中心樑30b的一長度大致對應於該可變形元件40的長度的一半。
圖4c係顯示兩個可變形元件40a和40b的一佈置的一示意性上視圖，該兩個可變形元件40a和40b在兩側被夾住並且彼此相鄰地被佈置，使得該部分腔室38被佈置在該可變形元件之間。該實線表示例如該可變形元件40a和40b的一致動狀態，而該虛線表示一非致動狀態，該可變形元件的該描述是可相互交換的，因為該非致動狀態可採用任何形式，其係與製造有關的原因。
該可變形元件40a和40b可以被配置成各自包括處於該非致動狀態的一曲率。此外，該可變形元件40a和40b可以分別由三個區段30a-1至30c-1和30a-2至30c-2形成，這三個區段在致動期間經歷相互彎曲。每個區段，例如中央區段30b-a或30b-2也可以由兩個或更多個區段形成。與圖4a和4b的描繪相比，該區段30a-1、30b-1和30c-1可以具有彼此相比並且與每個其他區段相比之不同的長度。該長度可以被配適於在致動時獲得的一期望形狀。該S形致動器具有以下主要優點：它們不僅用於實現一大的平面填充係數，而且還可以在該過程中兩側被夾住。由於兩側被夾住，該樑的預偏轉在技術上是永遠不可避免的並且是由於層張力梯度，而顯著減小的。因此，從該基板的該下蓋和該上蓋的一距離可以保持非常小，這不成比例地減少了該流量/壓力損失，因此，不僅顯著提高了揚聲器、超音波轉換器、麥克風和泵的效率，而且可能在一些環境實際上致能他們的正確功能。根據另外的實施例，也可以僅佈置可變形元件40中的一個，例如，在該MEMS變換器10內。
圖5係顯示一MEMS變換器50的一示意性上視圖，其中與該MEMS變換器20相比，該機電變換器18a-c具有不同的配置。該機電變換器18a-c每個分別包括一第一和一第二可變形元件22a和22b、22c和22d、以及22e和22f。該可變形元件彼此相對佈置。該樑元件的可偏轉端部被佈置成彼此面對。該可變形元件22a-f連接到該基板的區域被佈置成彼此背離。
該機電變換器18a-c每個包括分別連接到該相應的可變形元件22a和22b、22c和22d以及22e和22f的一平板元件62a-c。該相應的平板元件62a-c可以被連接到該相應的可變形元件22a-f的該可偏轉端。
該可變形元件22a-f可以各自部分地或完全地被配置為一可變形元件30或40或具有一不同的配置。該可變形元件22a和22b、22c和22d以及22e和22f的不同類型的陰影線分別表示該各個可變形元件的該變形彼此不同。一機電變換器18a-c的該可變形元件可以被佈置成使得它們沿著一相同的空間方向執行該可偏轉端部的一偏轉，而與該可變形元件22a-f的一相應實施方式無關。
例如，從圖5中描繪的該非偏轉狀態，控制可導致該可變形元件22a和22b的該可偏轉端部的運動沿一正x方向被執行。另外，該可變形元件22c和22d的控制可以使得該各自的可偏轉元件的一偏轉沿一負x方向被執行。這使得該平板元件62a和62b能夠在所述控制期間朝向彼此移動，使得該部分腔室42a的尺寸基於該平板元件的該移動而被減小。可選地或另外地，該腔室42a內的一負壓可導致該平板元件62a和62b朝向彼此移動，該可變形元件22a-d的變形從而被獲得。可選地或另外地，一個或多個可變形元件22a-d也可以以一電氣被動的方式被實現。例如，一電動勢可適用於一個或多個平板元件62a-c，使得基於該平板元件62a和62b的一電動勢，該平板元件62a和62b之間的一吸引力或排斥力可以被得到，這導致了該平板元件62a和62b的運動，並因此導致該可變形元件22a-d的變形。可選地或另外地，該可變形元件22c-f和/或該平板元件62b和62c可以同時被控制或者具有一時間偏移，以便獲得該可變形元件22c-f的變形和該部分腔室38a的該體積的一變化。
換句話說，圖5係顯示在圖2a-c所示中所示的該配置的一變體，其中四個彎曲樑22a-d和22c-f分別被使用來使每個腔室(腔室42a和38a)變窄和/或變寬。結合圖2a-c，這是在每種情況下基於兩個彎曲樑(可變形元件)進行描述。圖5係顯示一非致動狀態。該致動和非致動狀態是可相互交換的。例如，每個可控的可變形元件可在沒有施加信號時通常可以變形，並且可以根據一信號的一函數改變其變形，這還包括實現作為一特殊情況的一拉伸(非偏轉)狀態。
彎曲樑係彼此相對垂直(例如，沿該y方向)的，例如可該變形元件22a和22b、以及22c和22d，可以分別藉由包括元件64a和64b的一個可彎曲網彼此連接。在如此獲得的該網的一中心區域中，一相對剛性的延伸部(該元件66)可以被佈置。所述元件66可以另外又具有佈置在那裡的該平板元件62b，該平板元件62b被配置為剛性的或盡可能堅硬的。在施加一相應的信號時，該平板元件62a-c可以平行地朝向彼此或遠離彼此移動，以分別減小或增加部分腔室體的體積。該平板元件的該平行移動可以使得該部分腔室42a的該體積在一邊界情況下為零，這意味著該平板元件62a和62b彼此接觸。與結合圖2a-c描述的一配置相比，這一種佈置可以提供該流體的一體積流，其明顯大於該MEMS變換器20的該體積流。在減小該部分腔室42a的該體積時，該部分腔室38b的該體積可以相應地增加，或者可以至少基於其而增加。如結合該MEMS變換器20所描述的，該流體的供應可分別藉由該開口26a、26b和26c而被實現。該元件64a和64b也可以稱為彈簧元件。
該可變形元件(彎曲樑)22a和22b可以被設計成在施加一信號時向右(正x方向)彎曲。該可變形元件22c和22d可被設計成在施加一信號時向左(向負x方向)彎曲。兩種類型的樑(可變形元件的陰影線)可以設計成例如在施加一第一信號的該情況下彎曲，如結合圖3和圖4所示，並且在施加一第二信號的該情況下沿該相反方向彎曲。在這種情況下，由於該樑的該彎曲引起的該機械恢復力，而可以獨立地實現腔室(部分腔室)變窄和變寬到該原始尺寸。例如，該第一和第二信號可以分別是正電壓和負電壓。如果考慮圖3，例如，層56和58可以各自是有源層，和/或另一個有源層可以在背離該層58的一側被佈置在該層56處；兩個有源層可以彼此分開地被定址，以便在該一個或另一個方向上獲得偏轉。
存在於兩個相對的可變形元件(例如，該可變形元件22c和22d)以及與其連接的該平板元件62b之間的一體積，也可以在該彎曲樑移動或變形時改變。例如，該平板元件62可以被配置為剛性的。該可變形元件22c和/或22d和/或將該平板元件62b連接到該可變形元件22c和22d的連接元件64和/或66可以局部地變薄，以便提供一區域流道。這可以例如藉由另外的圖案化或蝕刻而被實現。該連接元件64a、64b和66可以被佈置成一T形佈置。與元件64a和64b相比，該連接元件66可以具有一高水平的剛度。在該可變形元件22c和22d的變形期間，元件64a和64b因此可較佳地變形，以使該相應的平板元件能夠沿直線移動。
借助於圖6a-e，下面將分別描述有利的實施例，其中該平板元件62a和62b分別連接到分別相對設置的可變形元件22a和22b、以及22c和22d。
儘管下面的解釋涉及該平板元件與該可變形元件的一連接，該可變形元件在每種情況下被配置為相同，不同的機電變換器和/或單獨的可變形元件的組合以形成一平板元件可以被配置為彼此不同。下面描述的細節沒有描述最終有利的進一步的實施例，並且可以能夠藉由它們自身或彼此組合或者利用其他有利實施例來實現。
圖6a係顯示一種結構的一示意性上視圖，其中構造成直的彈簧元件68分別佈置在該平板元件62a和62b與該可變形元件22a和22b、以及22c和22d之間。該彈簧元件68可以由該可變形元件22a-d的一材料形成或者由該平板元件62a或62b的一材料所形成，和/或可以與一個或多個所述元件一體形成。例如，該彈簧元件68可以被佈置成與該平板元件62a或62b成直角。
圖6b係顯示一另一種結構，其中彈簧元件68'以小於90°的角度α被佈置，例如，相對於該可變形元件的可偏轉端部30°或40°。這使得該平板元件62a處的該接觸點的一距離高於圖6a的構造，這可以導致該平板元件62a在該移動期間的下垂減少。
圖6c係顯示一種結構，其中該彈簧元件62a以大於90°的角度α被佈置。例如，與圖6a中所示的該結構相比，這可能導致該彈簧元件68的恢復力減小。
圖6d係顯示一種結構，其中圖6a的該結構被修改為該基板14的區域具有一彈簧元件72a或72b被佈置在其中，其與該機電變換器18a被設置處和/或相應的該可變形元件連接到基板14處相鄰的。
該彈簧元件72a和/或72b可以至少部分地由該基板14內的一凹槽(腔室)74a和/或74b所決定。這意味著，例如，由於該凹槽74a或74b，該基板14的剛度可以局部減小，使得該彈簧元件72a和/或72b被形成。即使該凹槽74a和74b被描繪為分別在該基板14內延伸跨過相鄰的可變形元件22a和22c、以及22b和22d，該凹槽74a或74b也可以被佈置成僅與一個可變形元件相鄰或與幾個可變形的元件相鄰。或者，該基板14還可包括多個凹槽或彈簧元件。
換句話說，圖6d係顯示一種結構，其中具有附接到其上的該可變形元件(樑)、並以一彎曲彈簧(彈簧元件72a和72b)形式的一另一結構，可以導致拉伸應力的進一步減小。這種彎曲彈簧元件也可以被集成到該剛性板中，例如，如圖6e的結構所示並且如結合凹槽76a-d所描述的那樣。在該樑被偏轉的該情況下，所述元件可以變形為S形並且可以減小作用在該剛性板上的該拉伸應變。
圖6e係顯示機電變換器18a和18b的一結構，其中與結合圖6d描述的該結構相比，該平板元件62a和62b包括與一區域相鄰的凹槽76a-d，該區域係該平板元件62a和/或62b藉由該彈簧元件68連接到該可變形元件。該凹槽76a-d與該平板元件62a和/或62b的面向該可變形元件的一側之間的一距離可以影響所述區域內的該平板元件62a和/或62b的一剛度。該凹槽76a-d使得能夠減小作用在該可變形元件22a-d上的恢復力。
換句話說，圖6a-e係顯示實現該可移動元件和/或該機電變換器的變型。所述變型與結合圖5所述的一結構不同，例如或者特別是因為圖5中所示的元件64a或64b與該支撐66結合以形成該彈簧元件68。圖6a的該結構可以具有一增加的剛度水平，以使該平板元件62a和/或62b朝向圍繞垂直於該繪圖平面(x/y平面)的一軸而寄生傾斜。類似地，這同樣適用於圖6b和6c的結構。另外，與圖5的該結構相比，所有三種結構都能夠實現該彎曲樑的更大偏轉。在圖5中，該元件64a和/或64b(可彎曲網)在該樑的偏轉時可能處於拉伸應力下，隨著該偏轉的增加，拉伸應力可能導致對該可變形元件的該樑偏轉的一增加的機械阻力。在圖6a-c的變體中，該兩個可變形元件的該機械連接可以被構造得明顯地更柔軟(剛性更小)，因為該相應的連接彈簧元件68可以藉由彎曲來響應，給定相應的所述元件的構造，該彎曲表示一明顯降低的機械阻力。
結合圖5描述的該連接元件/彈簧68和/或該元件/彈簧64a-b也可以具有彎曲或曲折的形狀。這使得能夠在一較佳方向上增加靈活性。結合圖6d和6e描述的該結構能夠減小該拉伸應變，從而導致該可變形元件的有效變硬。圖6a-e中描述的結構忽略入口和/或出口26。如果所述開口被佈置，該基板內的凹槽和/或彈簧元件則可以在佈置開口的區域中被省去。可選地或另外地，經由至少一個凹槽獲得的該彈簧元件72a和/或72b中的一個、幾個或每個可以基於兩個或更多個相互分離且獨立的彈簧元件在該平板元件62a或62b內被實施。
下面描述的圖7a-c將藉由例子來描述可變形元件和平板元件的可能佈置。
圖7a係顯示連接到該平板元件62的該可變形元件40。該平板元件62可以例如直接被佈置在該可變形元件40處。
圖7b係顯示一種結構，其中該可變形元件40a被固定地夾持在該基板14之間並且被配置為沿著該橫向方向24變形。該可變形元件40和該平板元件62具有佈置在其中的兩個另外的可變形元件40b和40c，其端部可彼此連接。基於該等連接，該可變形元件40b和40c可彼此對準，使得該相應可變形元件40b或40c的翹曲指向遠離另一可變形元件。例如，該可變形元件40a-c可以被共同控制或者可以共同地對該流體的該體積流作出反應；例如，該可變形元件40a-c的聯合控制導致該調節行程的一增加，例如，該平板元件62被偏轉的該行程的一增加。這意味著該可變形元件和該平板元件可以具有佈置在其間的至少一個另外的可變形元件，該至少一個另外的可變形元件被構造成在該至少一個另外的可變形元件與該可變形元件一起共同被控制的情況下，以增加該可變形元件的一調節行程。
圖7c係顯示該機電變換器18的一構造，其中該可變形元件40a-c在一中心區域中包括凹槽70a或70b，該凹槽70a或70b使得存在於該可變形元件40b和40c之間的一體積82能夠流體耦合到一另一個部分腔室，例如該部分腔室38a。該可變形元件40a、40b和/或40c每個可以被構造成兩個部分，以便提供該凹槽78a和78b。可選地或另外地，該凹槽78a和78b可以被配置為沿一厚度方向(z方向)分別被該可變形元件40a、40b和40c的另一材料包圍的凹槽。
換句話說，圖7a係顯示具有如圖4的致動的S形彎曲樑的一構造，其中與該彎曲樑的一連接係被佈置在該剛性板的該中心。為了增加偏轉的水平，可以將多個彎曲致動器可一個接一個地串聯被佈置。圖7b和7c示意性地係顯示三個串聯連接的S致動器的一佈置。根據另外的實施例，兩個S致動器(可變形元件40)或多於三個致動器可以被串聯連接。圖7a-c中的該可變形元件的該陰影線係被描繪為例如與圖4中選擇的陰影線一致。陰影線的差異可以表示該各個部分的不同曲率方向。圖7c係顯示一種結構，該結構在該S形致動器的該中心包括一開口(凹槽78a和78b)，能夠改善其間的空間(腔室82)的通風。
圖7d係顯示該機電變換器的一結構，其中一第一可變形元件40a和一第二可變形元件40b沿該y方向彼此平行地被佈置。這使得能夠增加該平板元件62偏轉的該作用力。該可變形元件的端部可彼此被連接或可共同地被佈置在該基板上。或者，兩個或更多個可變形元件40a和40b也可以沿一不同的方向平行地被佈置，例如，沿該z方向(厚度方向)。可選地或另外地，還可以組合可變形元件的一串聯連接和一並聯連接。
在一高度或過度偏轉的情況下，可移動元件可能跨越一不同的可移動元件或一固定元件。這可能會導致黏住。該可移動元件或該固定元件可以較佳地被提供有接近元件(護柱)，其能夠顯著減小該接觸面積，並且因此能夠減少或避免黏住。代替所謂的護柱，也可以佈置結構為彈簧元件的小結構。除了避免黏附之外，當兩個元件撞擊時產生的該脈衝因此可以被反轉，能量損失由此可以被減少或避免和/或該致動器的動態行為可以被改善。
圖8a係顯示一MEMS變換器80的一示意性透視圖，其中該可變形元件交替地連接到該基板和/或中該間層36和/或連接到該基板的一錨定元件84。例如，該可變形元件22a的端部處係固定地被連接到該中間層36的該區域46和48中的該基板，並且被配置為執行S形運動，如藉由與該可變形元件40相關的例子所解釋的那樣。該相鄰佈置的可變形元件22b被連接到該錨定元件84。該錨定元件84被佈置在該可變形元件22b的一中心區域中，並且可以在間隔層34a或層32a處連接到其上。這意味著該基底可包括一錨定元件84。
