DE102018203098B3

DE102018203098B3 - MEMS-Sensor

Info

Publication number: DE102018203098B3
Application number: DE102018203098.7A
Authority: DE
Inventors: Marc Füldner; Andreas Wiesbauer; Alfons Dehe; Ulrich Krumbein; Bernd Goller; Gunar Lorenz
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-03-01
Filing date: 2018-03-01
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2038-03-02
Also published as: US20190270639A1; US20210323813A1; US11117798B2

Abstract

Ein MEMS-Sensor (100) umfasst ein Gehäuse (130) mit einem Innenvolumen (V), wobei das Gehäuse eine Zugangsöffnung (132) zu dem Innenvolumen (V) aufweist, ein MEMS-Bauelement (110) in dem Gehäuse (130), und eine Schutzstruktur (140), die ausgebildet ist, um ein Einbringen von elektromagnetischer Störstrahlung (X) mit einer Wellenlänge im Bereich (Δλ) zwischen 10 nm und 20 µm durch die Zugangsöffnung (132) in das Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Störstrahlung (X) in dem Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen MEMS-Sensor bzw. MEMS-Baustein. Insbesondere beziehen sich Ausführungsbeispiele auf eine Schutzstruktur für einen MEMS-Sensor, um den Einfluss von elektromagnetischer Störstrahlung mit einer Wellenlänge z. B. im Bereich zwischen 10 nm und 20 µm auf ein in einem Gehäuse angeordnetes MEMS-Bauelement und/oder eine in dem Gehäuse angeordnete integrierte Schaltungseinrichtung zumindest zu reduzieren.
Hintergrund
Akustische MEMS-Sensoren, wie z. B. MEMS-Mikrofone oder Drucksensoren, sind offene Bauelemente und funktionsbedingt gegenüber der umliegenden Umgebung freiliegend, um z. B. Schallpegeländerungen, Druckänderungen, etc. in der Umgebung zu erfassen. Daher sind solche MEMS-Sensoren häufig auch der äußeren elektromagnetischen Umgebungsstrahlung ausgesetzt. MEMS-Sensoren umfassen im Allgemeinen ein auf einem Substrat angeordnetes MEMS-Bauelement, wie z. B. ein MEMS-Mikrofon, das von einem Gehäuse umgeben ist. Das Gehäuse soll das MEMS-Bauelement vor den Umgebungsbedingungen schützen. Häufig weist das Substrat bzw. die gedruckte Schaltungsplatine (PCB = printed circuit board) und die Abdeckung (lid = Deckel) üblicherweise bereits einen Schutz mittels einer Metallisierung oder einer Metallschicht auf. Beispielsweise kann durch die Schallöffnung (sound port) externe elektromagnetische Strahlung, wie z. B. natürliches Sonnenlicht, künstliches Licht, z. B. von Halogenscheinwerfern, etc., InfrarotStrahlung, z. B. von IR-Fernbedienungen, etc., in das Gehäuse eindringen, wobei durch die eingebrachte konstante oder auch gepulste Strahlung eine Störung in dem Ausgangssignal des MEMS-Bauelements hervorgerufen werden kann.
Zusammengefasst kann also festgestellt werden, dass akustische Sensoren, wie z. B. MEMS-Schallwandler oder MEMS-Mikrofone, anfällig für elektromagnetische Strahlung sind, die in den Sensor insbesondere durch die Schallöffnung eindringen. Diese elektromagnetische Störstrahlung kann aufgrund elektrischer Störungen bzw. Interferenzen zu einer reduzierten Leistungsfähigkeit des akustischen Sensors führen. Im praktischen Betrieb können Signalartefakte innerhalb der „hörbaren“ Bandbreite (Audio-Bandbreite) des Sensorausgangssignals auftreten.
Die DE 10 2014 019 746 B3 betrifft ein Mikrofon, das ein Substrat, ein Wandlerelement, das auf dem Substrat angeordnet ist, einen Deckel mit einer Öffnung, wobei die Öffnung des Deckels das Wandlerelement vollständig überdeckt, und einer Schalltrennung, die den Deckel an dem Wandlerelement befestigt, aufweist.
Die DE 103 03 263 A1 betrifft ein Sensormodul, das eine Dichtungsanordnung enthält, die das Mikrofon akustisch isoliert, so dass eine Erkennung nur senkrecht zur aktiven Oberfläche über die Öffnung in der Leiterplatte möglich ist.
Die US 2007/0013052 A1 betrifft MEMS-Verpackungsverfahren für verbesserte EMI-Immunität unter Verwendung flexibler Substrate.
Die DE 10 2009 019 446 A1 betrifft ein MEMS-Mikrofon mit einem Mikrofonpackage, bei dem ein MEMS Mikrofonchip auf einem Substrat montiert und mit einer Abdeckung gegen das Substrat abgedichtet ist.
Die US 2016/035212 A1 betrifft ein MEWMS-Mikrofon mit erhöhter Schulter.
Die US 2014/0064546 A1 betrifft eine Mikrofonanordnung.
Die EP 3 026 406 B1 betrifft einen Strahlungsdetektor mit einem Kompensationssensor.
Die DE 10 2005 053 765 A1 bezieht sich auf ein MEMS-Package und ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Zusammenfassung
Da auf dem Gebiet von Sensoren ein ständiger Bedarf nach MEMS-Sensor-Bauelementen, wie z. B. MEMS-Schallwandlern, MEMS-Mikrofonen oder MEMS-Drucksensoren etc., besteht, die mit einer ausreichend hohen Genauigkeit die gewünschten Messergebnisse, wie z. B. akustische Signale oder Druckänderungen, erfassen, besteht eine Anforderung darin, den Einfluss von elektromagnetischer Störstrahlung auf den MEMS-Sensor bzw. das MEMS-Bauelement zu verringern.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand der vorliegenden unabhängigen Patentansprüche erfüllt werden. Weiterbildungen des vorliegenden Konzepts sind in den Unteransprüchen definiert.
Ein MEMS-Sensor umfasst ein Gehäuse mit einem Innenvolumen, wobei das Gehäuse eine Zugangsöffnung zu dem Innenvolumen aufweist, ein MEMS-Bauelement in dem Gehäuse, und eine Schutzstruktur, die ausgebildet ist, um ein Einbringen von elektromagnetischer Störstrahlung X_λ mit einer Wellenlänge im Bereich Δλ zwischen 10 nm und 20 µm durch die Zugangsöffnung in das Innenvolumen zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Störstrahlung X_λ in dem Innenvolumen zumindest zu reduzieren.
Gemäß Ausführungsbeispielen weist der MEMS-Sensor, der beispielsweise als ein akustischer Schallwandler oder Drucksensor etc. ausgebildet ist, angrenzend an eine in dem Gehäuse vorgesehene Zugangs- oder Schallöffnung ein MEMS-Bauelement auf, wobei an dem Gehäuse eine Schutzstruktur vorgesehen ist, um den Einfluss von äußerer elektromagnetischer Störstrahlung mit einer Wellenlänge z. B. im sichtbaren Bereich, UV-Bereich oder IR-Bereich, auf ein in dem Gehäuse angeordnetes MEMS-Bauelement und/oder eine in dem Gehäuse angeordnete integrierte Schaltungseinrichtung zumindest zu reduzieren. So kann an der Schallöffnung des Gehäuses eine Schutzstruktur vorgesehen werden, um ein Eindringen der elektromagnetischen Störstrahlung durch die Schallöffnung in das Innenvolumen zumindest zu reduzieren. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schutzstruktur alternativ oder zusätzlich auch innerhalb des Innenvolums des Gehäuses angeordnet sein, um ein Ausbreiten der elektromagnetischen Störstrahlung in dem Innenvolumen zumindest zu reduzieren.
Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Schutzstruktur wirksam an der Schallöffnung so ausgebildet sein, dass die Schallöffnung für ein akustisches Signal im Wesentlichen durchlässig ist und für die elektromagnetische Störstrahlung im Wesentlichen undurchlässig ist.
Beispielsweise kann die Schutzstruktur als eine Schutzschicht vor elektromagnetischer Störstrahlung räumlich nahe an der Schallöffnung des Gehäuses des Schallwandlers angeordnet sein, wobei diese Schutzschicht beispielsweise kleine akustische Öffnungen bzw. Perforationsöffnungen aufweist, um einerseits zu ermöglichen, dass der Schall in das Innenvolumen des Gehäuses des MEMS-Sensors im Wesentlichen, d. h. zumindest zu 50 %, 80 % oder 99 %, eindringen kann, aber für die elektromagnetische Störstrahlung im Wesentlichen, d. h. zumindest zu 50 %, 80 % oder 99 %, undurchlässig ist. Eine für die elektromagnetische Störstrahlung undurchlässige Schutzstruktur kann in dem vorgegebenen Wellenlängenbereich reflektierend oder absorbierend ausgebildet sein. Als reflektierend wird eine Schutz- bzw. Schichtstruktur angesehen, die zumindest 50 %, 80 % oder 99 % der einfallenden Störstrahlung reflektiert.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schutzstruktur ferner innerhalb des Innenvolumens des Gehäuses angeordnet sein, um die in das Innenvolumen eingedrungene (restliche) elektromagnetische Störstrahlung möglichst zu absorbieren. Als absorbierend kann die Schutz- bzw. Schichtstruktur angenommen werden, die zumindest 50 %, 80 % oder 99 % der einfallenden elektromagnetischen Störstrahlung tatsächlich absorbiert.
