CN204434267U - 电容结构及电容式mems器件 - Google Patents
电容结构及电容式mems器件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN204434267U CN204434267U CN201420787113.6U CN201420787113U CN204434267U CN 204434267 U CN204434267 U CN 204434267U CN 201420787113 U CN201420787113 U CN 201420787113U CN 204434267 U CN204434267 U CN 204434267U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pole plate
- height
- mems device
- capacitance
- capacitive mems
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Pressure Sensors (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种电容结构及电容式MEMS器件,包括:多个第一极板和多个第二极板,第一极板和第二极板之间沿第一方向交替设置;其中,在第一方向的切面上,第一极板和第二极板之间有交叠区域,且第一极板的高度和第二极板的高度均大于交叠区域的高度。本实用新型提供的技术方案,通过将第一极板和第二极板的朝向相同的两端均设置高低差,即在第一方向的切面上,第一极板的两端均高于第二极板具有相同朝向的两端。当采用上述电容结构应用于电容电极中,且对电容电极通电而使得第一极板和第二极板沿极板高度的延伸方向相对运动时,电容电极的电容大小变化率大,进而提高了电容式MEMS器件的驱动和检测能力,提高了微机械器件的性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及MEMS(Micro Electro Mechanical System,微机电***)技术领域,更具体的说,涉及一种电容结构及电容式MEMS器件。
背景技术
MEMS是一种以半导体技术为基础发展起来先进的微机电***。MEMS器件以其体积小、成本低、重量轻、集成性好等诸多优点,已经被越来越广泛的应用在如消费电子、医疗、汽车等领域中。电容式MEMS器件是MEMS器件中重要分支之一,许多主流产品,例如麦克风、压力传感器、陀螺仪、加速度计、谐振器等均基于电容式MEMS器件制作而成。但是,现有的电容式MEMS器件的驱动和检测能力仍有提升的空间。
实用新型内容
有鉴于此,本实用新型提供了一种电容结构及电容式MEMS器件,提高了电容式MEMS器件的驱动和检测能力,提高了微机械器件的性能。
为实现上述目的,本实用新型提供的技术方案如下:
一种电容结构,应用于电容式MEMS器件,包括:
多个第一极板和多个第二极板,所述第一极板和所述第二极板之间沿第一方向交替设置;
其中,在所述第一方向的切面上,所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域,且所述第一极板的高度和所述第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
优选的,在所述第一方向的切面上,多个所述第一极板朝向相同的端部相齐平,且多个所述第二极板朝向相同的端部相齐平。
优选的,在所述第一方向的切面上,所述第一极板和所述第二极板的高度相同或不同。
优选的,所述第一极板和第二极板均为半导体极板或金属极板。
优选的,所述第一极板和第二极板为硅极板或锗极板。
一种电容式MEMS器件,包括电容电极,所述电容电极包括相对应设置的固定梳齿和可动梳齿,所述固定梳齿包括多个第一极板,所述可动梳齿包括多个第二极板,所述第一极板和第二极板之间沿第一方向交替设置;
其中,在所述第一方向的切面上,所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域,且所述第一极板的高度和第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
优选的,在所述第一方向的切面上,多个所述第一极板朝向相同的端部相齐平,且多个所述第二极板朝向相同的端部相齐平。
优选的,在所述第一方向的切面上,所述第一极板和所述第二极板的高度相同或不同。
优选的,所述第一极板和第二极板均为半导体极板或金属极板。
优选的,所述第一极板和第二极板为硅极板或锗极板。
相较于现有技术,本实用新型提供的技术方案至少具有以下优点:
本实用新型提供的一种电容结构及电容式MEMS器件,包括:多个第一极板和多个第二极板,所述第一极板和所述第二极板之间沿第一方向交替设置;其中,在所述第一方向的切面上,所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域,且所述第一极板的高度和所述第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
由上述内容可知,本实用新型提供的技术方案,通过将第一极板和第二极板的朝向相同的两端均设置高低差,即在第一方向的切面上,第一极板的两端均高于第二极板具有相同朝向的两端。当采用上述电容结构应用于电容电极中,且对电容电极通电而使得第一极板和第二极板沿极板高度的延伸方向相对运动时,电容电极的电容大小变化率大,进而提高了电容电极的驱动和检测能力,即提高了电容式MEMS器件的驱动和检测能力,提高了微机械器件的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1a为现有的一种电容结构的结构示意图;
图1b为图1a中沿第一方向AA’的切面图;
图2a为现有的一种电容结构的结构示意图;