與可變形元件22a或22b的可移動端部相鄰佈置的該中間層36的側壁，其可以基於該可變形元件22a和/或22b的一運動模式而被成形。
圖8b係顯示該MEMS變換器80的一示意性上視圖，其中該間隔層34b和該層32b未作為例子而顯示出來。該MEMS 80在該開口26的區域中包括一桿元件44。該區域48可包括該彈簧元件72a-c。作為例子，該區域48被描繪為該中間層36的一上視圖。
該錨定元件84可以與該可變形元件22b和/或與該基板的一層一體地被形成。然而，如圖8所示，該錨定元件84可以沿該z方向突出超過該可變形元件22b，以便將該層32a和32b彼此連接。這使得該層32a和32b對振動的敏感性降低。或者，該錨定元件84也可以由與該機械可變形元件22b的一不同部件和/或一不同材料形成。與其相鄰佈置的該可變形元件22a，例如以正面或非正面方式在該區域48或46中固定地連接到該基板的兩側。
桿元件44之間的一距離85可以是例如小於1μm、小於0.1μm或0.05μm。
該錨定元件84可以被佈置在該可變形元件22b的一中心區域內。該中心區域可以包括例如該可變形元件的一幾何重心。該中心區域可以是例如該可變形元件40的該樑區段30b。
圖8c係顯示處於一偏轉狀態的該MEMS變換器80的一示意性透視圖。該可變形元件22b的外部區域可以在朝向該可變形元件22a的一方向上移動，而該可變形元件22a的該外端的位置基本上保持不變。該可變形元件22a的一中心區域可以在可該變形元件22b的一方向上移動，而該可變形元件22b的中心區域的一位置在該錨定元件84的基礎上基本保持不變。
圖8d係顯示處於如圖8c所述的該偏轉狀態的該MEMS變換器80的一示意性上視圖。與圖8b的該視圖相比，該腔室42的該體積減小，而該部分腔室38的一體積增加。該彈簧元件72a可以導致減少對該可變形元件22a的施加力；但是，它可能沒有被安排。鄰接該基板的一開口26的一第一部分腔室42可以被佈置在該第一機電變換器和該第二機電變換器的該樑結構之間，和/或該致動器22a和22b之間。
換句話說，圖8a和8b分別係顯示一示意性三維呈現圖和一變體的一上視圖，其中該MEMS變換器的一晶片表面區域可以非常有效地利用。如在結合圖2a-c中描述的基本結構中那樣，可以專門或主要使用彎曲致動器，亦即可以省去附加的剛性平板元件。如圖8a所示，該腔室42由兩個未偏轉的S致動器22a和22b所限制。在左側(負x方向)呈現一極限的該S致動器22a可以由其兩端連接到該圖的該頂部和/或底部的該剩餘結構元件(即，沿著該正或負y方向)。在右側呈現一限制的S致動器22b可以被附接到一柱(錨定元件)84。所述S致動器的兩端可以自由移動。該柱84可以分別固定地連接到該上蓋32a和下蓋32b。在施加一信號時，兩個致動器將以一S的形狀變形。在圖8a中以一隱藏方式示出並受一凹槽影響的該彈簧元件72a可用於實現應變消除。在圖8b的該繪圖平面內，該彈簧元件沿一橫向運動方向24被佈置在該元件48內，使得該彈簧元件72a沿該橫向運動方向24被固定地夾緊。如圖8所示，例如，該彈簧元件72a可以在所述間隔層的基礎上與該間隔層34a和34b具有一固定連接，並且也可以被夾緊。或者，該層34a和34b也可以被圖案化，使得該彈簧元件72a不與該間隔層34a和/或34b接觸，因此可以表現出更大的柔韌性。
如圖8c和8d所示，該S致動器22a的該凸出彎曲可以朝向該柱84移動，使得該S致動器22a的該中心幾乎接觸該S致動器22b的該中心。同時，該S致動器22b的該自由端已經朝向該S致動器22a的該固定夾緊移動，使得它們也幾乎彼此接觸。兩個S致動器的該致動形狀可以大致相同或實際上相同，使得該腔室42可以在該致動器的充分偏轉時幾乎或幾乎完全閉合。因此，該腔室42的該原始體積可以完全用於產生該體積流或用於檢測該體積流。在該腔室42於體積方面減小的程度相同的情況下，該腔室38可以增大體積，由此影響該流體的該元件的合適尺寸可以防止一過大壓力差異而影響該致動器的該運動，該過大壓力差異可能發生在該腔室38和42之間，並且其是由於動態效應。該元件46和48可以配置成使得與該致動器22b的該自由端的該距離保持很小和/或大致恆定，而與該端部的該偏轉無關。如上所述，為了實現該致動器22a的應變消除，彎曲彈簧元件72a可以被佈置。
上述實施例可包括佈置在產生的流動通道內的另外的致動器。該另外的致動器可能不會用於直接產生聲音，例如可以藉由該機電變換器18實現，但是可以用於可變地設定該流動特性。因此，例如，衰減並且因此該諧振曲線的該寬度可以以一靈活的方式單獨地適配，並且在該結構元件(MEMS變換器)的操作期間根據每個腔室的需要進行調整。
在開頭給出的估計中，根據現有技術的一薄膜式揚聲器的有效面積的該體積變化(ΔV/A)估計為3.75μm。如下面將要解釋的，這可以針對圖8a-c中描繪的一MEMS變換器重新估計，借助於在微電路技術中有用的尺寸，以便獲得對一有效區域ΔV/A的一估計。至此，可以假設該致動器的一寬度(在圖8a中在該x方向上)具有5μm的值。該柱84的該寬度也可以具有5μm的值。形成腔室38的該側壁的該致動器的該距離(例如，在圖8a和8b中處於該非偏轉狀態)可以假設為10μm。形成該腔室42的該側壁的該致動器的一距離(圖8a和8b處於該非偏轉狀態)可以假設為100μm。一平面填充因子Fp ，其可以指示哪個部分的該有效區域可以使用來產生一體積流，然後可以產生 Fp = 100 / (5 + 100 + 5 + 10) =83%。 ΔV/A可表示為：ΔV/A=AÏFp h/A=Fp h。
在上面的表達式中，h可以表示該腔室的該高度(例如，圖8a中的該z方向)。簡而言之，為此僅可以假設該致動器高度。該間隔層34a和34b的一厚度可以被忽略不計。與該薄膜揚聲器的上述3.75μm相比，顯然僅3.75μm/Fp(即4.5μm)的一致動器高度已經足以為每個有效區域提供該相同的體積流。在一致動器厚度h約為50μm的情況下，其可以在微機械技術中產生而沒有任何額外的開銷，該值可能已經超過該MEMS薄膜揚聲器的值10倍。
在根據沒有任何剛性平板配置的該MEMS變換器80的實施例中，由於機械元件和機械連接的該數量明顯減少，相較在包括該平板元件的變體並且可能的該可變形元件和該平板元件之間的其他可變形元件，寄生振動可以相當容易地處理或減少。如圖7b和7c所示串聯連接致動器例如可用於實現更大的衝程和/或更大的力。
圖9係顯示一堆疊90的一示意性透視上視圖。該堆疊90包括一MEMS變換器80a，其連接到另外的MEMS變換器80b和80c以形成該堆疊90並且被佈置在該堆疊90內。該MEMS變換器80a和一另外的MEMS變換器80b和/或80c的該機電變換器可以是共同可控的。這意味著雖然晶片表面積保持一樣，但是可以產生或檢測到的一體積流增加。即使該堆疊90被描述為包括該MEMS變換器80a、80b和80c，也可以可選地或另外地佈置其他MEMS變換器10、20和/或50。即使該堆疊90被描述為包括三個MEMS變換器，該堆疊90也可以包括一不同數量的MEMS變換器，例如，兩個、四個、五個、六個或更多MEMS變換器。佈置在該堆疊90內的該MEMS變換器和/或相鄰MEMS變換器的該腔室或部分腔室可以彼此連接。該腔室或部分腔室可以例如藉由在各個MEMS變換器之間的層中所提供的開口而連接。該電子電路17可以被配置成控制一個或多個MEMS變換器，即提供該可變形元件的一變形和一電氣信號之間的該轉換。因此，該堆疊90可以包括至少一個，但也可以包括多個電子電路17。
換句話說，晶圓或晶片(MEMS變換器)可以例如藉由基於矽技術的接合方法而被堆疊，使得在這種情況下，與傳統的薄膜式揚聲器相反，可能導致該體積流的一進一步增加。當採用在堆疊之前使各個晶圓或晶片變薄的技術時，該堆疊的高度可以保持很小。這種技術可包括例如一蝕刻工藝和/或一研磨工藝。
彼此相鄰佈置的該層32a和/或32b的層厚度的一減小，可以被執行到去除一個或甚至兩個所述層的一程度。可選地或另外地，為了減小該堆疊的高度，可以執行一製造過程，使得特定的下蓋和/或上蓋(層32a和/或32b)被省去。例如，該堆疊90可以被配置為使得該MEMS變換器80b和/或80c各自在沒有一個層32b的情況下被實現。
圖10係顯示一MEMS變換器100的一區段的一示意性透視上視圖，其中可變形元件22a-d被佈置在該基板14的側面之間。該可變形元件22a和22b藉由該錨定元件84a而間接連接。這意味著該可變形元件22a和22b的端部可以固定地連接到該基板，可能固定地連接到該錨定元件84a，並且因此可以(固定地)被夾緊。這意味著該可變形元件22a-d或根據另外的實施例的其他可變形元件可各自包括一樑結構。該樑結構可以被固定地夾緊在一第一端和一第二端。夾緊該可變形元件22a-d和/或該樑結構的端部能夠減小或顯著減小該可變形元件的該預偏轉(例如，由於層張力梯度)。因此，該蓋子和該致動器之間的該間隙可以小得多，這在若干應用的效率方面具有相當大的優勢。
舉例而言，在每種情況下，該可變形元件22a-d固定地在兩側被夾緊。藉由在該基板14處和/或在一錨定元件84a和/或84b處佈置或產生該可變形元件22a和/或22b，固定夾緊可以被獲得。虛線88表示一未偏轉狀態，而連續樑92表示該可變形元件22a-d的一偏轉形式。該基板14的實施方式或元件94a和94b可以使該可變形元件22a-d沿y方向定位。機電變換器18a-c的成對位置可以基於該元件94a和94b的移位。相鄰配置和/或成對地相互關聯的機電變換器18a和18b可以以一互相相反的方式變形。
該可變形元件22a和可能的一相對定位的可變形元件22c可以被配置為基於該變形以影響(即增大或減小)一部分腔室的一部分96a，和/或基於該部分腔室的一部分96a內的該體積流而執行變形。該可變形元件22b和可能該相對定位的可變形元件22d可以被配置成影響一部分腔室的一部分96b。該部分腔室的一部分96a和96b可以彼此連接，例如在該錨定元件84a和84b的一區域中。該可變形元件22a-d的變形可以被獲得，使得該可變形元件22a和22c、以及22b和22d將分別以不同的頻率變形，亦即，部該分腔室的一部分96a內的一體積變化可以以一頻率發生，其係與該部分腔室的一部分96b的一體積變化的一頻率不同。例如，如果該MEMS變換器用作為一揚聲器，則可以基於在體積的該變化在頻率方面不同，在該部分腔室的一部分內，不同的頻率可以被獲得。例如，如果該MEMS變換器100用作為一麥克風，則該部分腔室的一部分96a和96b可以具有不同的諧振頻率。或者，可以沿該y方向佈置另外的部分腔室的一部分和另外的可變形元件，使得該MEMS變換器100可以產生另外的頻率或者可以包括例如另外的諧振頻率。
或者，該可變形元件22a和22b或該可變形元件22c和22d也可以彼此直接連接。例如，錨定元件可以被佈置在一個或多個可變形元件22a-d的一中心區域內，以便影響該可變形元件22a-d的變形。這意味著該可變形元件22a和22b可以彼此直接連接。或者，一彈簧元件或一不同的元件也可以被佈置在該可變形元件22a和22b之間。
該MEMS變換器100可以被配置成使得在一第一時間間隔期間，該體積流12在一正y方向上從開口26處被獲得，並且隨後在一第二時間間隔期間，該體積流12在一負y方向上從開口26處被獲得。
換句話說，圖10係顯示一種結構，其中再次可能僅S形致動器被佈置。為了說明該原理，該S形致動器可以以一致動方式(連續線92)和一非致動方式(虛線88)呈現在圖中。該致動狀態和該非致動狀態可以藉由一相應的設計而可互換。該S形致動器(可變形元件22a-d)可以在其端部的一個(上端)和其端部的另一個(下端)處被夾緊。該錨定元件84a-b可用於此目的。該錨定元件84a-b可以由該層34a、36和34b所形成，並且連接到一層32a和/或32b。基於該配置，該S形致動器的該自由端與元件94a或94b之間的距離可以被省去。這可以在旁通流量方面實現更小的損失。一起始基板可以被處理，使得可以由其製造致動器；該起始基板可以包括層張力梯度，或者可以在該致動器的製造期間引入層張力梯度。基於該錨定元件84a和/或84b的該佈置，由此引起的該可變形元件的一偏轉可以被減少或防止。特別地，將該可變形元件懸掛在兩側，其可以導致減少或防止其在該層32a或32b之一的該方向上的偏轉。該間隔層34a和/或34b因此可以被設計得相應地更薄，這反過來可以導致旁路流動方面的一損失減少。每個腔室(部分腔室的一部分96a或96b)可以被兩個S形致動器所限制。在圖10的該例子中，兩個腔室可以串聯連接。串聯連接的腔室的該數量可以基於晶片上可用的一表面區域來選擇，同時考慮該聲學特性，特別是S形致動器和/或致動器腔室系統的該共振頻率，以及該數量可以在1和一個大數目之間變化，例如3個以上、5個以上或10個以上。
該元件94a和94b可以可選地被佈置，即該MEMS變換器100也可以在沒有所述元件的情況下被配置。例如，如果由於該機電變換器和/或該可變形元件的一特定設計或控制，而該致動器的一相應部分未被偏轉，借助於該元件94a或94b與該基板14的一距離則可以被省去。多個S致動器(波狀致動器)可以被配置。特別地，這使得能夠基於所述佈置獲得低諧振頻率，因為該樑(可變形元件的)的一諧振頻率可隨著該長度增加而減小。
圖11a係顯示該MEMS變換器110的一區段的一示意性上視圖，其中與圖10的該結構相比，該機電變換器18a-b相對於該基板14的一橫向方向被傾斜地佈置，例如，該x方向。隨著沿該y方向的一延伸與該MEMS變換器100的該延伸相同，該機電變換器18a-b可具有更長的軸向延伸。這可以實現更大的部分腔室的一部分96a和/或96b和/或更多數量的串聯連接的部分腔室的一部分和/或可變形元件。
一可變形元件的一外部樑區段30a可以經由該錨定元件84間接地被連接到另一可變形元件的一外部樑區段30c。或者，該樑區段30a和30c也可以立即(即直接)彼此連接。
換句話說，圖11a描繪了另一實施例，與圖10的圖示相比，其中該有效區域被旋轉了45°；可用的該晶片表面積可在一更大程度上被使用。漏斗形開口26可以被設計成使得該聲音可以垂直於該晶片邊緣區域而較佳地被發射，即沿該y方向在其一正或負方向上發射。
每個上述可變形元件也可以被形成為多個互連的可變形元件。
圖11b係顯示一MEMS變換器110'的一區段的一示意性上視圖，舉例而言，其可以用作例如一泵。與圖11a的該MEMS變換器110相比，該部分腔室的一部分96a和96b可以經由兩個開口26a和26b而被連接到該MEMS變換器110'的周圍。該部分腔室的一部分96a和96b可以經由該開口26a而被連接到該MEMS變換器110'的一第一側97a，並且可以經由該開口26b而被連接到該MEMS變換器110'的一第二側97b。例如，該第一側97a和該第二側97b可以被佈置成相對地定位。或者，該側面97a和97b也可以被佈置彼此成一角度。例如，該側面97a或97b中的一個可以包括該MEMS變換器110'的一側面，而另一側97b或97a可以包括該MEMS變換器110'的一主側(例如，一頂側或一底側)。