Ferner kann die Schutzstruktur an vorgegebenen Bereichen innerhalb des Innenvolumens des Gehäuses so angeordnet sein, um das in dem Innenvolumen angeordnete MEMS-Bauelement oder auch darin angeordnete elektrische oder integrierte Schaltungselemente vor der elektromagnetischen Störstrahlung zu schützen, indem die Schutzstruktur an den Elementen angeordnet und für die elektromagnetische Störstrahlung in dem Wellenlängenbereich reflektierend oder absorbierend ausgebildet ist.
Auf der Komponentenebene können beispielsweise lichtundurchlässige Globtop-Materialien verwendet werden, um empfindliche ASIC-Strukturen zu schützen, wobei abhängig von den spezifischen Geometrien und der Lichtquelle alle empfindlichen Bereiche an dem ASIC mit der Schutzstruktur in Form von Globtop-Material (störstrahlungsundurchlässiges Silikon) bedeckt werden. Darüber hinaus kann die Schutzstruktur effektiv verhindern, dass das MEMS-Bauelement, d. h. der MEMS-Chip bzw. MEMS-Die, auch elektromagnetische Strahlung direkt über den thermo-elektrischen Effekt oder indirekt über den thermo-mechanischen oder thermo-akustischen Effekt aufnimmt. Dadurch können Interferenzen in dem hörbaren Bandbreitebereich des Sensorausgangssignals verhindert oder zumindest reduziert werden. Durch das Verhindern von Störungen in der Audio-Bandbreite des Sensorausgangssignals kann ein hohes Signal-zu-Rauschverhältnis (SNR = signal to noise ratio) des MEMS-Sensors beibehalten werden. Gemäß Ausführungsbeispielen kann die beispielsweise schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur somit als Teil der äußeren Schallöffnung, als integrierter Teil der Schallöffnung, als Teil der vorderen Kavität (des Frontvolumens), als Teil des MEMS-Bauelements, als Teil des Innenbereichs oder Innenvolumens des Gehäuses, als Teil des ASIC oder der ASIC-Anordnung, als Teil des Designs des Gehäuses und/oder als Teil des Designs einer Trägerplatine zur Montage des Gehäuses angeordnet sein.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren und Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors mit einer beispielhaften Darstellung von unterschiedlichen Schutzstrukturen gemäß Ausgestaltungen A-G gemäß Ausführungsbeispielen,
2 jeweils eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors mit einer Schutzstruktur gemäß Ausgestaltung A gemäß einem Ausführungsbeispiel,
3 jeweils eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors mit einer Schutzstruktur gemäß Ausgestaltung A gemäß einem Ausführungsbeispiel,
4 jeweils eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors mit einer Schutzstruktur gemäß Ausgestaltung B gemäß einem Ausführungsbeispiel,
5a-b jeweils eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors mit einer Schutzstruktur gemäß Ausgestaltung C gemäß einem Ausführungsbeispiel,
6 jeweils eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors mit einer Schutzstruktur gemäß Ausgestaltung D gemäß einem Ausführungsbeispiel,
7a-b jeweils eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors mit einer Schutzstruktur gemäß Ausgestaltung E gemäß einem Ausführungsbeispiel,
8a-b jeweils eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors mit einer Schutzstruktur gemäß Ausgestaltungen F und G gemäß einem Ausführungsbeispiel,
9a-b jeweils eine Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors mit einer Schutzstruktur gemäß Ausgestaltung H gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
10a-f mehrere grafische Darstellungen der optischen Eigenschaften unterschiedlicher Materialien für die Schutzstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele im Detail anhand der Figuren näher erläutert werden, wird darauf hingewiesen, dass identische, funktionsgleiche oder gleichwirkende Elemente, Objekte, Funktionsblöcke und/oder Verfahrensschritte in den unterschiedlichen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die in den unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellte Beschreibung diese Elemente, Objekte, Funktionsblöcke und/oder Verfahrensschritte untereinander austauschbar ist bzw. aufeinander angewendet werden kann.
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung nicht maßstäblich dargestellt sein.
Im Folgenden wird nun anhand von 1 in Form einer Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht ein MEMS-Sensor 100 mit einem MEMS-Bauelement 110 und einer optionalen, integrierten Schaltungseinrichtung 120 (ASIC = application specific integrated circuit), die beispielsweise mit dem MEMS-Bauelement 110, elektrisch gekoppelt ist, mit einer beispielhaften Darstellung von unterschiedlichen Schutzstrukturen 140 gemäß unterschiedlichen Ausgestaltung A-G beschrieben.
Das MEMS-Bauelement 110 kann beispielsweise als ein MEMS-Schallwandler ausgebildet sein. Es wird aber darauf hingewiesen, dass die nachfolgenden Ausführungen gleichermaßen auf jegliche MEMS-Bauelemente, wie z. B. Schallwandler, Drucksensoren, etc., anwendbar sind, die in einem Gehäuse 130 untergebracht sind.
Wie in 1 beispielhaft dargestellt ist, kann das MEMS-Bauelement 110 in einem Gehäuse 130 mit einem Innenvolumen V angeordnet sein, wobei das Gehäuse 130 beispielsweise eine Zugangs- bzw. Schallöffnung 132 zu dem Innenvolumen V aufweist. Das MEMS-Bauelement 110 ist in dem Gehäuse beispielsweise benachbart zu der Schallöffnung 132 angeordnet. Der MEMS-Sensor 100 weist nun ferner eine Schutzstruktur 140 auf, die ausgebildet ist, um ein Eindringen von elektromagnetischer Störstrahlung X_λ mit einer Wellenlänge in einem Bereich Δλ zwischen 10 nm und 20 µm durch die Schallöffnung 132 in das Innenvolumen V zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Strahlung X_λ in dem Innenvolumen V zumindest zu reduzieren.
Wie in 1 dargestellt ist, kann die Schutzstruktur 140 eine Reihe von unterschiedlichen Ausgestaltungen A-H aufweisen bzw. annehmen, die in einer prinzipiellen Darstellung in 1 gemeinsam beispielhaft angegeben sind. Bezüglich der in 1 dargestellten unterschiedlichen Ausgestaltungen A-H der Schutzstruktur 140 wird darauf hingewiesen, dass die Schutzstruktur 140 gemäß den Ausführungsbeispielen jeweils einzeln gemäß einer der dargestellten Ausführungsformen A-H oder auch in Kombination von zumindest zwei (oder auch allen) der dargestellten Ausführungsformen A-H ausgebildet sein kann. Gemäß Ausführungsbeispielen, wie sie in 1 dargestellt sind, kann die Schutzstruktur 140 gemäß Ausgestaltung A als Teil der äußeren Schallöffnung, gemäß Ausgestaltung B als integrierter Teil der Schallöffnung, gemäß Ausgestaltung C als Teil der vorderen Kavität (Front-Volumen), gemäß Ausgestaltung D als Teil des MEMS-Bauelements, gemäß Ausgestaltung E als Teil des inneren Gehäuses, gemäß Ausgestaltung F als Teil der Schaltungseinrichtung (ASIC oder ASIC-Anordnung), gemäß Ausgestaltung G als Teil des Substratentwurfs und/oder der ASIC-Anordnung und gemäß Ausgestaltung H als Teil einer Trägerplatine (carrier board) in Kombination mit dem Gehäusesubstrat ausgebildet sein.
Gemäß Ausführungsbeispielen kann die Schutzstruktur bzw. Schutzschicht 140 zumindest eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen. Die Schutzstruktur 140 kann beispielsweise akustisch transparent, in dem gewünschten Wellenlängenbereich der Störstrahlung, z. B. in einem Bereich Δλ zwischen 10 nm und 20 µm, reflektierend ausgebildet sein, und/oder in dem gewünschten Frequenzbereich der elektromagnetischen Störstrahlung absorbierend gebildet sein. Der Wellenlängenbereich Δλ der elektromagnetischen Störstrahlung kann somit sichtbares Licht (z. B. Sonnenlicht), UV-Licht (UV = ultraviolett) und/oder IR-Licht (infrarot) umfassen. Typische IR-Lichtquellen sind beispielsweise IR-Fernbedienungen, TOF-Sensoren (TOF = Time of Light = Laufzeit), etc. Die Schutzstruktur 140 kann somit ausgebildet sein, um selektiv einen vorgegebenen Wellenlängenbereich von sichtbarem Licht, UV-Strahlung oder IR-Strahlung zu reflektieren und/oder zu absorbieren.
Eine reflektierende Schutz- bzw. Schichtstruktur 140 kann beispielsweise als eine Metallschicht oder ein sogenannter Bragg-Reflektor ausgebildet sein. Als reflektierende Materialien kommen beispielsweise reflektierende Metallmaterialien in Form einer Metallschicht oder eine aufgebrachten, z. B. aufgesputterten, Metalllage auf einem Grundmaterial infrage. Die Dicke von solchen aufgebrachten Metalllagen kann im Bereich einiger Atomlagen, d. h. beispielsweise in der Größenordnung von 0,1 nm oder zwischen 0,5 nm und 10 nm liegen. Ferner können sogenannte „Bragg-Filterstrukturen“ bzw. Bragg-Spiegel mit einer relativ hohen Wellenlängenselektivität eingesetzt werden. Bragg-Spiegel bestehen beispielsweise aus alternierenden, dielektrisch dünnen Schichten mit niedrigem und hohem Brechungsindex.