基於該可變形元件22a-d的一變形，可以經由該MEMS變換器110'產生從該第一側97a流到該第二側97b的該流體，或反之亦然。例如，在一第一時間間隔期間，該可變形元件22a和22c可以被變形並且該部分腔室的一部分96a的該體積可以被減小。在一第二時間間隔期間，該部分是腔室部分96b的該體積可以被減小。基於該體積減小或增加的一順序，一體積流12的一方向可以被影響。或者，也可以一個接一個地佈置多個部分腔室的一部分或僅佈置一個部分腔室的一部分。
簡言之，一泵的該功能可以藉由以下方式獲得，即該體積流12根據流過該MEMS變換器的原理，與一揚聲器類似地被產生，而不是來回傳播。該MEMS變換器的一入口側和一出口側可以彼此相對地而被佈置，但是也可以可選地以彼此成一角度地被佈置、或者被佈置在同一側上並且彼此以位置地或流體地被間隔開。包括該部分腔室的一部分96a和96b的該腔室可以包括在該基板中的該開口26a和26b。該機電變換器18a或18b中的至少一個可以被配置成基於該流體而提供該體積流12。例如，該機電變換器18a或18b中的至少一個可以被配置成基於該機電變換器的致動，在朝向該腔室的一方向上經由該第一開口26a輸送該流體，或者基於該致動，在遠離該腔室的一方向上經由該第二開口26b輸送該流體，或反之亦然。
儘管結合該MEMS變換器110'描述了一泵的功能，但是這裡描述的其他實施例也可以被用作為一泵或微型泵，例如，該腔室、部分腔室或至少一個部分腔室的一部份的開口的一佈置係適用的。
如果該可變形元件22a和22e同時被偏轉，則在一插入的體積內可能產生一負壓(可選地，過壓)，該壓力抵消該變形或偏轉。該體積可以具有一開口，例如，在該層32a和/或32b內，使得所述體積內的壓力均衡能夠被實現。這有利該於該MEMS變換器110'的有效操作。
圖12a係顯示一MEMS變換器120的一示意圖，其可以被用作為例如處於一第一狀態的一MEMS泵。該MEMS變換器120包括例如兩個可變形元件22a和22b，它們具有一樑結構並且在兩側被夾緊或固定地夾持在該基板14上。或者，該MEMS變換器120還可以被配置具有一個可變形元件或具有多於兩個可變形元件。
圖12b係顯示處於一第二狀態的該MEMS變換器120。基於至少一個可變形元件22a和/或22b的一變形，如圖12a所示，其可以從該第一狀態開始而獲得該第二狀態。從該第二狀態開始，可以基於形狀方面的該可變形元件的一恢復來獲得該第一狀態。在該第二狀態，例如，與第一狀態相比，該可變形元件22a和22b之間的該部分腔室38係更大的。在從該第一狀態到該第二狀態的一過渡期間，在該部分腔室38內可能產生一負壓。在從該第二狀態到該第一狀態的一過渡期間，在該部分腔室38內可能產生一負壓。
一可變形元件22a和22b分別和該基板14分別具有佈置在它們之間的一部分腔室42a和42b，其體積可以分別以與該部分腔室38的該體積互補的一方式而減小或增大；基於該可變形元件的該變形，以與該部分腔室38互補的一方式，也可以分別獲得過壓或負壓。
在一相應開口26的一區域中，一閥結構85a-f可以被佈置。例如，一個或多個閥結構85a-f可以由該基板14的一材料所形成。該閥結構可以與該基板14的一個或多個層一體形成，並且可以例如藉由一蝕刻工藝而被製造。
該閥結構可被構造成阻止，亦即減少或防止該體積流12至少沿一個方向藉由該開口26。例如，該閥結構85b、85d和85f可以被構造成減少或防止該流體從該相應的部分腔室中排出。可選地或另外地，該閥結構85a、85c和85e可以被構造成減少或防止該流體進入該相應的部分腔室。一個或多個閥結構85a-f可以被動地被配置，例如，作為彎曲樑結構或舌片結構被夾在一側。可選地或另外地，一個或多個閥結構85a-f可以主動地被配置，例如，作為機電變換器或可變形元件。簡言之，該閥結構85a-f以及該MEMS變換器的其他致動器(機電變換器)可以被致動。
該閥結構85d可以被配置為例如允許該體積流12基於該部分腔室38內的一負壓而流入該部分腔室38，而該閥結構85c同時減少或防止該體積流12進入該部分腔室38。如圖12b所示，如果在該部分腔室38內產生一過壓，則該閥結構85c可以被構造成基於該過壓而允許該體積流12從該部分腔室38流出，而該閥結構85d同時減小或防止該體積流12從該部分腔室38中排出。
該閥結構85a、85b和85e和85f的一功能分別與該部分室腔室42a和42b相同或相當。該閥結構85a-f也可以稱為止回閥，並且它們例如能夠設定該體積流12的一較佳方向。
儘管描述了該MEMS變換器，其效果是例如該體積流沿著該相同方向(正y方向)從該部分腔室38、42a和42b流動，並且在不同時間間隔期間，在該第一和第二狀態之間發生轉變，該閥結構也可以被佈置成使得該體積流沿著一不同的方向從至少一個部分腔室38、42a或42b流動，例如，該負y方向。
儘管該MEMS變換器被描述了，使得該閥結構85a-f被佈置在每個開口26處，但是閥結構可替代地不被佈置在任何開口26處或者僅被佈置在幾個開口26處。
即使該閥結構可以被動地被配置用作為止回閥，該閥結構也可以是主動地被配置的，這意味著它們可以是可控的、並且可以在所述控制基礎於致動器的意義上提供該閥的一打開或關閉狀態。特別地，在每一狀況分別與一個部分腔室相關聯的兩個閥結構85a和85b、85c和85d或85e和85f可以被控制，使得在該流體流12內產生壓力脈衝，例如，經由連接到該MEMS變換器的一控制裝置。例如，該機電變換器18的致動可以被實現，使得一過壓或負壓在該部分腔室42a、42b內的該流體內被建立，並且此後僅在該閥結構85a-f的開口係受控。
換句話說，借助於這種壓力脈衝，還可以藉由短壓脈衝實現近似模擬低頻聲波。藉由使用一個接一個地串聯佈置的多個腔室，這可以以幾乎一連續的方式發生。類似地，這對於彼此平行相鄰的腔室也是可能的。圖12a係顯示處於一非致動狀態的一例子，其中每個腔室在頂部和底部被提供有一個閥，每個閥可以配置為有效的。每個閥可以單獨打開或關閉。部分打開/關閉也是可行的。該閥樑可以與該可移動側壁(即可變形元件)完全相似地被設計和/或操作。因此，它們可以基於一樣或相同的致動器原理。在這種情況下，所述閥彎曲樑還可以被構造成在兩個方向上可移動，和/或在一流體流動(即，關閉它除了留下一個非常小的間隙，這是該運動所需的)時關閉該開口(藉由該彎曲致動器閥施加的一相應反作用力)。這種設置確保了在方向和/或負壓/過壓方面，能控制該流體流動的完全靈活性，特別是對於每個腔室。如果確定了該流體流動的該方向，則也可以使用該閥樑的止動件(「止回閥」)。
再換句話說，在該第一狀態中，該中央腔室(部分腔室38)可以經由被描繪為暗的兩個致動器(可變形元件22a和22b)所擴展，而該兩個外部腔室(部分腔室42a和42b)是被壓縮。該第一腔室經由該止回閥85d從該下部區域填充該流體。後者經由該止回閥85a和/或85e將該流體壓入該上部區域。在該第二狀態中，該中央腔室被壓縮。流體被壓入該上部區域。該外腔室填充來自腔室該下部區域的該流體。
圖13係顯示一第一可變形元件22a和一第二可變形元件22b的一示意圖，它們沿該可變形元件22a和/或22b的一橫向延伸方向98彼此被連接。一彈簧元件102被佈置在該可變形元件22a和該可變形元件22b之間。該彈簧元件102可以在該可變形元件22a和22b中引起減小的機械引起的恢復力。例如，該彈簧元件102可以在被設置垂直於該方向98的一方向98'上呈現一小水平的剛度，並且可以沿著一方向98''表現出大的剛度，其可以在空間上被設置垂直於該方向98和98'。例如，該可變形元件22a和22b以及該彈簧元件102可以被佈置在該MEMS變換器110內，以作為該可變形元件22a。
換句話說，合適的彈簧元件102可以被佈置在夾緊位置處、或者例如也在該致動器的夾緊位置之間的一區域中，例如中央，以便實現該S形致動器22a-d的一應變消除，該S形致動器22a-d被夾緊在兩側。例如，該彈簧元件102被用在該致動器的該中心，並且在該所需方向(98')上特別柔韌、並且在該兩個方向(98和98'')上是剛性的，亦即它呈現一高或相對高的剛度。該彈簧元件102可以被佈置在該可變形元件22a和22b的可偏轉端部之間。該彈簧元件102沿著該橫向運動方向24可以包括比垂直於該橫向運動方向24的一方向一更低水平的剛度。
圖14係顯示包括一MEMS變換器80'a和一MEMS變換器80'b的一堆疊140的一示意圖，與該MEMS變換器80相比，它們彼此連接並且包括一共享層32，這意味著該MEMS變換器80的一層32a或32b已經被移除了。該電子電路17可以被配置為共同控制該MEMS變換器80'a和80'b。作為其替代方案，該MEMS變換器80'a和80'b中的每一個可包括一相關聯的電子電路。
另外，該MEMS變換器80'a在該層32b內具有該開口26，這意味著與該MEMS變換器80相比，該體積流12的一輻射方向和/或該體積流12的一進入方向是垂直傾斜的。這意味著該MEMS變換器的一蓋子表面可以形成該堆疊的一外側；該MEMS變換器可以在該蓋子表面中具有一開口，該蓋子表面係被佈置成面向遠離該第二MEMS變換器的一側，該MEMS變換器80'a的該體積流12係與該MEMS變換器80'b的該體積流垂直地或相反地離開或進入該腔室。
該MEMS變換器80'a可以具有佈置在其上的一薄膜元件104。該薄膜元件104可以被佈置成使得該體積流12從該腔室藉由該薄膜元件104離開，或者該體積流12進入該腔室16可以至少部分地被防止。該腔室可以延伸到被佈置在該MEMS變換器80'a外部的區域，並且被佈置在該MEMS變換器80'a和該薄膜元件104之間。基於該體積流12，該薄膜元件104的偏轉可以是可引起的。例如，該薄膜元件104可以藉助於一框架結構106而被佈置在該MEMS變換器80'a上。該框架結構106可以被佈置在該MEMS變換器80'a的一側上，例如佈置在該層32b的主側上。
或者，也可以以90°以外的一角度進行傾斜。該MEMS變換器80'b可以包括在該層32b處或層32b內的開口，使得該體積流12可以進入和/或離開該堆疊140的兩側上的腔室，所述兩側被佈置為彼此相對。
可選地或另外地，該堆疊140還可以包括一另外的或另一個MEMS變換器，例如，該MEMS變換器20或80。例如，該MEMS變換器20可以被佈置在該MEMS變換器80'a和80'b之間。這使得該體積流12能夠沿著垂直於該MEMS變換器80'a的一相應方向的一方向進入或離開腔室。
換句話說，該聲音出口26也可以被安裝在該下蓋32a和/或該上蓋32b中，而不是被安裝在該晶片側面上。圖14係顯示一相應的簡化表示。該上蓋32b中的該開口26是可辨別的。類似的開口可以位於該下蓋32b中，但是由於該透視圖而無法被辨別。該層32還可以包括開口，即該MEMS變換器80'a和80'b的腔室、部分腔室和/或部分腔室的一部分可以彼此被連接。垂直(沿該z方向)疊置的腔室可以藉由該層32內的該開口彼此被連接。
包括一個或多個桿元件(柵格網板)44的一網格，其並且可以被配置用於設置該衰減、並且可以被配置為特別是作為對粒子的一防護、也可以以一簡單的方式實現、也可以在圖14中描述的變型中實現。例如，該上蓋32b和/或該下蓋32a中的該開口26可以藉由一濕式或乾式化學蝕刻工藝來設置。在蝕刻之前，該所需的柵格可以在一另外施加的薄層中被圖案化，其對該開口的蝕刻具有一適當的高選擇性。為了蝕刻該開口26，具有一適當高水平的等向性和/或橫向底切的一蝕刻工藝現在可以被選擇，從而可以產生該柵格網板44的底切。舉例來說，該柵格可以在一氧化矽層或氮化物層中被產生，並且該蓋子可以從矽而被圖案化，然後可以經由深反應離子蝕刻(DRIE，Deep Reactive Ion Etching)而使蓋子被圖案化。可以設定所述過程，使得可以實現微米量級的底切。或者，舉例而言，可以用四甲基氫氧化銨(TMAH，TetraMethyl Ammonium Hydroxide)和/或氫氧化鉀(KOH，potassium hydroxid)和/或硝酸(HNA、nitric acid)進行濕化學蝕刻。
如果該下蓋32a和上蓋32b中的該開口被設計成漏斗形，則該聲音射出表面可佔據出晶片表面區域的較大比例，並且與具有一側面上的一出口的MEMS變換器相比，可以被設計得更大，例如，像該MEMS變換器80。關於該聲學特性和衰減，所述選項提供了進一步的創造性餘地。該蓋子32a和32b中的聲音出口和在該蓋子面32a和32b之間的該側面的一組合是其他實施例的一特徵。高度集成系統的一較佳變形可以包括在該蓋子32b中安裝開口，以便在向上方向上發射出聲音，以及在該側面上安裝該壓力平衡開口，以便能夠以一簡單的方式應用結構元件，例如在一印刷電路板上。
通常，該聲音進入開口和/或該聲音離開開口26可以被設計成使得該聲學特性和/或該衰減特性以一目標方式被設定。原則上，該下層32a和上層32b也可以分別地振動。借助於存在於該插入層34a和34b和/或36中的合適的附加連接元件，所述元件的振動可以被抑制和/或減少，例如借助於該錨定元件84。抑制或減少可以包括將該振動轉移到可聽見聲音之外的一頻率範圍。可選地或另外地，該層32a和/或32b的振動也可以以一目標性地實施，以優化聲音輻射；還可以在該層內採用目標連接，並且經由相應的圖案化(連續開口或盲孔)以另外設定該層32a和32b的剛度和/或聲學特性。
還可以將一薄膜施加到該上蓋32b，然後藉由腔室的體積流12使薄膜振動。這由該虛線104示意性地表示。在一簡單的情況下，為了所述目的，該框架形式的一間隔件106可以在該上蓋32b上被設置，其可以具有佈置或夾在其上的該薄膜104。這一種薄膜104可以藉由已知的微機械方法生產。或者，該薄膜104也可以被佈置在該腔室或部分腔室內和/或僅覆蓋一個開口或僅覆蓋該開口26的一部分。
可應用於該MEMS變換器(例如，MEMS結構揚聲器元件)的一些先前描述的實施例的是，存在可以產生一部分體積流的腔室，例如，在部分腔室或部分腔室的一部分中，獨立於幾個、一些或所有其他腔室。腔室可以被實施，其包括在該橫向和/或垂直方向上連續的部分腔室(橫向：參見例如圖10和11)(垂直：參見例如圖14)；實施例還顯示它們的組合。這種連續的部分腔室(例如，部分腔室的一部分94a和94b)可被用於產生一部分體積流，該部分體積流獨立於或依賴於其他腔室或部分腔室。一腔室(部分腔室)可以獨立地產生一體積流的一情況可以被稱為一單體腔室。可以基於若干部分腔室(部分腔室的一部分)產生一體積流的一腔室可以被稱為一複合腔室。
上述實施例是可修改的，使得兩種類型的腔室可以以任何所需的方式組合。因此，實施例是可能的，其中僅單體腔室被設置或僅複合腔室被設置。或者，可以實現兩種類型的腔室被佈置的實施例。
換句話說，當僅使用單體腔室時，所有致動器/腔室系統的該共振頻率可以相同或可以被設計為不同地。例如，在聲音輻射中的特定頻率範圍可以經由增加一數量的相應單體腔室而被強調。特別是，經由衰減相應地擴展該諧振頻率和該諧振曲線的該寬度，例如，藉由該網格開口、或者通常藉由該聲音出口和/或該流動通道的該尺寸，該頻率響應的配置(聲壓水平作為一頻率的函數)可以被實現。首先，該頻率響應的平滑在此扮演一主要作用。
部分腔室和/或部分腔室的一部分可以以不同的頻率發射該體積流和/或以基於該體積的空間擴展、該機電變換器的幾何形狀和/或該機械變換器工作的一頻率而可以被優化來檢測該體積流的特定頻率。
在另一個實施方案中，單體腔室被專門使用。該聲音出口可以被佈置成專門為橫向的。三個晶片/晶圓(MEMS變換器)可以一個被堆疊在另一個之上。該上部晶片可以對在一第一(例如，高)頻率範圍內的聲音輻射而被優化。例如在中間的，一第二個MEMS變換器可以被適配一第二頻率範圍(例如，中頻範圍)。一第三MEMS變換器可以被適配於一第三頻率範圍，例如，對於低頻率。因此，一個三路揚聲器可以被獲得。該三個通道(三個MEMS變換器)也可以被橫向排列在一晶片中，一第一個數量N1 的腔室係被用於高頻，一第二個數量的N2 腔室係被用於中頻範圍，一第三個數量N3 的腔室係被用於低頻。該原理可以容易地在一橫向方向上擴展到一N路系統，並且在堆疊的該情況下也可以在垂直方向上擴展。在一另一實施例中，一N路系統係被設計，使得該聲音藉由相應諧波的一傅立葉合成而被產生，以使該聲音具有頻率N*f1，f1構成最低頻率。
這意味著一MEMS變換器可以被佈置成與至少一個另外的MEMS變換器一起形成一堆疊，可以藉由沿一橫向(例如，該x方向)和/或一厚度方向(例如該z方向)佈置例如至少兩個MEMS變換器來獲得一堆疊。或者，該等MEMS變換器也可以彼此相距一定距離而被佈置。該MEMS變換器的該腔室和至少一個另外的(第二)MEMS變換器的該腔室可以具有不同的諧振頻率。
在一致動器操作的情況下，即該可變形元件主動變形，一N路揚聲器可以被獲得，其中N表示具有不同諧振頻率的多個MEMS變換器。在一感測器操作的情況下，該體積流的不同頻率範圍例如可以藉由使用不同的MEMS變換器而被檢測。這致能例如執行該體積流的一傅立葉合成。例如，該控制裝置128可以被配置成檢測該MEMS變換器和該另外的MEMS變換器的一個或多個該機電變換器的該可變形元件的該變形。該控制設備可以被配置為基於該電氣信號計算一傅立葉合成(傅里葉分析)並輸出一結果。
剛剛提出並採用單體腔室的例子也可以在使用複合腔室時被實施，一複合腔室的該各個部分腔室具有相同的諧振頻率。
當採用複合腔室時，由於該諧振最大值的相應位置，連續的部分腔室也可以支持不同的頻率。例如，三個部分腔室可能呈現一個三路系統。以一低頻方式調變的該氣流，例如，在該後面部分腔室中(沿一軸向延伸部分的第一部分)將另外在該中央部分腔室中經歷中頻調變(沿一軸向延伸部分的第二部分)並且還將在該腔室的該前部經歷高頻調變(沿一軸向延伸的第三部分)。
為了產生相同的聲壓，一所需的行程，即該機電變換器的一偏轉，其可以在高頻率下小於低頻率。因此，用於高頻的該腔室或部分腔室可以被設計成具有較小的腔室容積和/或該側壁之間的較小距離，其用作致動器並劃分腔室。
在操作期間，一相位偏移可以經由相等頻率的腔室之間的控制而被引入，使得該波前係傾斜並且不會以垂直於表面的一方式(相控陣列)離開。
在迄今為止已經呈現並將在下面呈現的所有變型中，每個腔室被至少一個第二腔室所圍繞，當空氣流入該第一腔室時空氣流入該第二腔室以用於均衡壓力，反之亦然。當所述腔室之間不存在分隔壁時，這變得特別明顯，因為一致動器將在其移動期間增加該一個腔室的該體積，同時減小該另一個腔室的該體積，反之亦然。
對於應用，例如作為助聽器或耳內式耳機中的揚聲器，外部空氣(即耳朵外部的空氣)不會藉由揚聲器移動。而是，例如，耳道內存在的該體積僅藉由一薄膜的該振動而週期性地被改變。在上面提出的以及下面將要介紹的所有變型中，這可以被實現，在所提出的變型中位於一晶片頂側、一晶片底側或一晶片側面上的該相應開口係保持閉合。為此，僅在所述位置處省略該條柵的圖案化。
通常適用於揚聲器的所有應用領域的是，在某些地方也可以用一封閉的薄膜完全替換條柵。這樣可以最大限度地降低顆粒靈敏度，並且能夠進行操作，尤其是污染和/或腐蝕性氣體和液體。
在下文中，該彎曲致動器的設計和操作方面所採取的措施將被呈現，其目的在於能夠以一最佳方式描繪期望的頻率響應。
經由包括幾個附加的彈簧元件，其將該彎曲致動器細分為單獨的元件，可以降低該致動器的該有效剛度，並因此該共振頻率可被減小。請參考圖15作為例子，其中單個彈簧元件被使用，以將彎該曲致動器分成兩個元件。所述細分為兩個或更多個元件對於在可聽見聲音的該低頻範圍內實現一諧振頻率是重要的，因為在沒有這種措施的情況下，在給定該彎曲致動器的該通常尺寸(例如，5μm寬度，2mm長度，矽作為材料)，該彎曲致動器將呈現在kHz範圍內的自然頻率。可選地或另外地，一額外的質量元件可以有針對性地在該彎曲致動器處或在可能存在的剛性平板處被提供，以便減小該共振頻率。當圖案化該層36時，這樣的一元件可以以簡單的方式被提供。可以藉由使用該諧振器的一模型的該例子，一附加質量Δm的該作用模式可以被解釋。
該振動幅度A(ω)是質量為m的一元素，該元素藉由具有一剛度k的一彈而被簧懸掛，在該振幅為F0的正弦激振的該情況下，如下給出：(公式3) ω是激振的該角頻率，c是該衰減常數。如果該諧振器在一準靜態範圍內操作，則該振幅將與該質量無關。以下適用於ω＜＜ω0 ： A(w) » F0 / k (公式4)
因此，一附加質量Δm將該諧振頻率ω0 改變為該較低值ω0- ，然而，該振動的該幅度保持不變。當該彎曲反應器在其自然頻率範圍內操作時，情況是不同的。對於ω≈ω0 ，公式3中該根號內的該第一項與該第二項相比，可以被忽略，並且以下適用： A(w) » F0 / (c w0- ) (公式5)
由於ω0- 與該振動器(諧振器)的該質量的該根成反比，所以該質量的一增加將導致ω0- 的一相應減小，並且因此導致該幅度的一增加。幅度的該增益在該條件cω0- ＜k下產生。該彎曲樑被構造的可能性，使得能夠在一個方向或另一個方向上彎曲，這取決於該尋址和/或信號，其係在上面已經被描述了。因此，在該樑的彎曲時，該恢復力不再需要經由該機械彈簧作用而被施加。選擇用於這一種彎曲樑的剛度水平越低，該偏轉將越大，可以耦合的能量是恆定的。
雖然所有考慮都與該可聽見聲音範圍有關，但是也可以將該結構元件配置為用於產生超音波。原則上，代替致動器係可行的、還可以提供具有位置感測元件(例如壓阻、壓電、電容等)的樑，以便然後使一結構元件可用作為一麥克風。
對於以矽技術生產該MEMS揚聲器的本質，其可以依靠已知的晶圓鍵合方法和深反應離子蝕刻。該致動器的生產取決於所該選擇的作用原理，並且最初被忽略。在以下示例性過程中，所述部件可以以一模塊化方式包括在內。以下表示涉及一種結構元件，其僅具有用於該氣流的側向開口。
作為起始材料，絕緣體上的鍵合矽(BSOI，Bonded Silicon On Insulator)晶圓被使用。該載體晶圓(處理晶圓)形成該MEMS結構揚聲器元件的該下蓋32a。該BSOI晶圓的該掩埋氧化層可以稍後用作一間隔層34a。該BSOI晶圓的該有源層可以對應於該層36。該載體晶圓可以具有500至700μm的一厚度，並且可以根據需要進一步薄型化-可能係在該工藝結束時。該掩埋氧化層可以具有50nm至1μm的一厚度。該BSOI晶圓的圓有源層可以具有1至300μm的一厚度。例如，該層36係較佳底經由深反應離子蝕刻(DRIE)而被圖案化。在所述圖案化之後，該掩埋氧化層(34a)可以在該致動器的該移動區域內被移除或至少局部地被薄型化。這可以以一濕化學方式進行，例如，藉由使用緩衝氧化物蝕刻(BOE，Buffered Oxide Etch)、或以一乾式化學方式，例如，借助於氣態氫氟酸(HF，Hydrofluoric Acid)。一旦該間隔層34a在該致動器的該運動區域中至少部分地被移除，將關閉或大大減小該層34a和該致動器(可變形元件)之間的該間隙的一低摩擦層，其可以是，例如，經由化學氣相沉積(CVD，Chemical Vapor Deposition)或原子層沉積(ALD，Atomic Layer Deposition)沉積而被沉積。或者，早在用於製造該BSOI晶圓的該晶圓的接合期間，區域可以藉由沉積和圖案化合適的層而被定義，其中不進行接合，例如在美國專利第US 7,803,281 B2號公告中所述。這一種方法可被應用於該上蓋和該下蓋。例如，該層34b較佳地經由反應離子蝕刻(RIE，Reactive Ion Etching)而被圖案化。利用所述圖案化的兩個實例，該層36和34b內的所有元件如相應的圖中所示地被產生。這還包括該條形網格結構。
上述依一低摩擦層的沉積也可被用於該上蓋(層32b)。然後在黏合之前將所述層施加到例如該蓋子上。該間隔層34b然後可以被省去。例如，一低摩擦層可以藉由沉積一材料而被獲得。例如，一摩擦係數可以比例如該層32a、34a、34b或32b的一材料小10％、20％或50％。
給定適當的摻雜，該層36也可被用作一電氣導體。特別是當致動器時要被以不同頻率激振時，該層36中的垂直電氣絕緣是有利的。例如，這可以藉由例如所謂的填充溝槽來實現，如文獻[8]中所述。利用開放式溝槽進行電氣絕緣也是可能的。
一第二晶圓可以被形成為具有一典型的或可能厚度為500至700μm的並且將形成例如該上蓋32b的一矽晶圓，具有被圖案化的一層將被施加於其上。所述層對應於該間隔層34b。所述層的該厚度較佳地對應於該掩埋氧化層的厚度。作為該間隔層的一材料，可以使用任何材料，其能夠在稍後的一時間點將該第二晶圓黏合到該BSOI晶圓上。這裡將藉由例子的方式提及氧化矽，較佳地熱氧化物用於將氧化矽直接鍵合到矽上。或者，多晶矽也可被使用於直接鍵合。另一替代方案在於將合適的凹陷蝕刻到該第二晶圓中，使得該上蓋32b的該功能和該間隔層34b的該功能都配置在該晶圓上。至少在該致動器的該運動區域中，如果該晶圓在所述位置處塗覆有一適當低摩擦的層，所述凹陷則可以被省去，使得該致動器(可移動元件)和該蓋子(層32a和/或32b)之間的該距離可以被省略。除了用於圖案化的輔助層(遮罩)-該第二晶圓上的一另一層可以被省略。此外，矽的直接鍵合到矽上係為可能的。
除了直接鍵合之外，採用黏合劑黏合方法也係為可能的，使得該間隔層34b接著由一聚合物材料(例如PCB)組成。由於缺乏與CMOS兼容性的原因，其為可行但非較佳的是Au-Si共晶鍵合方法或陽極鍵合方法(含有Na離子的層)。
在黏合兩個晶圓之後，一晶圓陣列(晶圓堆疊)中的該主要生產部分已經完成。尚未被執行的是生產電線和接觸點以及可能需要的任何電氣絕緣結構。所述元件可以藉由現有技術的標準工藝製成：導體線的製造(例如，藉由濺射和圖案化AlSiCu)、藉由沉積和圖案化氧化物的垂直絕緣、藉由開放或填充的絕緣溝槽的橫向絕緣(其完全穿透該層36)。
具有橫向設置的開口的該結構元件的切割需要特別地保護該條柵。例如，這可以經由例如四個薄的網板將一框架內的該結構元件連接到所述框架來實現。為此，該下蓋32a和該上蓋32b以及該層34a、36和36b將相應地被圖案化。對於所述圖案化，首先可以是異向性蝕刻方法，例如TMAH，KOH和DRIE。特別是對於沿該條柵的圖案化，該層36的DRIE圖案化是較佳的變體。為了從該晶圓陣列中去除該結構元件，該網板被破壞。例如，這可以藉由機械方式或藉由雷射處理實現。
下蓋32a不用於切割也是可行，而是僅圖案化層34a、36,34b和32b。特別地，該層36可以經由DRIE圖案化，以實現該條柵的該垂直延伸。然後一溝槽將從該晶片表面開始形成並且將在下蓋32b上結束。所述溝槽現在可以被一聚合物材料(例如光致抗蝕劑)所填充。該聚合物用於在隨後的鋸切/切割過程中防止污染。在鋸切之後，沖洗和清潔該結構元件以便移除鋸漿。隨後，該聚合物經由合適的溶劑或在一氧等離子體中被除去。
如果使用該下蓋和上蓋中的開口以替代該側開口，如已在圖16的上下文中描述的那樣，則製造將被擴展。該下開口和上開口可以被一薄膜保護，例如，用於切割，以便鋸切過程或雷射切割是可能的。或者，該開口也可以經由一聚合物材料而被封閉，例如用於該切割工藝的光刻膠，隨後，所述聚合物材料可以藉由溶劑或一氧等離子體而被除去。
藉由一晶圓陣列中的接合方法較佳地來執行結構元件的堆疊。然後電氣接觸可以經由該相應層36中的電氣觸點(鍵合焊盤)而被實現，或者當使用穿矽通孔(TSV，Through-Silicon Vias)時，也可以藉由該晶片該底側上存在的所謂凸塊實現該電氣接觸。為了電氣連接該堆疊的單個晶片，TSV也可以被採用。對於非堆疊晶片，TSV和凸塊也可以被採用。
為了實現該條柵54的增加的穩定性，該間隔層34a和34b在該條柵的該區域中可以被保持未圖案化。
下面將描述製造橫向彎曲致動器的較佳實施變型。
原則上，已知的靜電、壓電、熱機械和電動力原理可以被採用來致動該彎曲樑。
即使沒有任何有源的彎曲樑，也可以對結構元件的一些上述變型實施一簡單的靜電作用原理。該MEMS變換器50可以被配置成使得剛性平板元件62a和62b被配置為或包括電容器平板，所述電容器平板由於一電動勢差而朝向彼此移動，因此將作為彎曲彈簧的該元件64將具有一相應的機械反作用力
或者，該彎曲樑也可以經由一另外佈置的固定反電極而被直接偏轉。使用梳形電極來增加該力或該偏轉也是可行的。
一另一靜電原理基於使用夾在一側的一樑，該樑在其夾緊位置處與一電極具有一非常小的距離，該電極距離隨著距該夾緊位置的該距離的增加而增加。該夾緊位置處的該距離可以為零。如果在該彎曲樑和該電極之間施加一電壓，則由該電壓量和該樑的該剛度決定的該彎曲樑的一部分，其將與該電極接觸。關於此處所述的該原理，該樑和該電極之間的該空間形成該腔室42a，其可以如所描述的那樣在體積方面改變。
例如，在文獻中描述了這種致動器的一基本原理，例如，在文獻[9]中，垂直偏轉致動器被提出。藉由在該彎曲樑的製造期間以一目標方式引入層張力來實現該電極距離的變化。對於在本申請的上下文中描述的該結構元件，根據所述原理，藉由相應地圖案化該層36，可以容易地實現致動器。除了圖案化該層36之外，無論如何一絕緣層都需要在該電極和該彎曲樑之間被施加，這可以藉由已知的微系統技術方法容易地實現。引入一個層張力係不需要的，因為該彎曲樑已經由於圖案化而獲得了期望的形狀。以這裡描述的該方式，該致動器可橫向偏轉，因此可用於上面進一步描述的該結構元件原理。
就大量部件的集成和可擴展性而言，該靜電作用原理提供了許多優點。諸如一磁鐵或線圈的外部部件係不需要，也不需要在污染方面至關重要的材料、並且用於潔淨室，特別是與CMOS兼容的潔淨室。然而，迄今為止所遵循的該薄膜方法具有若干缺點。它們包括這樣的事實：經由使用單一個振動薄膜或平板，整個可聽見聲音範圍只能被覆蓋到一不足的程度。以一準靜態方式操作薄膜的該方法解決了這個問題，由於缺乏共振昇壓，然而卻以偏轉為代價，並且因此，以可實現的體積流和/或可實現的聲音水平為代價。對於一固定音量，後兩者係相關如下，例如對於耳內式耳機，文獻[11]：(公式6) 在這內文，SPL代表聲壓級，P0 代表該正常壓力，ΔV是該揚聲器部分可實現的該音量變化，Pref 是指示該可聽度閾值的一度量的該參考壓力，它相當於20μPa，在耳內式耳機或助聽器的情況下，V0 是該耳朵腔室的該體積，相當於約2cm3 。
關於MEMS揚聲器，因此希望每個晶片表面區域或該整個揚聲器的每體積實現盡可能大的一體積流。例如，電動變換器可以實現非常大的薄膜偏轉，因此可以實現大體積流然而，由於需要永磁體，因此該總體設計的該體積非常大。對於移動電話中的揚聲器，從一透視的角度來看，其在一個維度上提供越來越少的空間，所述方法似乎通常是限制性的。