Eine absorbierende Schicht- bzw. Schutzstruktur 140 kann beispielsweise ein störstrahlungsundurchlässiges bzw. absorbierendes Kunststoff- oder Silikonmaterial (z.B. dunkles bzw. schwarzes Globtop-Material) aufweisen.
Im Rahmen der vorliegenden Beschreibung verwendete Begriffe für Schichten bzw. Schichtstrukturen umfassen sowohl einzelne Schichten als auch mehrlagige Schichten (Schichtstapel), die gemeinsam z. B. eine resultierende Schichtstruktur bilden.
Die Beschreibung von lichtundurchlässigen Schutzstrukturen 140, d. h. die für die elektromagnetische Störstrahlung in dem Wellenlängenbereich Δλ reflektierenden oder absorbierenden Schutzstrukturen 140 ist auf alle Ausführungsbeispiele gleichermaßen anwendbar.
Bezüglich der spezifischen Ausgestaltung der Schutzstruktur 140 entsprechend den Ausgestaltungen A-H wird im Detail auf die nachfolgende Beschreibung Bezug nehmend auf die 2 bis 9a-b verwiesen.
Im Folgenden wird nun ferner noch auf allgemeine, beispielhafte Ausgestaltungen des MEMS-Sensors 100 eingegangen, die gleichermaßen auf die Ausführungsbeispiele gemäß den Ausgestaltungen A-H der Schutzstruktur 140 in den nachfolgenden 2 bis 9ab und die zugehörige Beschreibung anwendbar sind.
Das Gehäuse 130 des MEMS-Sensors 100 kann nun beispielsweise ein Substrat 134 und ein Abdeckungselement 136, das zumindest bereichsweise elektrisch leitfähig ausgebildet sein kann, aufweisen. Das Trägersubstrat 134 kann nun beispielsweise eine leitfähige Schichtstruktur (z. B. Verdrahtungsebene) 138 aufweisen, die beispielsweise elektrisch mit dem elektrisch leitfähig ausgebildeten Abschnitt des Abdeckungselements 136 verbunden sein kann. Ferner kann das Trägersubstrat 134 Kontaktanschlussflächen (Lötpads) 139 aufweisen, um das Gehäuse 130 mechanisch und/oder elektrisch mit einer optionalen Trägerplatine 150 zu verbinden, die beispielsweise wiederum eine Schallöffnung 152 aufweisen kann. Das Trägerplatine 150 kann nun beispielsweise eine leitfähige Schichtstruktur (z. B. Verdrahtungsebene) 154 aufweisen. Die Trägerplatine 150 für den MEMS-Sensor 100 bzw. das MEMS-Sensormodul kann als eine flexible Platine (Flex Board) oder Hauptplatine (Main Board) ausgebildet sein.
Das MEMS-Bauelement 110 kann bei einer beispielhaften Anordnung als MEMS-Schallwandler das Volumen V in ein Vordervolumen V₁ und ein Rückvolumen V₂ unterteilen, wobei sich das Vordervolumen V₁ im Bereich zwischen der Schallöffnung 132 und dem MEMS-Schallwandler 110 befindet, und wobei sich das Rückvolumen V₂ auf der dazu gegenüberliegenden Seite des MEMS-Schallwandlers 110 im Innenvolumen V des Gehäuses 130 befindet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst also das MEMS-Bauelement 100 einen MEMS-Schallwandler 110 mit einer Membranstruktur 114 und einer zugeordneten Gegenelektrodenstruktur 112, und ferner eine integrierte Schaltungseinrichtung 120, die elektrisch mit dem MEMS-Schallwandler 110 gekoppelt ist. Die Schaltungseinrichtung 120 kann an einem oberen Oberflächenbereich 120-1 eine strahlungsabsorbierende Schicht 122 mit beispielsweise einem lichtundurchlässigen Silikon-Globtop-Material aufweisen. So kann an dem oberen Oberflächenbereich 120-1 der elektrischen Schaltungseinrichtung 120 beispielsweise ein für die Wellenlänge der elektromagnetischen Störstrahlung undurchlässiges Silikonmaterial (Globtop-Material) angeordnet sein. Die Schaltungseinrichtung 120 kann ferner ausgebildet sein, um basierend auf einer durch eine akustische Schalldruckänderung ΔP bewirkte Auslenkung der Membranstruktur 114 gegenüber der Gegenelektrodenstruktur 112 ein Audio-Ausgangssignal S_out des MEMS-Schallwandlers 110 zu erfassen und auszugeben.
Gemäß Ausführungsbeispielen kann ferner das Abdeckungselement 136 elektrisch leitfähig ausgebildet sein und mit der leitfähigen Struktur 138 des Substrats 134 elektrisch gekoppelt bzw. verbunden sein, um das Abdeckungselement 136 beispielsweise mit einem Referenzpotenzial, z. B. Massepotenzial, elektrisch verbinden zu können.
Das MEMS-Bauelement 110 kann also als ein MEMS-Schallwandler oder MEMS-Mikrofon mit der Membranstruktur 114 und der zugeordneten Gegenelektrodenstruktur 112 ausgebildet sein und elektrisch mit der integrierten Schaltungseinrichtung 120 (ASIC) gekoppelt sein, um basierend auf einer eintreffenden akustischen Schalldruckänderung ΔP und der daraus resultierenden Auslenkung zwischen der Membranstruktur 114 und der Gegenelektrodenstruktur 112 ein entsprechendes Audio-Ausgangssignal S_out bereitzustellen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann das MEMS-Bauelement 110, das beispielsweise als ein MEMS-Mikrofon ausgebildet ist, eine weitere Gegenelektrodenstruktur (nicht gezeigt in 1) aufweisen und somit eine Dual-Backplate-Konfiguration, d. h. in einer Konfiguration mit zwei Gegenelektrodenstrukturen und der dazwischen liegenden Membranstruktur ausgebildet sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das als MEMS-Mikrofon ausgebildete MEMS-Bauelement 110 eine weitere Membranstruktur (nicht gezeigt in 1) aufweisen, die beispielsweise mittels mechanischer Verbindungselemente (nicht gezeigt in 1) mit der ersten Membranstruktur mechanisch verbunden ist, um eine sogenannte Dual-Membran-Konfiguration, d. h. eine Konfiguration mit zwei Membranstrukturen und einer dazwischen liegenden Gegenelektrodenstruktur, auszubilden.
Im Folgenden wird nun anhand von 2 in Form einer Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht ein MEMS-Sensor 100 mit dem in dem Gehäuse 130 untergebrachten MEMS-Bauelement 110, wobei die Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung A an der Schallöffnung 132 des Substrats 134 so ausgebildet ist, dass die Schallöffnung 132 für ein akustisches Signal ΔP (innerhalb eines Toleranzbereichs) durchlässig ist und für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ (innerhalb eines Toleranzbereichs) undurchlässig ist. Die Schutzstruktur 140 kann für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Längenwellenbereich Δλ reflektierend oder absorbierend ausgebildet sein. Die für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Wellenlängenbereich reflektierende Schutzstruktur 140 kann als ein reflektierendes Schichtelement mit einer Metallschicht oder einem Bragg-Reflektor ausgebildet sein. Die Schutzstruktur 140 kann somit als ein platten- oder schichtförmiges Schutzelement an der Außenseite des Gehäuses 130 angeordnet und die Schallöffnung 132 zumindest teilweise oder auch vollständig überdecken.
Falls die schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung A leitfähig ausgebildet ist, kann die Schutzstruktur 140 ferner mit der leitfähigen Struktur 138 des Substrats 134 elektrisch gekoppelt bzw. verbunden sein, um auch die leitfähige Schutzstruktur 140 mit dem Referenzpotenzial, z. B. Massepotenzial elektrisch verbinden zu können.
Im Folgenden wird nun anhand von 3 in Form einer Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht des MEMS-Sensors 100 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung A beispielhaft beschrieben.
Wie in 3 dargestellt ist, ist das Gehäuse 130 bzw. das Trägersubstrat 134 des Gehäuses 130 an der Trägerplatine 150 angeordnet, d. h. mit derselben elektrisch und/oder mechanisch verbunden, wobei die Trägerplatine 150 die Trägerplatinen-Schallöffnung 152 aufweist. Die beispielsweise schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 ist zwischen der Schallöffnung 132 des Gehäuses 130 und der Trägerplatinen-Schallöffnung 152 der Trägerplatine 150 angeordnet.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die elektrisch leitfähige Schutzstruktur 140 auch mit einer elektrisch leitfähigen Struktur bez. Metallisierungsebene 154 der Trägerplatine 150 elektrisch gekoppelt bzw. verbunden sein, um die leitfähige, z. B. schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung A mit dem Referenzpotenzial, z. B. Massepotenzial, elektrisch verbinden zu können.
Im Folgenden wird nun anhand von 4 in Form einer Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht des MEMS-Sensors 100 ein Ausführungsbeispiel der Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung B beispielhaft beschrieben.
Wie in 4 dargestellt ist, kann die Schutzstruktur 140 innerhalb der Schallöffnung 132 in das Gehäuse 130 bzw. in das Substrat 134 des Gehäuses 130 eingebettet sein, und für das akustische Schallsignal ΔP (innerhalb des Toleranzbereichs) durchlässig und für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Wellenlängenbereich Δλ (innerhalb des Toleranzbereichs) undurchlässig ausgebildet sein. Die Schutzstruktur 140 kann für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Längenwellenbereich Δλ reflektierend oder absorbierend ausgebildet sein. Die für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Wellenlängenbereich reflektierende Schutzstruktur 140 kann als ein reflektierendes Schichtelement mit einer Metallschicht oder einem Bragg-Reflektor ausgebildet sein. Die Schutzstruktur 140 kann somit als ein platten- oder schichtförmiges Schutzelement an der Außenseite des Gehäuses 130 angeordnet und die Schallöffnung 132 zumindest teilweise oder auch vollständig überdecken.
Falls die schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung A leitfähig ausgebildet ist, kann die Schutzstruktur 140 ferner mit der leitfähigen Struktur 138 des Substrats 134 elektrisch gekoppelt bzw. verbunden sein, um auch die leitfähige Schutzstruktur 140 mit dem Referenzpotenzial, z. B. Massepotenzial elektrisch verbinden zu können.
Im Folgenden wird nun anhand von 5a-5b in Form einer Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht ein MEMS-Sensor 100 mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung „C“ beispielhaft beschrieben.
Wie in 5a-5b dargestellt ist, ist die z. B. schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung „C“ an der dem Innenvolumen V1 zugewandten Innenseite des Gehäuses 130 an der Schallöffnung 132 angeordnet, wobei die Schallöffnung 132 durch die Schutzstruktur 140 zumindest teilweise oder auch vollständig überdeckt sein kann. Bei der in 5a dargestellten Ausgestaltung der Schutzstruktur 140 ist eine Schutzschichtstruktur innerhalb des Innenvolumens V bzw. des Frontvolumens V1 an dem Trägersubstrat 134 angeordnet.
Die Schutzstruktur 140 an der Schallöffnung 132 des Gehäuses 130 ist für das akustische Schallsignal ΔP (innerhalb des Toleranzbereichs) durchlässig und für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Wellenlängenbereich Δλ (innerhalb des Toleranzbereichs) undurchlässig ausgebildet. Die Schutzstruktur 140 kann für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Längenwellenbereich Δλ reflektierend oder absorbierend ausgebildet sein. Die für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Wellenlängenbereich reflektierende Schutzstruktur 140 kann als ein reflektierendes Schichtelement mit einer Metallschicht oder einem Bragg-Reflektor ausgebildet sein. Die Schutzstruktur 140 kann somit als ein platten- oder schichtförmiges Schutzelement an der Außenseite des Gehäuses 130 angeordnet und die Schallöffnung 132 zumindest teilweise oder auch vollständig überdecken. Falls die schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung A leitfähig ausgebildet ist, kann die Schutzstruktur 140 ferner mit der leitfähigen Struktur 138 des Substrats 134 elektrisch gekoppelt bzw. verbunden sein, um auch die leitfähige Schutzstruktur 140 mit dem Referenzpotenzial, z. B. Massepotenzial elektrisch verbinden zu können.
Bei der in 5b dargestellten Ausgestaltung „C“ der Schutzstruktur 140 kann die Schutzstruktur 140 eine für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ undurchlässige Schicht oder Schichtstruktur aufweisen, die mittels eines Abstandselements 142 an der Innenseite des Gehäuses 130, d. h. innerhalb des Innenvolumens V bzw. des Fronvolumens V1 an dem Trägersubstrat 134 angeordnet ist. So kann die in 5b dargestellte Ausgestaltung der Schutzstruktur 140 wiederum wie die in 5a dargestellte schichtförmige Schutzstruktur 140 akustisch transparent und für die elektromagnetisch Störstrahlung X_λ in dem Wellenlängenbereich Δλ reflektierend, z. B. als Metallschicht und/oder Bragg-Reflektor, und/oder absorbierend, wie z. B. ein dunkles oder schwarzes Silikonmaterial aufweisend, ausgebildet sein.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel braucht die schichtförmig ausgebildete Schichtstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung „C“ in 5b nicht notwendigerweise akustisch transparent sein, da seitliche akustische Öffnungen durch das Abstandselement bzw. die Abstandselemente 142 (an dem Seitenwandbereich desselben) realisiert werden können, um die akustische Durchlässigkeit zu erhalten. Somit kann durch die Schutzstruktur 140 eine Trennung des akustischen Pfads in das Innenvolumen V des Gehäuses 130 von dem „blockierten“ Strahlungspfad erhalten werden.
Im Folgenden wird nun anhand von 6 in Form einer Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors 100 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung „D“ beispielhaft beschrieben.
Bei dem in 6 dargestellten Bauelement bzw. MEMS-Schallwandler 110 des MEMS-Sensors 100 wird darauf hingewiesen, dass die Gegenelektrodenstruktur 114 angrenzend an das Frontvolumen V1 bzw. angrenzend zu der Schallöffnung 132 angeordnet ist. Alternativ kann auch die Anordnung der Membranstruktur 114 und der Gegenelektrodenstruktur 112 vertauscht sein, so dass auch die Gegenelektrodenstruktur 112 angrenzend an das Frontvolumen V1 bzw. zu der Schallöffnung 132 angeordnet ist. Somit kann die der Schallöffnung 132 zugewandte Gegenelektrodenstruktur 112 bzw. Membranstruktur 114 allgemein als Mikrofon-Schichtstruktur 112, 114 bezeichnet wird. Somit ist die Schutzstruktur 140 an einer der Schallöffnung 132 zugewandten Oberfläche der Mikrofon-Schichtstruktur 112, 114 des MEMS-Bauelements 110 angeordnet und zumindest bereichsweise für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Wellenlängenbereich Δλ undurchlässig und für das akustische Signal ΔP aber transparent ausgebildet. So kann die der Schallöffnung 132 zugewandte Oberfläche der Mikrofon-Schichtstruktur 112, 114 des MEMS-Bauelements 110 zumindest bereichsweise mit einem reflektierenden Schichtelement als Schutzstruktur 140 zur Störstrahlungsreflexion oder mit einem für die elektromagnetische Störstrahlung absorbierenden Material als Schichtstruktur 140 versehen sein.
Gemäß der Ausgestaltung „D“ der Schutzstruktur 140 ist die Schutzstruktur 140 selbst Teil des MEMS-Bauelements 110. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Mikrofon-Schichtstruktur in Form der Gegenelektrodenstruktur 112 und/oder der Membranstruktur 114 mit einer Metallschicht bedeckt sein, die für die elektromagnetische Störstrahlung in dem Wellenlängenbereich Δλ reflektierend ist. Die Metallschicht bzw. Metalllage kann beispielsweise mittels Sputtern auf die Mikrofon-Schichtstruktur 112, 114 aufgebracht werden. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Anordnung mit Membranstruktur 114 und/oder die Gegenelektrodenstruktur 112 jeweils als Bragg-Reflektor bzw. z.B. gemeinsam mit dem dazwischenliegenden Luftspalt 115 als Bragg-Resonator ausgebildet sein. Die obigen Ausführungen sind gleichermaßen anwendbar, wenn eine sogenannte „Doppel-Membran-Konfiguration“ oder eine Doppel-Gegenelektrodenkonfiguration des MEMS-Bauelements 110 eingesetzt wird.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Mikrofon-Schichtstruktur 112, 114, wie z. B. die Gegenelektrodenstruktur 112 und/oder die Membranstruktur 114 ein für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ strahlungsabsorbierendes Material oder eine zusätzliche strahlungsabsorbierende Schicht aufweisen.
Im Folgenden wird nun anhand von 7a-b in Form einer Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht eines MEMS-Sensors 100 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schutzstruktur 110 gemäß der Ausgestaltung „E“ beschrieben.
Wie in 7a-b dargestellt ist, ist die Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung „E“ an einem dem Innenvolumen V zugewandten Oberflächenbereich 136-1 des Gehäuses 130 in Form einer absorbierenden Schicht oder Schichtstruktur angeordnet und für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ z. B. in dem Wellenlängenbereich Δλ, absorbierend ausgebildet. Die absorbierende Schutzstruktur bzw. Schichtstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung „E“ kann somit zumindest bereichsweise an dem inneren Oberflächenbereich 136-1 des Abdeckelements 136 angeordnet sein.
Wie in 7a dargestellt ist, ist die Schutzstruktur 140 lediglich an der innenliegenden Oberseite des Abdeckungselements 136 angeordnet, während in 7b die Schichtstruktur 140 an dem gesamten inneren Oberflächenbereich 136-1 des Abdeckelements 136 angeordnet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die schichtförmig ausgebildete Schichtstruktur 140 auch zusätzlich oder alternativ zu der Anordnung an dem Oberflächenbereich 136-1 zumindest bereichsweise oder vollständig an dem inneren Oberflächenbereich 134-1 des Trägersubstrats 134 angeordnet sein (nicht gezeigt in 7a-b).