壓電彎曲致動器需要將一壓電層沉積到一基板上。所述壓電層可以對應於例如圖3的層58，其然後將被佈置在該層56的側面，該層56包括例如矽、或由矽所組成。借助於表面微機械過程可以製造所述致動器。
例如，如文獻[10]中所述，一個冷臂和一個暖臂形式的橫向熱機械致動器可以經由考慮該層36的DRIE圖案化中的相應幾何形狀而非常容易地被集成。
熱機械致動器的一另一變型在於使用由電流加熱的雙壓電晶片。為了製造這一種雙壓電晶片，一氧化物層可以以一致的方式被沉積，例如，在圖案化層36之後，使得所有側壁也被塗覆。然後可以經由遮罩和蝕刻工藝，在除了該彎曲元件的該一個側壁之外的任何地方去除所述氧化物層。
對於兩側被夾住的該彎曲樑，一電動力學原理可以容易地被採用。當一電流流過該樑或藉由一單獨安裝的導體圖案時，該樑將在一磁場內經受一力而導致偏轉。對於各個樑，該電流的該方向可以根據該所需的偏轉方向而被選擇。該導體線的可選性製造係經由表面微機械的標準工藝而被實現。這種情況下，在選擇間該隔層34b的該厚度時要考慮該附加的形貌。
該彎曲致動器的較佳實施方式是一橫向靜電致動器，其基於使用非常小的電極間間隙並且因此可以在低電壓下操作和被操作。例如，在歐洲專利公開號EP 2 264058 A1中描述了這種橫向致動器。所述技術使得能夠製造所有上述彎曲致動器和結構部件的變型，並且可以以一簡單和模塊化的方式容易地集成到該結構元件的該製造過程的該上述主要部分中。
在下文中，將參考在該側壁(即該可變形元件)移動期間發生的該旁路流動損失。當假設一層流時，可以在一簡單模型中顯示該旁路流動損失，例如，與該有用的體積流相比，體積流從圖2a中的該腔室42a流到該腔室38a，亦即，如果該間隔層34a和34b與該層36的該厚度相比較小，從洩漏到外部和/或從外部到達內部的體積流可以被適當地保持很小。這同樣適用於來自該橫向限制結構的一彎曲樑的該可能自由端處所存在的該距離。在兩側夾緊的彎曲致動器中可以省去後一種的考慮。如果計算流量損失，則對於所述配置，在藉由矩形管的一層流的該模型中，如果假設尺寸如下，旁路流量造成損失約3％，其可能導致與該有用的體積流有關： 彎曲致動器：長1毫米，高30微米，寬10微米 腔室：為了計算向外的流動阻力，假設一中間寬度為50μm。這低估了在該彎曲致動器的大量偏轉的情況下存在的該流動阻力。 該間隔物34a和34b的層厚度為：各自0.5μm。
假定的尺寸僅藉由例子的方式理解，並且可以利用微機械技術很好地被實現。考量該致動器的該寬度小(上方：10μm)，一層流的假設可能是不正確的，這對應於該管道的該長度。然而，所述假設是最壞情況的假設，因為在發生湍流的情況下，流動阻力將增加。為了激發這種湍流，層36內的該彎曲致動器可以被提供有合適的橫向形成的元件。合適的佈置被認為是在一旁路流動的情況下形成渦流的佈置。作為一替代或補充，有意粗糙化該蓋32a和32b的面向該腔室的那面可以促進一湍流的形成。
圖15係顯示一可變形元件150的一示意性截面側視圖，該可變形元件150包括一第一層112和一第二層114，該第一層112和第二層114藉由連接元件116彼此被間隔開並彼此連接，該連接元件116a-c被佈置在相對於該層114和該層112的一角度，該角度不等於90°(≠90°)。例如，該層112和114可包括一個電極。或者，一電極可以在該層112和/或114中的每一個中被佈置。基於施加一電動勢，一排斥力或一吸引力可以在該層112和114之間被產生。該吸引力或排斥力可導致元件116a-c的變形，使得該可變形元件144的背離一夾緊端118的一可偏轉端122可沿該橫向運動方向24偏轉。
這意味著該可變形元件150可包括一第一層114和一第二層116，該第一層114和該第二層116可具有佈置在它們之間的間隔物116a-c。該間隔件116a-c可以沿一傾斜方向124被佈置，該傾斜方向124相對於該層112和114的一延伸而傾斜。在該層112和114之間起作用的一吸引力可以使該可變形元件150彎曲。
該可變形元件150可以沿該傾斜方向被構造成平面或具有一個曲率。可替換地，該可變形元件和/或該層112和/或114還可以包括兩個部分，這兩個部分被佈置成以一不連續的方式彼此接觸，例如，符合一鋸齒圖案。
圖16係顯示與一電極126相鄰佈置的一可變形元件160的一示意性上視圖。該可變形元件160可包括或者是一另一電極127。基於在該電極126和該可變形元件160的該另外的電極127之間施加的一電動勢，一靜電或一電動力F可以被產生。基於該靜電或電動力F，該可變形元件160的變形可以被引起。
在該可變形元件160的不受該體積流或該電動勢(即該力F)影響的一狀態下，該可變形元件160和該電極126之間沿該可變形元件的該軸向延伸方向98的一距離可以是可變的。在該機械變換器和/或該可變形元件160具有與該基板14一連接的一區域中，該距離可以最小。這使得該可變形元件160的該變形具有一很大程度的可控性。或者，根據需要，該電極126和該可變形元件160之間沿該延伸方向98的該距離可以是可變的或恆定的。
根據實施例，該機電變換器可以被配置為靜電變換器、壓電變換器、電磁變換器、電動變換器、熱機械變換器或磁致伸縮變換器。
基於可能被產生的一力，該可變形元件的變形可以被引起、或者可以可被確定的和/或可被決定的。
借助於以下附圖，該電子電路的若干有利實施方式將被解釋。
圖17a係顯示根據一個實施例的一MEMS變換器170的一示意性透視圖。為簡單起見，該層36還包括該層34a和34b，它們例如結合圖2a而被描述。該MEMS變換器170的該腔室經由開口26而被連接到該MEMS變換器170的外部環境。該電子電路17可以被配置為包括許多部分，使得該電子電路17的一第一部分17a被佈置在該層32b上或該層32b內。該電子電路17的一另一部分17b可以被佈置在一不同的層中，例如，該層32a和/或36。
在該層32b處或該層32b中，該MEMS變換器170可以包括貫通連接19，其用作例如用於從該電子電路17處輸入和/或從該電子電路17輸出電信號的接觸銷。
圖17b係顯示該MEMS變換器170的一另一示意圖，其中該側面32a位於該前景中。該電子電路17的一第二部分17b可以被佈置在該層32a上或該層32a內。該層32a還可以包括貫通連接19。多個貫通連接可以具有相同的功能。例如，該貫通連接可以被使用以實現穿過該整個層堆疊的一貫通連接；然而，它們其中的一個、幾個或全部也可以僅被用於該堆疊的一部分，例如，直到該可變形元素。因此，在一個例子中，一些該貫通連接19可以代表該變換器的該可變形元件的該接觸位置，而其他貫通連接19可以代表將該蓋子晶圓的電子電路連接到底部晶圓上的電子電路的這種接觸位置。
圖17c係顯示該MEMS變換器170的一示意性透視圖，其類似於圖17a所示的視圖；該開口被構造成使得柵格網板44被佈置成至少阻止顆粒進入。
將該電子電路17佈置在該MEMS變換器的層中，例如，該MEMS變換器170的層中，其能夠獲得一高度集成的結構，另一方面，這使得能夠減少或避免外部電路結構，從而該整個裝置可以設計得很小。另外，將該電子電路佈置在該層堆疊的一層中使得能夠獲得較短的信號路徑，這在電磁兼容性方面以及在該設備的時間相關方面和性能相關方面都是有利的。
儘管可以僅在該層32a或32b中的一個中佈置該電子電路，但是將該電子電路細分並將其佈置在該層32a和32b中或兩個層32a和32b中，可以提供相鄰電子元件在每種情況下可被該電子電路17藉由盡可能短的路徑控制的效果的優點。細分該電子電路17還使該電子電路17a和17b能夠實現不同的或互補的功能和/或以互補技術實現，例如，MEMS和CMOS。該電子電路17a和17b實際上可以彼此電氣連接和/或與該機電變換器電連接。作為一分層設計的該MEMS變換器17的該結構使得能夠彼此分離地製造各個層，例如，在不同的半導體製造工藝中。這使得能夠在不同層中、並且因此在不同的電子電路中實現至少受半導體製造工藝影響的不同功能，使得基於不同半導體製造工藝獲得的該電路結構17a和17b可以被佈置在該MEMS變換器170的一晶片。
這也可以理解為意味著一第一電子電路17a佈置在該層堆疊的一第一蓋層中，並且一第二電子電路17b佈置在該基板的該層堆疊的一第二蓋層中。兩個電子電路17a和17b中的每一個沿垂直於該平面內運動平面的一方向被佈置。該可變形元件在其變形期間可以至少部分地被佈置在該第一和第二電子電路17a和17b之間。藉由貫通連接和/或其他電路元件，該電子電路17或其被佈置的該層可以至少電連接到或代表該MEMS變換器的一外側。這使得該MEMS變換器與一引線組件(例如在一電路板上)的可接合性成為可能。
換句話說，實施例使得能夠獲得包括集成在該MEMS變換器內的不同功能的一整體結構元件。這些包括例如一MEMS揚聲器的集成電子控制和一集成加速度感測器的控制/讀出。各個功能元件的製造可以被採用或實施在不同的製造工藝中，這些製造工藝在一晶圓製造期間可能不可組合或難以組合。藉由將所述功能細分為兩層，例如，在該上部和下部晶圓32a和32b中，該製造工藝可以以增加的靈活性地被選擇，並且可以在功能級別上被組合，即可以在該MEMS變換器170內部被連接。例如，該上晶圓(蓋)可以包含電子電路元件或低電壓範圍，即需要很小空間並且能夠實現高速的小型電子結構。該下晶圓(底部)可以包括例如用於操作一揚聲器的高電壓的D/A轉換器，亦即需要大量空間並且操作緩慢的大電晶體結構。同樣，對於存儲元件、光源或另外集成的MEMS感測器/致動器，可以獲得一相應的優點。可以根據需要細分互補功能的整合。
換句話說，一集成電子電路17或17a和/或17b可以在層32a和/或32b中被實現。所述電子電路可以用於例如控制用於聲音產生的該致動器並根據該期望的聲壓設置該相應的電壓，並且以該期望的頻率實現電氣激振。藉由使用該集成電路，也可以將一數位電氣輸入信號轉換為一類比控制信號(這可能是必要的)，例如，以一D/A轉換器的該形式或藉由脈衝寬度調變(PWM，Pulse Width Modulation)。在為一麥克風功能的情況下，例如，電氣信號(預)處理-在保持短信號路徑的同時-或者A/D轉換可以在所述電路內被實現。為了使該集成電子電路17與該晶片內部的致動器/感測器電氣接觸，貫通連接19可以被設想，其可以被佈置在該層32a和/或32b內。所述貫通連接可以穿透該層34a和/或34b，從該集成電路到各個致動器(樑)的各個連續電氣連接從而可以被實現。例如，對於每個樑，兩個電氣觸點可以被提供。在該堆疊的一側，該貫通連接19藉由集成的導線可以被連接到該電子電路17，這在圖中並未顯示。
就製造而言，一矽互補金屬氧化物半導體晶圓(CMOS，Complementary Metal-Oxide Semiconductor)係被結合到該層34b上。就該晶片而言，所述晶圓形成該層32b並將該腔室(腔室)朝向頂部密封。該矽CMOS晶圓內的貫通連接可以在鍵合之前被製造(情況a)。在這種情況下，該層34b的該貫通連接可能還需要在黏合之前存在。或者，兩個貫通連接也可以(情況b)在黏合之後被製造。簡而言之，在黏合後的該相應位置、在遮罩的該幫助下，蝕刻到將要電接觸的樑的那些位置可以被執行，並且該產生的盲孔可以用一導電材料再次被填充，例如一金屬或一摻雜半導體材料。可能地，在填充該導電材料之前，該盲孔的該側壁可以被塗覆有一絕緣層，例如氧化矽和/或氮化矽。
即使圖17a至17c被描繪成使得該電子電路被佈置在兩層中並包圍腔室14，該電子電路也可以僅被佈置在一層，例如，在被配置為連接到一電路板的一層等等，即一底層。可選地或另外地，附加功能元件可以在該等所述層中的至少一個中被實現，該層然後可以包括貫通連接。作為藉由選擇性蝕刻佈置該貫通連接的替代或補充，一個通孔連接也可以藉由該整個層堆疊而被提供，例如，借助於所謂的穿矽通孔(TVS，Through-Silicon Via)，使得該底層和該蓋層上的功能結構可以被電氣連接。該間隔層34b可以被製造在該覆蓋晶圓的該後側，即該層32b上，然後所述公共層可以與該晶圓結合。可選地或另外地，一間隔層34a可以在該層32a上被製造間，並且可以藉由隨後將它們與其他層結合來連接所述複合層。製造的該各層彼此接觸可以在黏合之前與其他組成的要素接觸。然而，原則上，貫通連接可以在該工藝流程的任何點、在層32a和32b中和/或在那裡佈置的層34a和34b中被提供。
可選地或另外地，還可以規定，如上所述的一MEMS變換器被佈置在該腔室內，使得該腔室由一相對厚的晶圓模製而成，用於執行晶圓鍵合的至少一些步驟從而可以被省去。
圖18a係顯示一MEMS變換器180的一示意性透視圖，其中該層32b面向該觀察者，例如，如圖17a中的情況。
與該電子電路17a相鄰，該層32b可以包括一功能元件或MEMS結構21，其可以包括一個或多個MEMS功能。例如，該MEMS結構21可包括一慣性感測器、一磁力計、一溫度和/或濕度感測器、一氣體感測器或其組合。可選地或另外地，該MEMS結構21可以是任何感測器、任何致動器、一無線通信界面、一光源、一記憶體組件、一處理器和/或導航接收器。該電子電路17a可以被配置為控制和/或評估該MEMS結構21。
這意味著具有該電子電路17a位於其中的該層32可以包括一功能元件，即該MEMS結構21。該功能元件可以被連接到該電子電路，並且所述電子電路17a可以被配置成控制或評估該功能元件。
圍繞一軸23旋轉該MEMS變換器180可以產生圖17b的一視圖；佈置在該側面32a上的該電路17b可以被配置為例如評估和/或控制該腔室內的該MEMS變換器180的該機電變換器。於此，該電子電路17a和17b也可以執行互補功能。
換句話說，該底部晶圓可以包括一集成電子電路17b，其較佳地承擔與電路17a的任務互補的任務。這意味著該MEMS變換器180可以被配置為佈置在一電路結構或電路板上，使得該MEMS結構21被佈置為背對所述結構。
圖18b係顯示一MEMS變換器180'的一示意性透視圖，與該MEMS變換器180相比，其被修改，其中一開口26a佈置在該層32b內並且例如位於該MEMS區塊21內。
例如，這使得該電子電路17a被配置為控制和/或讀出該腔室內的該機電變換器可以被實現，並且被配置為控制和/或評估該MEMS結構21。
該MEMS變換器180'可以在該基板中具有一另外的開口26b。例如，該開口26b可以被佈置成使得該流體流12覆蓋跨越該MEMS變換器180的一更大距離。例如，該開口26b可以被佈置在該MEMS變換器180'的一側壁處或其中，其與該MEMS結構21處於一最大距離處。該MEMS結構(功能元件)21可以被配置為例如佈置在該蓋層32b中的一氣體感測功能元件。該氣體感測功能元件21可以被配置成當所述流體流12通過該開口26a時與該流體流12相互作用，並且感測地檢測該流體流12。換句話說，該功能元件21可以被配置成檢測該流體流12的特性。