Ferner kann die schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung „E“ unterschiedliche Schichtdicken in unterschiedlichen inneren Oberflächenbereichen 136-1 des Abdeckelements 136 aufweisen, d. h. ausgehend von einer ersten Schichtdicke d1 von etwa 10 µm, z.B. zwischen 5 und 20 µm, in einem ersten Oberflächenbereich ferner in einem weiteren Oberflächenbereich benachbart beispielsweise zu der integrierten Schaltungseinrichtung 120 eine erhöhte zweite Schichtdicke d2 von etwa 20 µm, z.B. zwischen 10 und 50 µm, mit d2 > d1 aufweisen.
Gemäß den anhand von 7a-7b dargestellten Ausführungsbeispielen der Schichtstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung „E“ ist die Schichtstruktur 140 Teil des inneren Gehäuses 130. Die Schichtstruktur bzw. Schutzschicht 140 ist zumindest bereichsweise an der inneren Oberfläche 134-1, 136-1 des Trägersubstrats 134 bzw. des Abdeckelements 136 des Gehäuses 130 angeordnet. Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die als absorbierende Schicht ausgebildete Schichtstruktur 140 in dem relevanten Wellenlängenbereich Δλ der elektromagnetischen Störstrahlung X_λ als ein dunkles bzw. schwarzes Silikonmaterial (Globtop-Material) ausgebildet sein. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ferner die laterale Abmessung (Fläche) und/oder vertikale Abmessung (Dicke) der schichtförmig ausgebildeten Schutzstruktur 140 variiert werden, um die Schutzfunktion möglichst effektiv anpassen zu können. So kann die schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 bereichsweise oder vollständig an der inneren Oberfläche 134-1, 136-1 des Gehäuses 130 angeordnet sein. Ferner kann auch die Dicke der schichtförmig ausgebildeten Schutzstruktur 130 an unterschiedlichen inneren Oberflächenbereichen des Gehäuses 130 unterschiedlich ausgebildet sein, um die Schutzwirkung gegenüber der elektromagnetischen Störstrahlung effektiv zu erhalten.
Im Folgenden wird nun anhand von 8a-b in Form einer Prinzipdarstellung in einer Querschnittsansicht des MEMS-Sensors 100 weitere Ausführungsbeispiele der Schutzstruktur 140 gemäß den Ausgestaltungen „F“ und „G“ beispielhaft beschrieben.
Wie in 8a-8b dargestellt ist, weist der MEMS-Sensor ferner die integrierte Schaltung 120 in dem Innenvolumen V des Gehäuses 130 z. B. an dem Trägersubstrat 134 auf, wobei die Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung F und G zumindest an einem Teilbereich der Oberfläche, z. B. der oberen Oberfläche 120-1, der Seitenfläche 120-2 oder der Grundfläche (angrenzend an das Trägersubstrat 134) der integrierten Schaltungseinrichtung 120 angeordnet ist und für die elektromagnetisch Störstrahlung X_λ in dem vorgegebenen Wellenlängenbereich Δλ undurchlässig ausgebildet ist.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schutzstruktur 140 ferner schichtförmig ausgebildet sein und an dem Grundflächenbereich 120-3 zumindest bereichsweise die integrierte Schaltungseinrichtung 120 benachbart bzw. angrenzend zu dem Trägersubstrat 134 des Gehäuses 130 angeordnet sein.
So kann die schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Wellenlängenbereich Δλ reflektierend und/oder absorbierend ausgebildet sein. So kann die Schutzstruktur 140 den Oberflächenbereich 120-1, 120-2, 120-3 der integrierten Schaltungseinrichtung 120 zumindest teilweise oder auch vollständig bedecken, wobei die Schutzstruktur 140 schichtförmig und für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ undurchlässig ausgebildet ist. Insbesondere kann die Schichtstruktur 130 schichtförmig ausgebildet und an dem Seitenwandbereich 120-2 der integrierten Schaltungseinrichtung 120 angeordnet sein, wie dies beispielsweise in den 8a-8b dargestellt ist.
Ferner kann sich die schichtförmige Schutzstruktur 140 an dem Seitenwandbereich 120-2 der integrierten Schaltungseinrichtung 120 in das Gehäuse 130 bzw. in das Trägersubstrat 134 bis zu einer dort angeordneten Metallisierungsstruktur 138 erstrecken, wie dies beispielsweise in 8b dargestellt ist. Auf diese Weise kann beispielsweise eine unerwünschte Einkopplung von elektromagnetischer Störstrahlung über das Material des Trägersubstrats 134 in das Halbleitermaterial der integrierten Schaltung 120 auch lateral unterbunden werden, indem beispielsweise die in dem Trägersubstrat 134 angeordnete Metallisierungsstruktur bzw. Metallisierungseben 138 zusätzlich eine vertikale Abschirmung gegenüber der Störstrahlung X_λ ermöglicht.
So kann das Trägermaterial bzw. die Lötmittelmaske des Trägersubstrats 134 beispielsweise für bestimmte Wellenlängen der externen elektromagnetischen Störstrahlung transparent sein, während die eingebettete Metallschicht 138 in dem Trägersubstrat 134 für die elektromagnetische Störstrahlung im Allgemeinen undurchlässig ist. Die schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 an dem Seitenwandbereich 120-2 der integrierten Schaltung, die in das Material des Trägersubstrats 140 bis zu der dort angeordneten Metallisierungsstruktur 138 ausgebildet ist, kann eine effektive elektromagnetische Abschirmung des Seitenbereichs 120-2 und der Unterseite 120-3 der integrierten Schaltungseinrichtung 120 bereitstellen. Ferner kann die in 8a dargestellte schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 an dem Grundflächenbereich 120-3 der integrierten Schaltungseinrichtung 120 benachbart zu dem Gehäuse als effektive elektromagnetische Abschirmung an der Unterseite der integrierten Schaltungseinrichtung 120 ausgebildet sein.
Gemäß Ausführungsbeispielen kann die als Schutzschicht ausgebildete Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung F und G reflektierend für den vorgegebenen Frequenzbereich der Störstrahlung, d. h. als beispielsweise Metallschicht oder Bragg-Reflektor, oder für den Frequenzbereich der Störstrahlung absorbierend, z. B. in Form des störstrahlungsundurchlässigen Silikonmaterials, ausgebildet sein, wie dies in den 8a-8b beispielhaft dargestellt ist.
Ferner kann die schichtförmige Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung F an dem Seitenwandbereich 120-2 der integrierten Schaltungseinrichtung 120 bis in das Material des Trägersubstrats 134 und beispielsweise bis zu der Metallisierungsebene 138 lateral ausgebildet werden. Diese Ausgestaltung F der schichtförmigen Schutzstruktur 140 an dem Seitenwandbereich 120-2 der integrierten Schaltungseinrichtung 120 kann erhalten werden, indem eine Vertiefung oder Rille in dem Trägersubstrat 134 bzw. der Lötmittelmaske, auf der die integrierte Schaltungseinrichtung 120 (ASIC) angeordnet ist bzw. die integrierte Schaltungseinrichtung 120 (ASIC) umgibt, hinzugefügt wird, so dass sich die als Schutzschicht ausgebildete Schutzstruktur 140 an der Seitenfläche 102 der integrierten Schaltungseinrichtung 102 bis hin zu der leitfähigen Schicht 138 in dem Trägersubstrat 134 erstrecken kann, wie dies in 8b dargestellt ist.
Im Folgenden wird nun anhand von 9a-b in Form einer Prinzipdarstellung einer Querschnittsansicht des MEMS-Sensors 110 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Schutzstruktur 140 gemäß der Ausgestaltung „H“ beispielhaft beschrieben.
Wie in 9a-b dargestellt ist, ist der MEMS-Sensor 100 an dem Trägersubstrat 134 des Gehäuses 130 mechanisch und optional elektrisch mit einer weiteren Trägerplatine 150 gekoppelt, wobei die Trägerplatine 150 eine Schallöffnung 152 aufweist. Wie in 9a-b dargestellt ist, ist die Schallöffnung 152 der Trägerplatine 150 lateral (parallel zur Hauptoberfläche 134-1 des Trägersubstrats 134) um den Abstand Δz zu der Schallöffnung 132 in dem Trägersubstrat 134 des Gehäuses 130 angeordnet, um die Schutzstruktur 140 als einen „indirekten“ Schallpfad durch die Trägerplatine 150 und das Trägersubstrat 134 in das Innenvolumen V des MEMS-Sensors 100 bereitzustellen. Durch den lateralen Versatz Δz der Öffnung 152 in der Trägerplatine 150 zu der Schallöffnung 132 in dem Gehäuse 130 kann der direkte Störstrahlungszugang (Lichtzugang) in das Innenvolumen des Gehäuses 130 blockiert werden, während das Innenvolumen V₁ des Gehäuses 130 weiterhin akustisch offen bzw. zugänglich für die Schalldruckänderungen ΔP bleibt. Die Trägerplatine 150 und das Trägersubstrat 134 können somit dezentrierte Schallöffnungen 132, 152 zum Abblocken direkter Störstrahlung in das Innenvolumen V₁ aufweisen, wie dies in 9a-b dargestellt ist.
Wie in 9b ferner dargestellt ist, können die dezentriert angeordneten Schallöffnungen 132, 152 des Trägersubstrats 134 und der Trägerplatine 150 (z.B. in einer Richtung aufeinander zu) konisch, d. h. sich aufweitend, ausgebildet sein. Wie in 9b dargestellt ist, weist die Schallöffnung 152 der Trägerplatine 150 von dem äußeren Oberflächenbereich 150-1 zu dem zweiten inneren Oberflächenbereich 150-2 einen konischen, d. h. einen sich aufweitenden Querschnitt auf, während die Schallöffnung 132 in dem Trägersubstrat 134 ausgehend von dem ersten Oberflächenbereich 134-1 angrenzend an das Innenvolumen V in Richtung dem zweiten Oberflächenbereich 134-2 einen konischen, d. h. sich aufweitenden, Querschnittsverlauf aufweist. Durch die konische Ausgestaltung der Schallöffnungen 132, 152 in dem Trägersubstrat 134 und der Trägerplatine 150 kann ein verbesserter Luftfluss und damit eine verbesserte Übertragung der Schalldruckänderung ΔP zu dem Frontvolumen V1 in dem Gehäuse 130 des MEMS-Sensors 100 erreicht werden.
Im Folgenden wird auf optische Eigenschaften von Materialien, wie z. B. absorbierenden Materialien eingegangen, die für die Schutzstruktur 140, die für die elektromagnetische Störspannung undurchlässig ausgebildet ist, beispielhaft eingesetzt werden können. Gemäß Ausführungsbeispielen weist der MEMS-Sensor 100 eine Schutzstruktur 140 auf, die ausgebildet ist, um ein Eindringen von elektromagnetischer Störstrahlung X_λ mit einer Wellenlänge in einem Bereich Δλ zwischen 10 nm und 20 µm durch die Schallöffnung 132 in das Innenvolumen V zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Strahlung X_λ in dem Innenvolumen V zumindest zu reduzieren. Eine absorbierende Schicht- bzw. Schutzstruktur 140 kann beispielsweise ein störstrahlungsundurchlässiges bzw. absorbierendes Material aufweisen.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann die Schutzstruktur 140 ein absorbierendes Schichtmaterial aufweisen, das einen hohen Lichtdämpfungskoeffizient und einen niedrigen Reflektionskoeffizienten aufweist, so dass beispielsweise mehrere Lichtreflektionen in das Rückvolumen bzw. in dem Rückvolumen des MEMS-Bauelements vermieden werden können. „Superschwarze“ Oberflächen, wie zum Beispiel geätzte Nickel-Phosphorbasierte Beschichtungen oder Kohlenstoffnanoröhren-basierte Schichten, wie z. B. Vantablack, können beispielsweise für solche Anwendungen gemäß dem vorliegenden Konzept eingesetzt werden. Die Lichtabsorption solcher Beschichtungsmaterialien übersteigt i.W. bei allen Einfallswinkeln für die elektromagnetische Störstrahlung eine Wert von 99%. Typische Dicken solcher Beschichtungslagen bzw. Schichtmaterialien liegen beispielsweise unterhalb 10 µm, wie z. B. 0,1 bis 10 µm, und können faktisch auf jegliches Oberflächenmaterial aufgebracht werden. Als absorbierende Schichtmaterialien für die Schutzstruktur 140 können ferner Polymermaterialien eingesetzt werden, die weiter aufbereitet bzw. technisch verändert werden können, indem Partikelfüllmaterialien, wie z. B. Ferritkörner (engl.. ferrite grains) oder Kohlenstoff, in die Polymermatrix eingebracht werden, um die optischen Eigenschaften der Beschichtung bei den gewünschten Wellenlängen, d. h. beispielsweise in dem relevanten Wellenlängenbereich Δλ der elektromagnetischen Störstrahlung X_λ , einzustellen.
In den grafischen Darstellungen von 10a und 10b sind beispielhaft die Absorptionstiefe und der Reflektionsgrad von Messing dargestellt, die beispielsweise als Abdeckungs- bzw. Deckelmaterial für das Abdeckungselement 136 des Gehäuses 130 eingesetzt werden können. Obwohl Messingmaterial hohe Lichtabsorptionseigenschaften aufweist (vgl. 10a), weist Messingmaterial ferner auch einen sehr hohen Reflektionsgrad von beispielsweise etwa 90% auf (vgl. 10b), der beispielsweise störende Mehrfachreflektionen der Störstrahlung, wie z.B. Licht, in das Rückvolumen bzw. innerhalb des Rückvolumens des MEMS-Bauelements 100 bewirken kann.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel kann beispielsweise pyrolytisches Graphit als Schichtmaterial der Schichtstruktur 140 verwendet werden, wobei in den 10c-10f beispielhaft unterschiedliche optische Parameter dieses Materials zur Optimierung des Beschichtungsmaterials der Schichtstruktur 140 gemäß einem Ausführungsbeispiel angegeben sind. 10c zeigt beispielsweise den Reflektionsgrad von pyrolytischem Graphit als Funktion des Einfallwinkels der elektromagnetischen Störstrahlung, wobei zwischen S-polarisiertem Licht, P-polarisiertem Licht und nicht-polarisiertem Licht unterschieden wird. 10d zeigt die Absorptionstiefe von pyrolytischem Graphit über der Wellenlänge. 10e zeigt die Dämpfung von senkrecht einfallendem Licht auf einer 100 nm dicken Schicht aus pyrolytischem Graphit. 10f zeigt die Lichtdämpfung von pyrolytischem Graphit bei einer Lichtwellenlänge von 940 nm.
Wie den graphischen Darstellungen in den 10c-10f entnommen werden kann, zeigt pyrolytisches Graphit (pyrolitic carbon) im relevanten Wellenlängenbereich Δλ der elektromagnetischen Störstrahlung X_λ sowohl ein gutes Lichtabsorptionsverhalten als auch einen niedrigeren Reflektionsgrad bei unterschiedlichen Einfallwinkeln der elektromagnetischen Störstrahlung bzw. von Licht. Ferner ist den grafischen Darstellungen in 10e-10f zu entnehmen, dass eine Schichtdicke in der Größenordnung von einigen µm, z.B. in einem Bereich von 1 bis 10 µm oder von 2 bis 5 µm, oder sogar auch weniger, z.B. in einem Bereich von 50 bis 500 nm oder von 80 bis 200 nm oder von etwa 100 nm, ausreichend ist, um beinahe eine vollständige Dämpfung des einfallenden Lichts zu erhalten, das nicht durch das Schichtmaterial reflektiert wird. In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die grafischen Darstellungen der Dämpfung in den 10c-10f auf den nicht-reflektierten Anteil des einfallenden Lichts bzw. der einfallenden elektromagnetischen Störstrahlung beziehen.
Die im Vorhergehenden anhand der 1 bis 10 dargestellten unterschiedlichen Ausgestaltungen der Schutzstruktur 140 ermöglichen einen effektiven Schutz gegenüber einer elektromagnetischen Störstrahlung bzw. in dem Wellenlängenbereich Δλ zwischen 10 nm und 20 µm, so dass für elektromagnetische Störstrahlung unempfindliche MEMS-Sensoren 100, wie z. B. MEMS-Schallwandler oder MEMS-Mikrofone, erhalten werden können.
Gemäß einem ersten Aspekt kann der MEMS-Sensor 100 folgende Merkmale aufweisen: ein Gehäuse 130 mit einem Innenvolumen V, wobei das Gehäuse eine Zugangsöffnung 132 zu dem Innenvolumen V aufweist, ein MEMS-Bauelement 110 in dem Gehäuse 130, und eine Schutzstruktur 140, die ausgebildet sein kann, um ein Einbringen von elektromagnetischer Störstrahlung X_λ mit einer Wellenlänge im Bereich Δλ zwischen 10 nm und 20 µm durch die Zugangsöffnung 132 in das Innenvolumen V zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Störstrahlung X_λ in dem Innenvolumen V zumindest zu reduzieren.
Gemäß einem zweiten Aspekt unter Rückbezug auf den ersten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor die Schutzstruktur 140 an der Zugangsöffnung 132 so ausgebildet sein, dass die Zugangsöffnung 130 für ein akustisches Signal ΔP durchlässig ist und für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ undurchlässig ist.
Gemäß einem dritten Aspekt unter Rückbezug auf den zweiten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor die Schutzstruktur 140 für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Wellenlängenbereich Δλ reflektierend oder absorbierend ausgebildet sein.
Gemäß einem vierten Aspekt unter Rückbezug auf den dritten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor die für die elektromagnetische Störstrahlung die in dem Wellenlängenbereich Δλ reflektierende Schutzstruktur 140 ein reflektierendes Schichtelement mit einer Metallschicht oder einem Bragg-Reflektor aufweisen.
Gemäß einem fünften Aspekt unter Rückbezug auf einen der vorhergehenden Aspekte kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Schutzstruktur 140 als ein plattenförmiges oder schichtförmiges Schutzelement an der Außenseite des Gehäuses 130 angeordnet sein und die Zugangsöffnung 132 zumindest teilweise oder vollständig überdecken.