該電子電路的兩個部分的該上述互補功能可以與例如在該堆疊的一側(例如該底側)上的該氣體感測器元件以及該堆疊的一相對側的一電子控制裝置相關。例如，該氣體感測器元件的該製造過程，例如，該在MEMS技術中生產的，其在該電子電路的製造過程中，例如在該電子電路的正面的製造過程可能是不可集成的，或者是可以集成的但具有一大量的支出，例如在CMOS技術中生產，因此將功能細分為互補對可以利用標準製造工藝。使得所述標準過程之一被用於實現一晶圓上的該氣體感測器的該控制功能，這是可以被實現，並且用於實現一不同晶圓中的該機電變換器的該控制功能，這些晶圓經由晶圓鍵合在稍後的一時間點彼此連接，以便產生例如該MEMS變換器，例如該MEMS變換器180。
例如，該氣體感測功能元件21可以包圍該開口26a，以便提供盡可能大的一表面與該流體流12的一接觸。可選地或另外地，該氣體感測功能元件至少部分地突出到該開口中是可行的，例如，當用於測量流速等的一元件被佈置時。
換句話說，該層32b具有一開口。例如，在該層堆疊內，一另外的開口被設置在該右側。在該例子中，該層36內的該流體相互作用元件，即該可變形元件或該平板元件，被配置成在與該蓋層和該底層32a和32b結合時產生一微型泵。例如，環境空氣可以藉由該開口26a被吸入並朝向該開口26b噴射。區塊21具有位於其中的一氣體感測器，例如，由於其靠近該開口，所以該氣體感測器以一準連續的方式被供應周遭的空氣。其結果是，與僅基於該熔合進行氣體交換的該情況相比，該感測器能夠明顯更快地對周遭的空氣的變化作出反應。
圖19a係顯示一層27的一示意圖，該層27可以是根據實施例的一MEMS變換器的一層堆疊的一部分。該層27包括一第一主側29a和一第二主側29b，圖19的該左側被描繪成使得該主側29a係為可見並且經由圍繞該軸23旋轉該層27後該主側29b在圖19的右側係為可見。該主側29a包括一電子圖案31a，該電子圖案31a包括一第一距離光柵33a。該第二主側29b還包括一電子圖案31b，其具有與不同的一距離光柵33b。該電子圖案31a和31b可以在該適配層27內彼此被電連接，使得借助於該適配層27，適配或實現該第一距離光柵33a以形成該第二距離光柵33b是可被致能，或反之亦然。該距離光柵33a和33b可以適於例如簡化或致能一相應側面29a或29b與一特定類型的電子電路接觸。例如，兩個距離光柵33a或33b中的一個可以被配置為與一經常使用或標準的結構元件或電路板的光柵化兼容，而另一個距離光柵包括一較小的圖案距離，以便能夠緊湊地設計在該MEMS變換器內的電路結構。或者，該距離光柵33b內的距離也可以大於該距離光柵33a內的距離。
該層27可以是該層堆疊內的任何層，例如，能夠與其他組件接觸的一層，例如，圖17a中的該層32a和/或32b。這意味著該層27可以是該疊層的一蓋層。
可選地，該層27也可以專門被配置為用於調整該距離光柵的一適配層，這意味著它並不包括該電子電路17。與其無關，該層27可以是該堆疊的一蓋層，例如，在該電子電路17僅佈被置在該堆疊的一側的情況下。
該層27可以被佈置為一堆疊的一蓋層，其使得能夠將其用作一插入器。這意味著，該層還可以執行一插入器的該功能。舉例而言，經由焊接方法或用於製造電氣接觸點的其他合適的連接方法，所述該層然後可以具有施加在其上的一另外的晶片或電路載體，其具有電子和/或感測功能並且包括相應的距離光柵。在實施例中，用於控制/讀出需要被實現的變換器的一些或甚至整個電子功能係被提供，和/或藉由這種方式，即藉由該附加接觸的晶片，可以獲得所有附加的感測功能。
借助於MEMS技術，可以將該氣體感測元件不僅放置在該開口26a附近，而且可以直接放置在該開口上方，即該氣體感測元件可以伸入該開口中。為此，該感測元件可以懸掛在該開口26a內。例如，具有一上述功能的一泵還可以利用該可用晶片體積的一部分。因此，該可用晶片體積的另一部分，例如，為一揚聲器和/或一麥克風提供的一區域可用於所述目的。而且，該晶片體積或該晶片體積的一部分可以被用作一超音波變換器或用於本文所述的任何其他功能。
採用所描述的技術作為包括集成感測器技術和信號處理的一微劑量單元也是可能的。例如，一葡萄糖感測器可以被集成為一MEMS元件，其中一微泵連接到在該層36內實現的一集成容器。一旦該葡萄糖感測器指示一臨界血糖水平，該泵就可以從該容器器分配所需要量的胰島素。類似的用途對於其他藥物和/或活性物質例如止痛藥是可行的，例如，作為一嗎啡或氫嗎啡酮泵。
換句話說，該新方法還基於以下事實：經由一MEMS晶片，聲音感測和/或聲音再現被實現，其中該流體活性元件係被容納在該晶片內而不是該晶片表面上。結果，該晶片的該頂側和底側上的該表面保持完全或至少在很大程度上可用於單片集成其他感測器、致動器和電子電路。這裡給出的該表示主要涉及所述原理的使用。然而，本揭露不限於此，而是通常可以用於所有MEMS揚聲器和MEMS麥克風，其中聲音產生和/或聲音處理在一晶片體積內被實現。
圖19b係顯示圖19a的該適配層的有利利用。如已經提到的，該適配層可以被配置為一半導體層，亦即可以包括半導體材料，例如矽或砷化鎵。在該第一層主側29a處，該適配層27可以包括該第一電子圖案31a，該第一電子圖案31a係包括該第一距離光柵33a的。在該第二相對層主側29b上，該適配層27可以包括該第二電子圖案31b，該第二電子圖案31b包括一第二距離光柵33b。該第一和第二電子圖案31a和31b彼此電氣連接，從而一電子電路的接觸(例如在該側面29a或29b之一上的該電路17)使得該距離光柵33a或33b能夠適配另一個距離光柵33b或33a。
該適配層27可以被佈置在一MEMS層堆疊中，例如，在這裡描述的一MEMS變換器中。該MEMS層堆疊可以包括一電路層45，該電路層45包括一電子電路，例如該電子電路17，其包括該距離光柵33a或33b其中一個。該層45可以是例如該層32b或具有一電子電路的一另一層。因此，該電子電路17可以電氣連接到該第一或第二電子圖案31a或31b，使得該電子電路17可以藉由該另一層主側29b而被接觸，並且因此與一不同的距離光柵接觸，這就是該層29也可以用作一插入器的原因。當該電子電路17不在那裡時，連接到該適配層27的一層堆疊可以是這裡描述的一層堆疊。該層堆疊可以藉由該適配層27而被連接到該層堆疊，以便執行該可變形元件的評估和/或控制。例如，觀察該MEMS變換器20，還可以設置用於連接該電子電路的該電子結構，以代替該電子電路，這意味著該層32b可以被配置為一適配層。
根據此處描述的實施例的一MEMS層堆疊可以形成一MEMS變換器，用於與一流體的該體積流12相互作用，並且包括以下： 該基板14，其包括具有多個層32a-b、34a-b、36的一層堆疊，該層32a-b、34a-b、36形成多個基板平面，並且包括該層疊層內的一腔室16； 一電子變換器18；18a-f連接到該腔室(16)內的該基板14並包括元件22；22a-f；30；40；150；160，其至少在多個基板平面的一運動平面內可變形，該可變形元件22；22a-f；30；40；150；160的變形在該運動平面內，並且與該流體的該體積流12因果相關； 該電子電路17藉由該半導體層被連接到該機電變換器18；18a-f。
該電子電路17被配置為提供該可變形元件22；2a-f；30；40；150；160的一變形和一電氣信號之間的一轉換。
提供一半導體層27的一方法包括在該半導體層27的一第一層主側29a處佈置一第一電子圖案31a，使得該第一電子圖案31a包括一第一距離光柵33a。該方法還包括將一第二電子圖案31b佈置在該半導體層27的一第二相對定位的層主側29b上，使得該第二電子圖案31b包括一第二距離光柵33b。該方法包括將該第一和第二電子圖案31a、31b彼此連接。
圖20係顯示一MEMS系統200的一示意性方塊圖，該MEMS系統200包括連接到一控制裝置128的該MEMS變換器80，該控制裝置128被配置為執行要提供給該MEMS變換器80的該信號處理和/或從該MEMS變換器接收的該信號處理。例如，該電子電路可以控制該MEMS裝置80的該電動變換器和/或可以從該MEMS裝置80的該電動變換器接收電氣信號。有關如何實現相應控制的信息和/或一評估可以在該控制設備128內被執行。
舉例而言，如果該MEMS變換器80包括多個機電變換器18，則該控制裝置128可以被配置為替該多個機電變換器提供信息，例如，對於一共用電子電路和/或用於單獨的電子電路，使得一第一和一相鄰的第二機電變換器在一第一時間間隔期間至少局部地朝向彼此移動。該控制裝置128可以被配置為以這樣的方式控制多個機電變換器中的至少一個電子電路，使得該第一機電變換器和與該第一機電變換器相鄰佈置的一第三機電變換器在一第二個間隔期間朝向彼此移動；該第一機電變換器可以被佈置在該第二和第三機電變換器之間。例如，所述機電變換器可以是該機電變換器18a-c；該機電變換器18b可以是該第一機電變換器。
可選地或另外地，該控制裝置128可以被配置為從該電子電路接收基於該可變形元件的一變形的一電氣信號並且對其進行評估。例如，該控制裝置128可以配置成決定該變形的一頻率或一幅度。這意味著該系統200可以被作為一感測器和/或致動器而操作。
舉例而言，系該統200可以作為一MEMS揚聲器操作；該體積流12可以是一聲學音波或一超音波。
該基板的一腔室可以包括該基板14中的一第一開口26和一第二開口26。該機電變換器18可以被配置成基於該流體而提供該體積流12。該機電變換器可以被配置成基於該機電變換器18的致動將該流體藉由該第一開口26朝向該腔室輸送，或者基於所述致動將該流體藉由該第二開口輸送而遠離該腔室。
或者，該系統200可被操作以作為一MEMS麥克風；在該可變形元件的該變形的基礎上，可以在該機電變換器80的一端口或連接的一不同機電變換器的一端口處獲得一電氣信號。該可變形元件的變形可以基於該體積流12而被引起。
可選地或另外地，此處描述的MEMS變換器可以被配置為一MEMS閥或MEMS劑量系統。一MEMS劑量系統可以被使用，例如用於可植入藥物和/或胰島素的泵。
使該系統200被描述使得該控制裝置128被連接到該MEMS變換器80，一不同的MEMS變換器被佈置也是可能的，例如，該MEMS變換器10、20、50、100、110、170、180、180'、230和/或240。可選地或另外地，根據上述實施例的數個MEMS變換器可以被佈置。可選地或另外地，MEMS變換器的一堆疊可以被佈置，例如，該堆疊90或140。替代地或另外地，至少兩個MEMS變換器可以被佈置。至少一第一MEMS變換器和一第二MEMS變換器可以包括具有不同諧振頻率的腔室或部分腔室和/或機電變換器，例如，包括500Hz致動器的一腔室，包括2kHz致動器的一另外的腔室或一另外(部分)腔室等。
上述MEMS變換器可以被用在設備中。在圖21a中係顯示根據一實施例的這一種設備210的一例子。該裝置210包括例如該MEMS變換器10；然而，可選地或另外地，它還可以包括此處所述的一不同的MEMS變換器20、50、100、110、170、180、180'、230和/或240。MEMS該變換器被配置為例如用於產生該聲波形式的一聲學流體流12的一MEMS揚聲器，該設備210被配置為一移動音樂重現設備或耳機。
圖21b係顯示根據一實施例的一系統215的一示意性方塊圖，該系統215可以包括例如該設備210。該MEMS變換器10和/或一佈置的不同MEMS變換器可以被配置為一揚聲器並且被實現為基於一輸出信號39而重現一流體流12形式的一聲音信號。該輸出信號可以是包括聲學信息的一類比或數位信號，例如包括語音信息。該信號215可以被配置為例如一通用翻譯器和/或作為室內(建築物內)和室外(建築物外)應用的一導航輔助系統。至此，該系統215可以包括其他組件，例如，一麥克風和/或一用於位置確定的設備以及一計算單元，例如，一個CPU。該麥克風還可以被配置為這裡描述的一MEMS變換器。該計算單元可以被配置為將藉助於該麥克風拾取的一第一語言的語音內容轉換為一第二語言，以便提供具有該第二語言的該輸出信號39。或者，該計算單元可以被配置為基於一確定的位置而提供該輸出信號39，使得其包括關於該所確定的位置的語音信息，然後可以由該MEMS變換器10再現該語音信息。
圖22係顯示根據一個實施例的一健康輔助系統220的一示意圖。該健康輔助系統220包括一感測器裝置35，用於感測一身體37的一生命功能、並且用於基於所述感測的生命功能以輸出一感測器信號39。該健康輔助系統220包括一處理裝置41，用於處理該感測器信號39並基於所述處理以提供一輸出信號。健康輔助系統220包括耳機，例如該裝置200包括根據此處描述的實施例的一MEMS變換器。該MEMS變換器被配置為一揚聲器並且包括用於接收該輸出信號43的一無線通信界面。該揚聲器200被配置為基於該輸出信號43重現一聲學信號。將該揚聲器實現為耳機則提供了優點，特別是作為耳內式耳機。例如，可以向該用戶通知該所監視的生命功能，例如，運動時的該脈搏速率。輸出從該生命功能所導出的一量也是可能的，例如，超過或低於一閾值等。
圖23係顯示一MEMS變換器230的一示意性上視圖，該MEMS變換器230包括多個機電變換器18a至18i，該機電變換器18a至18f以一橫向偏移的方式在一第一腔室16a內彼此相鄰地被佈置，並且該機電變換器18g至18i以一橫向偏移的方式在一第二腔室16b內彼此相鄰地被佈置。該腔室16a和16b可以包括在該基板14的未顯示出的底部和/或蓋面中的開口。該MEMS變換器230可以被用作為一揚聲器和/或麥克風，對於各個機電變換器18a至18i以及一相應腔室16a和16b的機電變換器18a至18f或18g至18i都是如此。該揚聲器和/或麥克風還可以被實現為優化用於經由振動發射和/或接收聲波。例如，它們可以一起被放置在該人體，理想地靠近一骨骼，以便藉由固體聲傳輸和/或接收信息。在這種情況下，一較佳的變型是其中所有該致動器分別在該相同方向上移動，亦即與說明一腔室包括兩個可移動壁的一方法無關。該機電變換器18a至18i包括夾在一側的樑元件。該MEMS變換器230包括未示出的該電子電路17。
換句話說，該左側腔室(腔室16a)包含橫向或垂直可移動的彎曲致動器，該彎曲致動器較佳地同相振動並因此使晶片振動，以便以這種方式傳輸聲音。該右側腔室(腔室16b)包含三個橫向或垂直彎曲致動器，其較佳地也同相振動，但由於其尺寸(厚度、長度或寬度)而覆蓋與該左側腔室不同的一頻率範圍。
圖24係顯示包括多個機電變換器18a至18i的一MEMS變換器240的一示意性上視圖，該機電變換器18a至18f以一橫向偏移的方式彼此相鄰地被佈置、並且該機電變換器18a至18f分別相鄰地分隔相鄰的腔室16a至16k或部分腔室。該機電變換器18a至18i包括兩側被夾住的樑元件。該MEMS變換器240包括未顯示出的該電子電路17。
即使圖23和24的該實施例被描繪成使得該MEMS變換器230僅包括一側被夾住的這種樑元件，並且由於該MEMS變換器240僅包括兩側被夾住的這種樑元件，所以這些實施例也可根據需要而彼此組合，因此，取決於腔室16a或16b，相同類型的機電變換器可彼此獨立地被佈置，或者不同類型的機電變換器可佈置在一腔室內。
換句話說，圖24係顯示與圖23一相同的原理，但是在這種情況下，兩側被夾住的彎曲致動器已被使用。