Gemäß einem sechsten Aspekt unter Rückbezug auf einen der vorhergehenden Aspekte kann bei dem MEMS-Sensor 100 das Gehäuse 130 an einer Trägerplatine 150 mit einer weiteren Zugangsöffnung 152 angeordnet sein, wobei die Schutzstruktur 140 zwischen der Zugangsöffnung 132 des Gehäuses 130 und der weiteren Zugangsöffnung 152 der Trägerplatine 150 angeordnet sein kann.
Gemäß einem siebten Aspekt unter Rückbezug auf einen der vorhergehenden Aspekte kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Schutzstruktur 140 elektrisch leitfähig ausgebildet sein und mit einer leitfähigen Struktur 138 an dem Gehäuse 130 elektrisch verbunden sein, um die Schutzstruktur 140 mit einem Referenzpotenzial zu verbinden.
Gemäß einem achten Aspekt unter Rückbezug auf einen der vorhergehenden Aspekte kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Schutzstruktur 140 innerhalb der Zugangsöffnung 132 in dem Gehäuse 130 eingebettet sein und für ein Schallsignal ΔP durchlässig und für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ undurchlässig ausgebildet sein.
Gemäß einem neunten Aspekt unter Rückbezug auf einen der vorhergehenden Aspekte kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Schutzstruktur 140 an der dem Innenvolumen V zugewandten Innenseite des Gehäuses 130 an der Zugangsöffnung 132 angeordnet sein, die die Zugangsöffnung 132 zumindest teilweise oder vollständig überdeckt.
Gemäß einem zehnten Aspekt unter Rückbezug auf den neunten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor die Schutzstruktur 140 eine für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ undurchlässige Schicht oder Schichtstruktur aufweisen, die mittels eines Abstandselements 142 an der Innenseite des Gehäuses 130 angeordnet ist.
Gemäß einem elften Aspekt unter Rückbezug auf einen der vorhergehenden Aspekte kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Schutzstruktur 140 an einem der Zugangsöffnung 132 zugewandten Oberflächenbereich einer MEMS-Schichtstruktur 112, 114 des MEMS-Bauelements 110 zumindest bereichsweise für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ undurchlässig ausgebildet sein.
Gemäß einem zwölften Aspekt unter Rückbezug auf den neunten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor der der Zugangsöffnung zugewandte Oberflächenbereich der MEMS-Schichtstruktur 112, 114 des MEMS-Bauelements 110 zumindest bereichsweise mit einem reflektierenden Schichtelement zur Störstrahlungsreflexion oder mit einem für die elektromagnetische Störstrahlung absorbierenden Material versehen sein.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt unter Rückbezug auf einen der vorhergehenden Aspekte kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Schutzstruktur 140 an einem dem Innenvolumen V zugewandten Oberflächenbereich des Gehäuses 130 in Form einer absorbierenden Schicht oder Schichtstruktur angeordnet sein und für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ auch absorbierend ausgebildet sein.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt unter Rückbezug auf den dreizehnten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor 100 die schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur 140 eine erste Schichtdicke d1 und in einem Bereich benachbart zu einer in dem Gehäuse 130 ferner angeordneten integrierten Schaltungseinrichtung 120 eine erhöhte, zweite Schichtdicke d2 aufweisen.
Gemäß einem fünfzehnten Aspekt unter Rückbezug auf einen der vorhergehenden Aspekte kann bei dem MEMS-Sensor 100 ferner eine integrierte Schaltungseinrichtung 120 in dem Innenvolumen V₁ des Gehäuses 130 angeordnet sein, wobei die Schutzstruktur 140 zumindest an einem Teilbereich der Oberfläche der integrierten Schaltung 120 angeordnet und für die elektromagnetische Störstrahlung undurchlässig ausgebildet sein kann.
Gemäß einem sechzehnten Aspekt unter Rückbezug auf den fünfzehnten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Schutzstruktur 140 für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ in dem Wellenlängenbereich Δλ reflektierend oder absorbierend ausgebildet sein.
Gemäß einem siebzehnten Aspekt unter Rückbezug auf den fünfzehnten oder sechzehnten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Schutzstruktur 140 einen Oberflächenbereich 120-1, 120-2, 120-3 der integrierten Schaltung zumindest teilweise oder vollständig bedecken, und die Schichtstruktur 140 kann schichtförmig und für die elektromagnetische Störstrahlung X_λ undurchlässig ausgebildet sein.
Gemäß einem achtzehnten Aspekt unter Rückbezug auf den fünfzehnten bis siebzehnten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Schutzstruktur 140 schichtförmig ausgebildet sein und an einem Seitenbereich 120-2 der integrierten Schaltungseinrichtung 120 angeordnet sein.
Gemäß einem neunzehnten Aspekt unter Rückbezug auf den achtzehnten Aspekt kann sich bei dem MEMS-Sensor 100 die schichtförmige Schutzstruktur 140 an dem Seitenbereich 120-2 der integrierten Schaltungseinrichtung in das Gehäuse 130 bis zu einer dort angeordneten Metallisierungsstruktur 138 erstrecken.
Gemäß einem zwanzigsten Aspekt unter Rückbezug auf den fünfzehnten bis neunzehnten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Schutzstruktur 140 schichtförmig ausgebildet sein und an einem Grundflächenbereich 120-3 der integrierten Schaltung benachbart zu dem Gehäuse 130 angeordnet sein.
Gemäß einem einundzwanzigsten Aspekt unter Rückbezug auf einen der vorhergehenden Aspekte kann bei dem MEMS-Sensor 100 das Gehäuse 130 an einer Trägerplatine 150 einer weiteren Zugangsöffnung angeordnet sein, wobei die weitere Zugangsöffnung 152 lateral versetzt zu der Zugangsöffnung 132 des Gehäuses 130 angeordnet sein kann, um die Schutzstruktur 140 zur Reduzierung des Einbringens der elektromagnetischen Störstrahlung in das Innenvolumen V zu bilden.
Gemäß einem zweiundzwanzigsten Aspekt unter Rückbezug auf den einundzwanzigsten Aspekt kann bei dem MEMS-Sensor 100 die Zugangsöffnung 132 des Gehäuses 130 und/oder die weitere Zugangsöffnung 152 der Trägerplatine eine sich verjüngende oder konische Querschnittsform aufweisen.
Während sich Ausführungsbeispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, werden dementsprechend Ausführungsbeispiele derselben in den Figuren beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die offenbarten bestimmten Formen zu begrenzen, sondern im Gegensatz die Ausführungsbeispiele alle in den Rahmen der Offenbarung fallenden Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken sollen. In der gesamten Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Elemente.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz ein Element als „direkt“ mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Sonstige zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen benutzten Ausdrücke sollten auf gleichartige Weise ausgelegt werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“ usw.). Ferner ist die Formulierung „zumindest ein“ Element so zu verstehen, dass ein Element oder eine Mehrzahl von Elementen vorgesehen sein können.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einem MEMS-Sensor oder MEMS-Baustein beschrieben wurden, versteht es sich, dass einige Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Herstellungsverfahrens mit entsprechenden Verfahrensschritten zur Herstellung eines MEMS-Bausteins darstellen. So ist das Bereitstellen eines Blocks oder eines Bauelements auch als ein Verfahrensschritt oder ein Merkmal eines Verfahrensschrittes eines entsprechenden Verfahrens zu verstehen ist. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie unter Verwendung eines Mikroprozessors, eines programmierbaren Computers oder einer elektronischen Schaltung durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden.
In der vorhergehenden detaillierten Beschreibung wurden teilweise verschiedene Merkmale in Beispielen zusammen gruppiert, um die Offenbarung zu rationalisieren. Diese Art der Offenbarung soll nicht als die Absicht interpretiert werden, dass die beanspruchten Beispiele mehr Merkmale aufweisen als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche wiedergeben, der Gegenstand in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen offenbarten Beispiels liegen. Folglich werden die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann. Während jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann, sei angemerkt, dass, obwohl sich abhängige Ansprüche in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen zurückbeziehen, andere Beispiele auch eine Kombination von abhängigen Ansprüchen mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs oder einer Kombination jedes Merkmals mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen umfassen. Solche Kombinationen seien umfasst, es sei denn es ist ausgeführt, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner ist beabsichtigt, dass auch eine Kombination von Merkmalen eines Anspruchs mit jedem anderen unabhängigen Anspruch umfasst ist, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch ist.
Obwohl spezifische Ausführungsbeispiele hierin dargestellt und beschrieben wurden, wird einem Fachmann offensichtlich sein, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Implementierungen für die spezifischen dort gezeigten und dargestellten Ausführungsbeispiele ersetzt werden können, ohne von dem Gegenstand der vorliegenden Anmeldung abzuweichen. Dieser Anmeldungstext soll alle Adaptionen und Variationen der hierin beschriebenen und erörterten spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken. Daher ist der vorliegende Anmeldungsgegenstand lediglich durch den Wortlaut der Ansprüche und den äquivalenten Ausführungsformen derselben begrenzt.
Bezugszeichenliste

100: MEMS-Sensor
110: MEMS-Bauelement
112: erste MEMS-Schichtstruktur (Gegenelektrodenstruktur)
114: zweite MEMS-Schichtstruktur (Membranstruktur)
120: integrierte Schaltungseinrichtung (ASIC)
120-1: oberer Oberflächenbereich des ASIC
120-2: Seitenwandbereich des ASIC
120-3: Grundflächenbereich des ASIC
122: Absorptionsschicht
130: Gehäuse
132: Schallöffnung
134: Trägersubstrat
134-1: innerer Oberflächenbereich des Substrats
134-2: äußerer Oberflächenbereich des Substrats
136: Abdeckungselement
136-1: innerer Oberflächenbereich des Abdeckungselements
136-2: äußerer Oberflächenbereich des Abdeckungselements
138: Metallisierungsstruktur des Trägersubstrats
139: Kontaktanschlussflächen des Trägersubstrats
140: Schutzstruktur gemäß einer der Ausgestaltungen A, B, C, D, E, F, G, H
150: Trägerplatine
152: Schallöffnung der Trägerplatine
154: Metallisierungsebene der Trägerplatine
150-1: äußerer Oberflächenbereich der Trägerplatine
150-2: innerer Oberflächenbereich der Trägerplatine
ΔP: Schalldruckänderung
S_out: Ausgangssignal
V: Innenvolumen
V1: Vordervolumen
V2: Rückvolumen
X_λ: elektromagnetische Störstrahlung
d, d1, d2: Schichtdicken der Schutzstruktur

Claims

MEMS-Sensor (100) mit folgenden Merkmalen: einem Gehäuse (130) mit einem Innenvolumen (V), wobei das Gehäuse eine Zugangsöffnung (132) zu dem Innenvolumen (V) aufweist, einem MEMS-Bauelement (110) in dem Gehäuse (130), und einer Schutzstruktur (140), die ausgebildet ist, um ein Einbringen von elektromagnetischer Störstrahlung (X_λ) mit einer Wellenlänge im Bereich (Δλ) zwischen 10 nm und 20 µm durch die Zugangsöffnung (132) in das Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Störstrahlung (X_λ) in dem Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren, wobei die Schutzstruktur (140) an der Zugangsöffnung (132) so ausgebildet ist, dass die Zugangsöffnung (130) für ein akustisches Signal (ΔP) durchlässig ist und für die elektromagnetische Störstrahlung (X_λ) undurchlässig ist, wobei die Schutzstruktur (140) für die elektromagnetische Störstrahlung (X_λ) in dem Wellenlängenbereich (Δλ) reflektierend oder absorbierend ausgebildet ist, und wobei die für die elektromagnetische Störstrahlung die in dem Wellenlängenbereich (Δλ) reflektierende Schutzstruktur (140) ein reflektierendes Schichtelement mit einem Bragg-Reflektor aufweist.
MEMS-Sensor (100) mit folgenden Merkmalen: einem Gehäuse (130) mit einem Innenvolumen (V), wobei das Gehäuse eine Zugangsöffnung (132) zu dem Innenvolumen (V) aufweist, einem MEMS-Bauelement (110) in dem Gehäuse (130), und einer Schutzstruktur (140), die ausgebildet ist, um ein Einbringen von elektromagnetischer Störstrahlung (X_λ) mit einer Wellenlänge im Bereich (Δλ) zwischen 10 nm und 20 µm durch die Zugangsöffnung (132) in das Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Störstrahlung (X_λ) in dem Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren, wobei das Gehäuse (130) an einer Trägerplatine (150) mit einer weiteren Zugangsöffnung (152) angeordnet ist, wobei die Schutzstruktur (140) zwischen der Zugangsöffnung (132) des Gehäuses (130) und der weiteren Zugangsöffnung (152) der Trägerplatine (150) angeordnet ist.
MEMS-Sensor (100) mit folgenden Merkmalen: einem Gehäuse (130) mit einem Innenvolumen (V), wobei das Gehäuse eine Zugangsöffnung (132) zu dem Innenvolumen (V) aufweist, einem MEMS-Bauelement (110) in dem Gehäuse (130), und einer Schutzstruktur (140), die ausgebildet ist, um ein Einbringen von elektromagnetischer Störstrahlung (X_λ) mit einer Wellenlänge im Bereich (Δλ) zwischen 10 nm und 20 µm durch die Zugangsöffnung (132) in das Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Störstrahlung (X_λ) in dem Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren, wobei das MEMS-Bauelement (110) einen MEMS-Schallwandler mit einer Membranstruktur (114) und der Gegenelektrodenstruktur (112) aufweist, und wobei die Schutzstruktur (140) an einem der Zugangsöffnung (132) zugewandten Oberflächenbereich der Membranstruktur (114) oder der Gegenelektrodenstruktur (112) (112, 114) des MEMS-Bauelements (110) zumindest bereichsweise für die elektromagnetische Störstrahlung (X_λ) undurchlässig ausgebildet ist.
MEMS-Sensor (100) gemäß Anspruch 3, wobei der der Zugangsöffnung zugewandte Oberflächenbereich der MEMS-Schichtstruktur (112, 114) des MEMS-Bauelements (110) zumindest bereichsweise mit einem reflektierenden Schichtelement zur Störstrahlungsreflexion oder mit einem für die elektromagnetische Störstrahlung absorbierenden Material versehen ist.
MEMS-Sensor (100) mit folgenden Merkmalen: einem Gehäuse (130) mit einem Innenvolumen (V), wobei das Gehäuse eine Zugangsöffnung (132) zu dem Innenvolumen (V) aufweist, einem MEMS-Bauelement (110) in dem Gehäuse (130), und einer Schutzstruktur (140), die ausgebildet ist, um ein Einbringen von elektromagnetischer Störstrahlung (X_λ) mit einer Wellenlänge im Bereich (Δλ) zwischen 10 nm und 20 µm durch die Zugangsöffnung (132) in das Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Störstrahlung (X_λ) in dem Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren, wobei die Schutzstruktur (140) an einem dem Innenvolumen (V) zugewandten Oberflächenbereich des Gehäuses (130) in Form einer absorbierenden Schicht oder Schichtstruktur angeordnet ist und für die elektromagnetische Störstrahlung (X_λ) auch absorbierend ausgebildet ist, und wobei die schichtförmig ausgebildete Schutzstruktur (140) eine erste Schichtdicke (d1) und in einem Bereich benachbart zu einer in dem Gehäuse (130) ferner angeordneten integrierten Schaltungseinrichtung (120) eine erhöhte, zweite Schichtdicke (d2) aufweist.
MEMS-Sensor (100) mit folgenden Merkmalen: einem Gehäuse (130) mit einem Innenvolumen (V), wobei das Gehäuse eine Zugangsöffnung (132) zu dem Innenvolumen (V) aufweist, einem MEMS-Bauelement (110) in dem Gehäuse (130), und einer Schutzstruktur (140), die ausgebildet ist, um ein Einbringen von elektromagnetischer Störstrahlung (X_λ) mit einer Wellenlänge im Bereich (Δλ) zwischen 10 nm und 20 µm durch die Zugangsöffnung (132) in das Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Störstrahlung (X_λ) in dem Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren, wobei ferner eine integrierte Schaltungseinrichtung (120) in dem Innenvolumen (V₁) des Gehäuses (130) angeordnet ist, wobei die Schutzstruktur (140) zumindest an einem Teilbereich der Oberfläche der integrierten Schaltung (120) angeordnet und für die elektromagnetische Störstrahlung undurchlässig ausgebildet ist, wobei die Schutzstruktur (140) schichtförmig ausgebildet ist und an einem Seitenbereich (120-2) der integrierten Schaltungseinrichtung (120) angeordnet ist, und wobei sich die schichtförmige Schutzstruktur (140) an dem Seitenbereich (120-2) der integrierten Schaltungseinrichtung in das Gehäuse (130) bis zu einer dort angeordneten Metallisierungsstruktur (138) erstreckt.
MEMS-Sensor (100) mit folgenden Merkmalen: einem Gehäuse (130) mit einem Innenvolumen (V), wobei das Gehäuse eine Zugangsöffnung (132) zu dem Innenvolumen (V) aufweist, einem MEMS-Bauelement (110) in dem Gehäuse (130), und einer Schutzstruktur (140), die ausgebildet ist, um ein Einbringen von elektromagnetischer Störstrahlung (X_λ) mit einer Wellenlänge im Bereich (Δλ) zwischen 10 nm und 20 µm durch die Zugangsöffnung (132) in das Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren und/oder ein Ausbreiten der elektromagnetischen Störstrahlung (X_λ) in dem Innenvolumen (V) zumindest zu reduzieren, wobei das Gehäuse (130) an einer Trägerplatine (150) mit einer weiteren Zugangsöffnung angeordnet ist, wobei die weitere Zugangsöffnung (152) lateral versetzt zu der Zugangsöffnung (132) des Gehäuses (130) angeordnet ist, um die Schutzstruktur (140) zur Reduzierung des Einbringens der elektromagnetischen Störstrahlung in das Innenvolumen (V) zu bilden, wobei der laterale Versatz ΔZ der Öffnung (152) in der Trägerplatine (150) zu der Schallöffnung (132) in dem Gehäuse (130) so ausgebildet ist, um einen direkten Störstrahlungszugang in das Innenvolumen des Gehäuses (130) zu blockieren.
MEMS-Sensor (100) gemäß Anspruch 7, wobei die Zugangsöffnung (132) des Gehäuses (130) und/oder die weitere Zugangsöffnung (152) der Trägerplatine eine sich verjüngende oder konische Querschnittsform aufweist.