進一步的實施例涉及一種製造一MEMS變換器的方法。該方法包括提供一基板，該基板包括具有多個層的一層堆疊，所述多個層形成多個基板平面，並且包括在該層堆疊內的一腔室。該方法包括在該基板內產生一機電變換器，使得前者在該腔室內被連接到該基板，並且包括在該多個基板平面的至少一個運動平面內可變形的一元件，該可變形元件在該運動平面內的變形和該流體的該體積流是因果相關的。該方法包括在該層堆疊的一層內佈置一電子電路，使得該電子電路被連接到該機電變換器並且被配置為在該可變形元件的一變形和一電氣信號之間提供一轉換。
儘管上述實施例涉及以下事實：在兩個機電變換器朝向彼此移動的情況下該體積流可以被產生，體積流還可以基於一機電變換器相對於一剛性結構的一運動而被獲得或者與其的因果互動而被獲得，該剛性結構例如該基板。這意味著一部分腔室或部分腔室的一部分的一體積可能受到一單個機電變換器的影響。
與結合圖1所述的該配置相比，上述實施例包括一可變形元件，該可變形元件被配置為執行多個曲率，和/或連接到一平板元件，其可用於產生一明顯更大量的體積流或用於明顯更靈敏地反應一體積流。
實施例使得能夠呈現以一靈活的方式設置該聲壓的該頻率相關曲線，以便特別地還能夠實現盡可能平坦的頻率響應的情況，這通常是努力的目標。
為了設計一與頻率相關的聲壓曲線-以盡可能少的該MEMS變換器的腔室-以盡可能平坦的一方式，對於較低的該振動彎曲樑的該Q因子是有利的，即具有寬的共振曲線的該彎曲樑。為此，該樑的夾緊可以被配置，使得該樑的振動可藉由一衰減材料而被額外地衰減。該樑的夾緊較佳地由一非晶材料製成。這包括例如氧化矽、諸如SU8的聚合物或其他抗蝕劑。該樑振動的衰減還可以被電氣地實現。例如，由於電容的變化，當施加電壓時，在一靜電或壓電致動器中的自由樑振動期間，會有一週期性交流電流流動。由於適當的電阻器被提供，會產生功率消耗，這導致該振動的衰減。還可以使用一完整的電氣諧振電路(即，另外提供一集成或外部線圈)。衰減還可以被實現，因為在該彎曲樑處實施附加結構，當該流體流入和流出該腔室時，所述彎曲樑表示對流體的一顯著流動阻力。
具體地，為了表示低諧振頻率-用於產生和/或檢測低頻-增加彎曲樑的質量可能是有利的。為了不顯著增加剛度，為此目的，附加結構被安裝，其較佳地係在最大振動幅度的區域中。在一樑的一側被夾緊的情況下，該理想位置或該最大振動幅度的區域是該彎曲樑的該末端。如果一樑被夾在兩側的情況下，則所述理想位置將是該樑的該中心。
換句話說，本揭露的一個發現是基於這樣的事實：藉由壓縮和/或膨脹腔室，即可以在一矽晶片內形成的部分腔室或部分腔室的一部分，一體積流係被產生或變得可檢測。每個腔室可以被提供有一入口或一出口，一流體例如空氣藉由該入口或出口可以流入和流出。該腔室可以藉由沿垂直於該橫向運動方向的一方向(例如在該頂部和該底部)的一固定的蓋子而被封閉。每個腔室的至少一個該側壁被設計成可移動的或可變形的、並且可以藉由一致動器而被移位，使得所述腔室的該體積減小或增加。
上述MEMS變換器的實施例可包括電氣連接、接合墊等，為清楚起見未在圖中顯示。
上述實施例涉及多路徑揚聲器或N路揚聲器，其可以基於至少兩個腔室或部分腔室的不同諧振頻率被獲得。該機電變換器和腔室或部分腔室可以彼此協調，使得聲壓水平(SPL，Sound Pressure Level)至少部分地是該諧振頻率的函數，亦即，幾個致動器腔室可以包括不同的頻率響應(SPL =F(frequency))。這意味著，基於該可變形元件的該變形並且基於部分腔室所獲得的聲壓水平的值，其表現出與流出或流入相應的部分腔室的該體積流的一頻率的一相關性。該相關性可以作為一函數而被表現出來，該函數可以是線性的，例如，例如SP=x*頻率+b，其中x和b是變量。或者，該函數可以是非線性的，亦即二次、指數或基於一根的函數。該功能相關性可以容易地轉移到佈置在不同MEMS變換器內的不同部分腔室或腔室。因此，該體積流的該頻率可以描述該流體內一壓力的一頻率依賴性曲線。
該MEMS變換器的該矽晶片可以被設計並從該晶圓陣列中被移除，該晶圓陣列是在晶圓級製造期間獲得的，使得它們具有適合於該相應應用的形狀。例如，該晶片可以被設計成圓形，以用作助聽器或耳內式耳機中的一揚聲器，或者可以被設計為六邊形，這在該晶圓上的矽表面積的消耗方面係為更合適。
使用用於聲音產生的該晶片體積在一MEMS揚聲器的該表面和該下表面上單片集成微電子部件和/或微系統的該技術實現可以藉由若干方面來補充。例如，該MEMS結構的該微電子元件可以被集成到一個或多個層中。該電子控制和/或評估電路，即該電子電路17，可以包括一數位至類比轉換器和/或一PWM產生器。信號調節可以例如藉由數位信號處理來實現，該數位信號處理可以是該電子電路17的一部分。該電子電路17還可以包括時鐘產生器和/或振盪器，可以包括高壓產生器，即一DC/DC轉換器、一電荷泵或一升壓截波器，可包括一解碼器，例如，用於數字音頻信號，例如「聲音線」標準，或一MP3解碼器。另外，該電子電路可以包括一放大器或一電源組。該電子電路17可以包括例如一CPU的一處理器，其可以被用於例如文本到語音或語音到文本演算法。此外，該電子電路17可以包括一半導體記憶體，例如一RAM記憶體或一快閃記憶體。該MEMS變換器可以包括MEMS感測器，諸如加速度感測器、溫度感測器、旋轉速率感測器、位置感測器或磁場感測器，其由該電子電路17的一些部分或其他電路元件控制或讀出。此外，溫度或濕度感測器或氣體感測器可以被提供。可選地或另外地，可以提供用於近場通信的無線電界面或無線界面，例如，藍牙界面。還可以提供諸如用於LTE和/或嵌入式SIM(eSIM，embedded SIM)的一移動無線電界面，諸如iBeacon或物理網路的一機器/機器界面。可選地或另外地，用於諸如GPS的全球導航衛星系統的一接收器可以被集成。該MEMS變換器可以被配置為MEMS麥克風和/或MEMS揚聲器等。
該MEMS變換器實現一系統功能，即與其他功能或應用的一組合。它們包括例如MP3播放器、娛樂技術、串流媒體、耳機、對講機等。應用於助聽器也是可能。諸如健身追蹤器之類的健康輔助系統也是可行的，其能夠記錄、比較、優化和/或公佈重要數據，包括步數、體溫、呼吸速率和/或能量消耗。系統還可以涉及實現支持的導航輔助系統，例如，在公共場所和/或建築物內，藉由語音到文本和/或文本到語音技術或演算法。這可能涉及一特定人群，例如盲人，和/或特定建築物，例如公共建築物、軍事建築物、警察建築物和消防隊建築物。在控制系統中，這裡描述的實施例可以被採用，例如，用於藉由手勢和語音以控制通信和設備。在這種情況下，例如，可以藉由語音到文本和/或文本到語音技術和/或演算法來提供一人/機界面。此外，通用翻譯中的應用可以被思及，例如，用於語言領域的同步翻譯。還可以實現虛擬實境中的應用，例如純粹的聲學虛擬實境，例如，對於盲人，支持視覺虛擬實境，其也被稱為「增強實境」，一可聽互聯網、可聽社交網路等。可選地或另外地，可以實現一音頻簽名，其使得能夠個性化語音命令。這些包括例如安全相關的登錄，例如，用於一可聽的互聯網和人/機通信。識別安全關鍵的聲學事件，例如一求助電話也可以被實施。在沒有限制的情況下，所述相同的圖示也適用於用於接收聲音信號的MEMS麥克風。
儘管已經在一設備的上下文中描述了一些觀點，但是應當理解，所述觀點還表示對應方法的一描述，使得一設備的一區塊或一結構組件也應被理解為一對應的方法步驟、或作為一方法步驟的一個特徵。藉由類推，已經結合一方法步驟或作為一方法步驟描述的觀點也表示一對應設備的一對應區塊或細節或特徵的一描述。
上述實施例僅代表了本揭露該原理的一說明。應理解，本領域其他技術人員將理解本文所述的佈置和細節的任何修改和變化。上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本揭露所主張之權利範圍自應以申請專利範圍該為準，而非僅限於上述實施例。
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10‧‧‧MEMS變換器
12‧‧‧體積流
14‧‧‧基板
16‧‧‧腔室
15a、15b‧‧‧層
18‧‧‧機電變換器
22‧‧‧可變形元件
24‧‧‧橫向運動方向
26a-d‧‧‧開口
28‧‧‧部分腔室
17‧‧‧電子電路
18a-f‧‧‧機電變換器
20、50、80、80a、80b、80c、100、110、110'、120‧‧‧MEMS變換器
80'a、80'b、170、180、180'、230、240‧‧‧MEMS變換器
32a‧‧‧第一層
32b‧‧‧第二層
34a‧‧‧第一間隔層
34b‧‧‧第二間隔層
36‧‧‧中間層
In1‧‧‧電氣控制信號
Out1‧‧‧信號
In2‧‧‧信號
Out2‧‧‧電氣輸出信號
38a-c‧‧‧部分腔室
42a、42b‧‧‧部分腔室
26‧‧‧開口
44‧‧‧桿結構
43‧‧‧蓋子
46a-c‧‧‧元件
49‧‧‧壁結構
48a-d‧‧‧元件
52‧‧‧可移動端
57‧‧‧流體流
38和42‧‧‧腔室對
53a、53b‧‧‧橫向區域
55‧‧‧橫向運動方向的一個部分
48‧‧‧元件
44‧‧‧桿元件
54‧‧‧條柵
30‧‧‧可變形元件
56‧‧‧第一層
58‧‧‧第二層
59、59'‧‧‧致動方向
24'‧‧‧另一個橫向運動方向
30a-c‧‧‧雙壓電晶片結構
40‧‧‧可變形元件
59a-c‧‧‧致動方向
30a-c‧‧‧可變形元件
58a-c‧‧‧層
40a、40b、40c‧‧‧可變形元件
38‧‧‧部分腔室
30a-1至30c-1、30a-2至30c-2‧‧‧區段
22a、22c、22e‧‧‧第一可變形元件
22b、22d、22f‧‧‧第二可變形元件
22a、22b‧‧‧S致動器/致動器
62、62a-c‧‧‧平板元件
42a‧‧‧部分腔室
64、64a、64b、66‧‧‧元件
68、68'、102‧‧‧彈簧元件
72a、72b、72c‧‧‧彈簧元件
74a、74b、76a-d、70a、70b、78a、78b‧‧‧凹槽
82‧‧‧體積
82‧‧‧腔室
84、84a、84b‧‧‧錨定元件
46、48‧‧‧區域
44‧‧‧桿元件
85‧‧‧距離
90、140‧‧‧堆疊
88‧‧‧虛線
92‧‧‧連續樑
94a、94‧‧‧元件
96a、96b、94a、94b‧‧‧部分腔室的一部分
92‧‧‧連續線
30a、30c‧‧‧外部樑區段
97a‧‧‧第一側
97b‧‧‧第二側
85a-f‧‧‧閥結構
98‧‧‧橫向延伸方向
98'、98''‧‧‧方向
104‧‧‧薄膜元件
106‧‧‧框架結構
104‧‧‧虛線
106‧‧‧間隔件
150、144、160‧‧‧可變形元件
112‧‧‧第一層
114‧‧‧第二層
116、116a-c‧‧‧連接元件
118‧‧‧夾緊端
122‧‧‧可偏轉端
114‧‧‧第一層
116‧‧‧第二層
116a-c‧‧‧間隔物
124‧‧‧傾斜方向
126‧‧‧電極
127‧‧‧另一電極
17a‧‧‧第一部分
17b‧‧‧第二部分
19‧‧‧貫通連接
70‧‧‧總視場
21‧‧‧MEMS結構
23‧‧‧軸
27‧‧‧層
29a‧‧‧第一主側
29b‧‧‧第二主側
31a‧‧‧電子圖案
33a‧‧‧第一距離光柵
31b‧‧‧電子圖案
33b‧‧‧第二距離光柵
29a‧‧‧第一層主側
29b‧‧‧第二相對層主側
45‧‧‧電路層
200‧‧‧MEMS系統
128‧‧‧控制裝置
210‧‧‧設備
215‧‧‧系統
39‧‧‧輸出信號
220‧‧‧健康輔助系統
35‧‧‧感測器裝置
37‧‧‧身體
39‧‧‧感測器信號
41‧‧‧處理裝置
43‧‧‧輸出信號
200‧‧‧揚聲器
18a~18i‧‧‧機電變換器
16a‧‧‧第一腔室
16b‧‧‧第二腔室
16a~16k‧‧‧腔室
圖1係顯示根據一個實施例的一MEMS變換器的一示意性透視圖。 圖2a係顯示根據一個實施例的包括多個機電變換器的一MEMS變換器的一示意性透視圖。 圖2b係顯示根據一個實施例的圖2a的該MEMS變換器的一示意性上視圖。 圖2c係顯示根據一個實施例的圖2a的該MEMS變換器的一示意性透視圖，其中該機電變換器的每一個各自呈現一可變形元件的一變形狀態。 圖3係顯示根據一個實施例的被配置為一雙壓電晶片的一可變形元件的一示意性透視圖。 圖4a係顯示根據一個實施例的一可變形元件的一示意性透視圖，該可變形元件包括三個雙壓電晶片結構。 圖4b係顯示根據一個實施例的根據圖4a的處於一偏轉狀態的該可變形元件的一示意性透視圖。 圖4c係顯示根據一個實施例的兩個可變形元件的一佈置的一示意性上視圖，所述兩個可變形元件彼此相鄰佈置。 圖5係顯示根據一個實施例的一MEMS變換器的一示意性上視圖，其中每一個機電變換器包括與圖2a的該MEMS變換器相比所被修改的一配置。 圖6a係顯示根據一個實施例的一機電變換器的一示意性上視圖，其中被形成為一直線的一彈簧元件係被佈置在平板元件和可變形元件之間。 圖6b係顯示根據一個實施例的一機電變換器的一示意性上視圖，其中彈簧元件相對於該可變形元件的可偏轉端部以小於90°的一角度而被佈置。 圖6c係顯示根據一個實施例的一機電變換器的一示意性上視圖，其中該彈簧元件以大於90°的一角度而被佈置。 圖6d係顯示根據一個實施例的一機電變換器的一示意性上視圖，其中該基板包括與一可變形元件相鄰的一彈簧元件。 圖6e係顯示根據一個實施例的一機電變換器的一示意性上視圖，其中平板元件包括凹槽。 圖7a係顯示根據一個實施例的連接到該平板元件的一可變形元件的一示意性上視圖。 圖7b係顯示根據一個實施例的一配置的一示意性上視圖，其中該可變形元件被固定地夾持並被形成在該基板之間。 圖7c係顯示根據一個實施例的該機電變換器的一配置的一示意性上視圖，其中該可變形元件包括在一中心區域中的凹槽。 圖7d係顯示該機電變換器的一配置的一示意性上視圖，其中一第一可變形元件和一第二可變形元件彼此平行地被佈置。 圖8a係顯示根據一個實施例的一MEMS變換器的一示意性透視圖，其中該可變形元件分別交替地連接到該基板和一錨定元件。 圖8b係顯示根據一個實施例的圖8a的該MEMS變換器的一示意性上視圖。 圖8c係顯示根據一個實施例的處於一偏轉狀態的圖8a的該MEMS變換器的一示意性透視圖。 圖8d係顯示根據一個實施例的處於一偏轉狀態的圖8b的該MEMS變換器的一示意性上視圖。 圖9係顯示根據一個實施例的包括三個MEMS變換器的一堆疊的一示意性透視圖。 圖10是根據一個實施例的一MEMS變換器的一區段的一示意性透視上視圖，其具有佈置在該基板的側面之間的可變形元件。 圖11a係顯示根據一個實施例的MEMS變換器的一區段的一示意性上視圖，其中該機電變換器相對於該基板的一橫向以一傾斜方式被設置。 圖11b係顯示根據一個實施例的可用作為一泵的一MEMS變換器的一區段的一示意性上視圖。 圖12a係顯示一MEMS變換器的一區段的一示意性上視圖，該MEMS變換器可以用作為例如處於一第一狀態的一MEMS泵。 圖12b係顯示處於一第二狀態的圖12a的該MEMS變換器。 圖13係顯示根據一個實施例的沿一橫向延伸方向彼此連接的兩個可變形元件的一示意圖。 圖14係顯示根據一個實施例的包括兩個MEMS變換器的一堆疊的一示意圖，這兩個MEMS變換器彼此連接並共享一層。 圖15係顯示根據一個實施例的一可變形元件的一示意性截面側視圖，該可變形元件包括兩個層，這兩個層彼此間隔開並藉由連接元件彼此連接。 圖16係顯示根據一個實施例的與一電極相鄰佈置的一可變形元件的一示意性上視圖。 圖17a係顯示根據一另一實施例的一MEMS變換器的一第一側的一示意性透視圖。 圖17b係顯示圖17a的該MEMS變換器的一第二側的一示意圖。 圖17c係顯示根據圖17a的該視圖的該MEMS變換器的一示意性透視圖，其中，根據一另一實施例，開口被設計成使得柵格網板被佈置。 圖18a係顯示根據一個實施例的一MEMS變換器的一示意性透視圖，其中一功能元件與一電子電路相鄰地佈置。 圖18b係顯示與圖18a的該MEMS變換器相比的一改進MEMS變換器的一示意性透視圖，其中根據一個實施例，一開口被佈置在一蓋層中。 圖19a係顯示根據一個實施例的用於調整距離光柵的一層的一示意圖。 圖19b係顯示根據一個實施例的使用一適配層的一示意圖。 圖20係顯示根據一個實施例的一MEMS系統的一示意方塊圖。 圖21a係顯示根據一個實施例的一設備。 圖21b係顯示根據一個實施例的一另一系統的一示意方塊圖，該系統可以被配置為一通用翻譯器和/或一導航輔助系統。 圖22係顯示根據一個實施例的一健康輔助系統的一示意圖。 圖23係顯示根據一個實施例的一MEMS變換器的一示意性上視圖，該MEMS變換器包括多個機電變換器，所述機電變換器包括在一側夾緊的樑元件。 圖24係顯示根據一個實施例的一MEMS變換器的一示意性上視圖，該MEMS變換器包括多個機電變換器，所述機電變換器包括在兩側夾緊的樑元件。

Claims (50)

  1. 一種用於與一流體的一體積流相互作用的微機電系統(MEMS)變換器，包含： 一基板，包括具有多個層的一層堆疊，所述多個層形成多個基板平面，並且包括在該層堆疊內的一腔室﹔ 一機電變換器，其連接到該腔室內的該基板，並且包括在該多個基板平面的至少一個運動平面內可變形的一元件，該可變形元件在該運動平面內的變形和該流體的該體積流是具有因果關係的相關﹔以及 一電子電路，其被佈置在該層堆疊的一層內，該電子電路被連接到該機電變換器並且被配置為提供該可變形元件的一變形和一電氣信號之間的一轉換。
  2. 如申請專利範圍第1項之該MEMS變換器，其中，該電子電路被配置為將一電氣控制信號轉換為該可變形元件的一偏轉或者將該可變形元件的一變形轉換為一電氣輸出信號。
  3. 如申請專利範圍第2項之該MEMS變換器，其中，該電子電路包括一數位至類比轉換器、一類比至數位轉換器、一訊號解碼器、一處理器、一半導體記憶體、用於近場通信的一無線通信界面、及一移動無線電界面中的至少一個，該數位至類比轉換器將該控制信號的一數位版本轉換為該控制信號的一類比版本，該類比至數位轉換器將該電氣輸出信號的一類比版本轉換為該電氣輸出信號的一數位版本。
  4. 如申請專利範圍第2項或第3項之該MEMS變換器，其中，該電子電路被配置為將該電氣控制信號轉換為該可變形元件的一偏轉，並且包括一開關放大器，該開關放大器被配置為該可變形元件提供一數位脈衝寬度調變(PWM，pulse-width modulated)控制信號。
  5. 如申請專利範圍第2項至第4項之該MEMS變換器，其中，該可變形元件是一第一可變形元件，該MEMS變換器包括至少一第二可變形元件，該電子電路被配置為將該電控制信號轉換為該第一可變形元件和第二可變形元件的一偏轉、或者轉換該第一可變形元件和第二可變形元件的變形到該電氣輸出信號。
  6. 如申請專利範圍第1項至第5項之該MEMS變換器，其中，該可變形元件是主動形成的，並且被配置成與該體積流相互作用；或者連接到該可變形元件的一平板元件被配置為剛性的並且與該體積流相互作用。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項之該MEMS變換器，其中，佈置有該電子電路的該層係沿垂直於該運動平面的一方向而被佈置。
  8. 如申請專利範圍第1項至第7項之該MEMS變換器，其中，佈置有該電子電路的該層被電氣連接到該MEMS變換器的一外側，或者是該MEMS變換器的該外側，並且可以與一引線組件接觸。
  9. 如申請專利範圍第1項至第8項之該MEMS變換器，其中，佈置有該電子電路的該層是一第一蓋層，該電子電路是一第一電子電路，並且其中一第二電子電路被佈置在該基板的一第二蓋層中。
  10. 如申請專利範圍第9項之該MEMS變換器，其中，該可變形元件在變形期間至少部分時間被佈置在該第一電子電路和第二電子電路之間。
  11. 如申請專利範圍第9項或第10項之該MEMS變換器，其中，該第二電子電路被連接到該機電變換器或該第一電子電路，並且被配置為提供與該可變形元件連接的該第一電子電路互補的一功能。
  12. 如申請專利範圍第1項至第11項之該MEMS變換器，其中，該層堆疊包括一適配層，該適配層在一第一層主側包括具有一第一距離光柵的一第一電子圖案，並且在一第二相對定位的層主側包括具有一第二距離光柵的一第二電子圖案，該第一電子結構和該第二電子結構在該適配層中彼此連接。
  13. 如申請專利範圍第12項之該MEMS變換器，其中，該適配層是該堆疊的一蓋層並且具有至少部分地佈置在其中的該電子電路，或者是該堆疊的一蓋層，其僅被電氣地配置為一適配層。
  14. 如申請專利範圍第1項至第13項之該MEMS變換器，其中，佈置有該電子電路的該層包括連接到該電子電路的一功能元件，該電子電路被配置為控制或評估該功能元件。
  15. 如申請專利範圍第1項至第14項之該MEMS變換器，其中，佈置有該電子電路的該層是一第一蓋層，該電子電路是一第一電子電路，並且其中一第二電子電路和一功能元件被佈置在該基板的一第二蓋層中，該第二電子電路被連接到該功能元件並被配置成控制或評估該功能元件。
  16. 如申請專利範圍第14項或第15項之該MEMS變換器，其中，該功能元件包括一感測器、一致動器、一無線通信界面、一光源、一記憶體組件、一處理器和一導航接收器中的至少一個。
  17. 如申請專利範圍第16項之該MEMS變換器，其中，該功能元件包括一MEMS感測器和一MEMS致動器中的至少一個。
  18. 如申請專利範圍第1項至第17項之該MEMS變換器，其中，該電子電路被佈置在該基板的一蓋層中，並且其中，此外，一氣體感測功能元件被佈置在該蓋層中，該蓋層包括構造成允許該流體流通過的一開口，該氣體感測功能元件被配置成與該流體流感應地相互作用。
  19. 如申請專利範圍第18項之該MEMS變換器，其中，該開口被該蓋層中的該氣體感測功能元件所包圍。
  20. 如申請專利範圍第18項之該MEMS變換器，其中，該氣體感測功能元件至少部分地伸入該開口中。
  21. 如申請專利範圍第1項至第20項之該MEMS變換器，其中，佈置有該電子電路的該層是一第一基板層，並且其中該電子電路至少部分地佈置在一相鄰的第二基板層中。
  22. 如申請專利範圍第1項至第21項之該MEMS變換器，其中，該電子電路沿垂直於該運動平面的一方向而被佈置，並且當該電子電路的一位置被投射到該運動平面中時，該電子電路的該位置對應於該可變形元件在變形期間至少部分地定位的一位置。
  23. 如申請專利範圍第1項至第22項之該MEMS變換器，其中，該機電變換器被配置為響應於該電子電路的電氣控制而引起該腔室內的該流體的一移動，和/或響應於該腔室內的該流體的該移動而向該電子電路所提供一電氣信號。
  24. 如申請專利範圍第1項至第23項之該MEMS變換器，其更包括多個機電變換器，第一可變形元件和第二可變形元件，該第一可變形元件和第二可變形元件包括一樑結構，其被構造成沿該樑結構的一軸向彎曲；鄰接該基板的一開口的一第一部分腔室，其係被佈置在該第一該機電變變換器和該第二機電變換器的樑結構之間。
  25. 如申請專利範圍第1項至第24項之該MEMS變換器，其更包含： 連接到該基板的多個機電變換器，每個機電變換器包括沿該橫向運動方向可變形的一元件；以及 一第一部分腔室及一第二部分腔室，該第一部分腔室被佈置在一第一機電變換器和一第二機電變換器之間，該第二部分腔室被佈置在該第二機電變換器和一第三機電變換器之間。
  26. 如申請專利範圍第25項之該MEMS變換器，其中，該第一機電變換器和第二機電變換器被配置成以一第一頻率改變該第一部分腔室的一體積，該第一機電變換器和第三機電變換器被配置成以一第二頻率改變該第二部分腔室的一體積。
  27. 如申請專利範圍第25項或第26項之該MEMS變換器，其中，該基板包括連接到該腔室的多個部分腔室該的多個開口，每個部分腔室的一體積受沿著該橫向運動方向的可變形的至少一個元件的一偏轉狀態的影響，兩個相鄰的部分腔室的部分體積能夠在該第一時間間隔期間或第二時間間隔期間以一互補的方式增加或減少。
  28. 如申請專利範圍第25項至第27項之該MEMS變換器，其中，該第一機電變換器、該第二機電變換器和該第三機電變換器的該可變形元件在每一情況均分別包括具有一第一端和一第二端的一樑致動器，該第一機電變換器的樑致動器在該第一端和該第二端連接到該基板，該第二機電變換器或該第三機電變換器的該樑致動器在該樑致動器的一中心區域中連接到該基板。
  29. 如申請專利範圍第25項至第28項之該MEMS變換器，其中，該基板包括連接到該腔室的多個部分腔室的多個開口，每個部分腔室的一體積受到沿著該橫向運動方向而可變形的至少一個元件的一偏轉狀態的影響，其中，基於該可變形元件的該變形並且基於部分腔室所獲得的聲壓水平的值，其表現出與流出或流入相應的部分腔室的該體積流的一頻率的一相關性，相關性可以被描述為一函數；該體積流的該頻率描述了該流體內一壓力的一頻率依賴性發展。
  30. 如申請專利範圍第1項至第29項之該MEMS變換器，其中，該機電變換器包括至少間接地連接在該機電變換器的該軸向方向上的多個可變形元件，所述元件被配置成分別影響第一部分腔室和第二部分腔室的一部分的一體積。
  31. 如申請專利範圍第30項之該MEMS變換器，其中，該機電變換器被配置為響應於電氣控制引起的第一部分腔室和第二部分腔室的一部分內的該流體的一運動，該可變形元件被配置成以不同的頻率改變該第一部分腔室和第二部分腔室的一部分的該體積。
  32. 如申請專利範圍第1項至第31項之該MEMS變換器，其中，該可變形元件以一非接觸方式被佈置在該基板的一層上，該基板定義與該運動平面平行的該腔室，或者其中一低摩擦層被佈置在該可變形元件和定義腔室且與該運動平面平行的該層之間。
  33. 如申請專利範圍第1項至第32項之該MEMS變換器，其中，該可變形元件被配置為一雙壓電晶片，其包括一致動方向，其沿著該可變形元件藉由施加一電壓而偏轉。
  34. 如申請專利範圍第33項之該MEMS變換器，其中，該可變形元件包括沿該軸向方向依次佈置的第一樑段、第二樑段和第三樑段，每個樑段包括相反的致動方向。
  35. 如申請專利範圍第34項之該MEMS變換器，其中，該機電變換器包括第一可變形元件和第二可變形元件，該第一可變形元件的一外樑部分和該第二可變形元件的一外樑部分至少間接地彼此連接。
  36. 如申請專利範圍第1項至第35項之該MEMS變換器，其中，該基板包括一錨定元件； 其中，該可變形元件在該可變形元件的一軸向延伸方向的一中心區域中被連接到該錨定元件；或是 其中，該可變形元件藉由該錨定元件在一外樑段處被連接到另一可變形元件。
  37. 如申請專利範圍第1項至第36項之該MEMS變換器，其中，該可變形元件包括一樑結構，該樑結構被固定地夾在第一端和第二端。
  38. 如申請專利範圍第1項至第37項之該MEMS變換器，其中，該腔室包括該基板中的一開口，該開口被佈置垂直於該橫向運動方向，使得該體積流基於該可變形元件的該變形以垂直於該橫向運動方向的一方式而流出或流入該腔室。
  39. 如申請專利範圍第1項至第38項之該MEMS變換器，其中，該可變形元件被佈置為與該開口相鄰。
  40. 如申請專利範圍第1項至第39項之該MEMS變換器，其被配置為一MEMS泵、一MEMS揚聲器、一MEMS麥克風、一MEMS閥和一MEMS劑量系統中的一個。
  41. 一種包括如申請專利範圍第1項至第40項所述的一MEMS變換器的一裝置，其中該MEMS變換器被配置為一MEMS揚聲器，該裝置被配置為一移動音樂重現設備或耳機。
  42. 一種包括如申請專利範圍第1項至第38項所述的一MEMS變換器的一系統，其中該MEMS變換器被配置為一MEMS揚聲器，並被設計為基於一輸出信號而重現一聲音信號。
  43. 如申請專利範圍第42項之該系統，其中，其被配置為一通用翻譯器或一導航輔助系統。
  44. 一種半導體層，包括在一第一層主側具有該第一距離光柵的一第一電子圖案，並且包括一在第二相對定位的層主側具有一第二距離光柵的一第二電子圖案，該第一電子圖案和該第二電子圖案彼此電氣連接。
  45. 一種MEMS層堆疊，其包括如申請專利範圍第44項所述的一半導體層，並包括一電路層，該電路層具有包括一第一距離光柵的一電子電路； 其中該電子電路連接到該第一電子結構，使得該電子電路可以藉由該第二層主側而被接觸。
  46. 如申請專利範圍第45項之該MEMS層堆疊，其形成一MEMS變換器，用於與一流體的一體積流相互作用，並且包括： 一基板，其包括具有多個層的一層堆疊，該多個層形成多個基板平面，並且包括在該層堆疊內的一腔室；以及 一機電變換器，其連接到該腔室內的該基板，並且包括在該多個基板平面的至少一個運動平面內可變形的一元件，該可變形元件在該運動平面內的變形以及該流體的該體積流是因果相關的； 其中，該電子電路藉由該半導體層被連接到該機電變換器; 其中，該電子電路被配置為提供該可變形元件的變形與一電氣信號之間的轉換。
  47. 一種健康輔助系統，包含： 一感測器裝置，用於檢測一身體的一生命功能，並根據該檢測到的生命功能輸出一感測器信號﹔ 一處理裝置，用於處理該感測器信號並根據所述處理提供一輸出信號﹔以及 包括如請求項1至第38項所述的一MEMS變換器的耳機，該MEMS變換器被配置為一揚聲器並且包括用於接收該輸出信號的一無線通信界面，並且被配置為基於其而重現一聲音信號。
  48. 如申請專利範圍第47項之該健康輔助系統，其中，該耳機被形成為一耳內式耳機。
  49. 一種提供一MEMS變換器以與一流體的一體積流相互作用的方法，包括： 提供一基板，該基板包括具有多個層的一層堆疊，該多個層形成多個基板平面，並且包括該層堆疊內的一腔室； 在該基板內產生一機電變換器，使得該機電變換器在該腔室內連接到該基板，並且包括在該多個基板平面的至少一個運動平面內可變形的一元件，該可變形元件在該運動平面內的變形和該流體的該體積流是因果相關的；以及 在該層堆疊的一層內佈置一電子電路，使得該電子電路係被連接到該機電變換器並且被配置為在該可變形元件的變形和一電氣信號之間提供一轉換。
  50. 一種提供半導體層的方法，包括： 在一第一層主側佈置一第一電子圖案，使得該第一電子結構包括一第一距離光柵； 在一第二相對定位的層主側佈置一第二電子圖案，使得該第二電子圖案包括一第二距離光柵；以及 將該第一電子圖案和第二電子圖案彼此連接。
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