图2b为图2a中沿第一方向AA’的切面图;
图3a为本申请实施例提供的一种电容式MEMS器件的结构示意图;
图3b为图3a中沿第一方向AA’的切面图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
正如背景技术所述,MEMS器件以其体积小、成本低、重量轻、集成性好等诸多优点,已经被越来越广泛的应用在如消费电子、医疗、汽车等领域中。电容式MEMS器件是MEMS器件中重要分支之一,许多主流产品,例如麦克风、压力传感器、陀螺仪、加速度计、谐振器等均基于电容式MEMS器件制作而成。但是,现有的电容式MEMS器件的驱动和检测能力仍有提升的空间。
具体的,参考图1a和图1b所示,为一种应用于电容式MEMS器件的电容结构,图1a为现有的一种电容结构的结构示意图,图1b为图1a中沿第一方向AA’的切面图,其中,图1a和图1b均为未通电时的静止状态图。电容结构包括多个第一极板100和多个第二极板200,第一极板100和第二极板200沿第一方向AA’交替排列,其中,在第一方向AA’的切面上,第一极板100和第二极板200任意一朝向相同的一端相齐平,而第一极板100和第二极板200朝向相同的另一端具有高度差。
根据电容计算公式:
其中,C为电容大小,ε0为真空介电常数,εr相对介电常数,A为第一极板和第二极板的交叠区域面积,d第一极板和第二极板之间的间距;
可得知,采用现有的这种电容结构,当对其通电而使得第一极板100和第二极板200沿极板高度延伸方向相对往复运动时,仅单侧运动可使极板正对面积发生变化,故在整个往复运动周期内两极板之间的电容变化率较小(两极板的边缘电容不予考虑),驱动和检测能力低。
基于此,本申请实施例提供了一种电容结构,应用于电容式MEMS器件,具体结合图2a和2b所示,对本申请实施例提供的电容结构进行详细的描述,需要说明的是,本申请实施例提供的图2a至3b均为未通电时的自然状态图。
参考图2a所示,为本申请实施例提供的一种电容结构的结构示意图,图2b为图2a中沿第一方向AA’的切面图,其中,电容结构包括:
多个第一极板1和多个第二极板2,第一极板1和第二极板2之间沿第一方向AA’交替设置;
其中,在第一方向AA’的切面上,第一极板1和第二极板2之间有交叠区域,且第一极板1的高度h1和第二极板2的高度h2均大于交叠区域的高度hs。
由上述内容可知,本申请实施例提供的技术方案,通过将第一极板和第二极板朝向相同的两端均设置高低差,即在第一方向的切面上,第一极板的两端均高于第二极板具有相同朝向的两端。当采用上述电容结构应用于电容电极中,且对电容电极通电而使得第一极板和第二极板沿极板高度的延伸方向相对往复运动时,两方向的运动都可使极板正对面积变化,电容电极的电容大小变化率大,进而提高了电容电极的驱动和检测能力,即提高了电容式MEMS器件的驱动和检测能力,提高了微机械器件的性能。
进一步的,为了简化制作方法,以及更优的提高电容结构的驱动和检测能力,在第一方向的切面上,多个第一极板朝向相同的端部相齐平,且多个第二极板朝向相同的端部相齐平,且在第一方向的切面上,第一极板和第二极板的高度相同或不同,其中,当第一极板和第二极板的高度相同时,可以满足制作简单、产生的静电力均匀等要求,而当第一极板和第二极板的高度不相同时,可以满足一些需要产生静电力不均的特殊应用环境,本申请对此不作具体限制,需要根据实际应用确定第一极板和第二极板的高度。
另外,在本申请其他实施例中,还可以将相邻两个第一极板之间朝向相同的端部设置为不相齐平,和/或,将相邻两个第二极板之间朝向相同的端部设置为不相齐平,对此本申请不作具体限制,需要根据实际应用进行具体的设计。
本申请实施例对提供的第一极板和第二极板的材料不作具体限制,可选的,第一极板和第二极板均为半导体极板或金属极板。例如,当第一极板和第二极板均为半导体极板时,第一极板和第二极板可以为硅极板或锗极板;或者,当第一极板和第二极板均为金属极板时,第一极板和第二极板可以为铝极板等。
进一步的,本申请实施例提供的第一极板和第二极板的厚度范围均为1.5μm~10μm,包括端点值。
相应的,本申请实施例还提供了一种电容式MEMS器件,具体结合图3a和3b所示,对本申请实施例提供的电容式MEMS器件进行详细说明。
参考图3a所示,为本申请实施例提供的一种MEMS器件的部分结构示意图,图3b为图3a中沿第一方向AA’的切面图,其中,MEMS器件包括电容电极30,电容电极包括相对应设置的固定梳齿31和可动梳齿32,固定梳齿31包括多个第一极板31a,可动梳齿32包括多个第二极板32a,第一极板31a和第二极板32a之间沿第一方向AA’交替设置;
其中,在第一方向AA’的切面上,第一极板31a和第二极板32a之间有交叠区域,且第一极板31a的高度和第二极板32a的高度均大于交叠区域的高度。
进一步的,为了简化制作方法,以及更优的提高电容结构的驱动和检测能力,在第一方向的切面上,多个第一极板朝向相同的端部相齐平,且多个第二极板朝向相同的端部相齐平,且在第一方向的切面上,第一极板和第二极板的高度相同或不同,其中,当第一极板和第二极板的高度相同时,可以满足制作简单、产生的静电力均匀等要求,而当第一极板和第二极板的高度不相同时,可以满足一些需要产生静电力不均的特殊应用环境,本申请对此不作具体限制,需要根据实际应用确定第一极板和第二极板的高度。
另外,在本申请其他实施例中,还可以将相邻两个第一极板之间朝向相同的端部设置为不相齐平,和/或,将相邻两个第二极板之间朝向相同的端部设置为不相齐平,对此本申请不作具体限制,需要根据实际应用进行具体的设计。
本申请实施例对提供的第一极板和第二极板的材料不作具体限制,可选的,第一极板和第二极板均为半导体极板或金属极板。例如,当第一极板和第二极板均为半导体极板时,第一极板和第二极板可以为硅极板或锗极板;或者,当第一极板和第二极板均为金属极板时,第一极板和第二极板可以为铝极板等。
进一步的,本申请实施例提供的第一极板和第二极板的厚度范围均为1.5μm~10μm,包括端点值。
本申请实施例提供的一种电容结构及电容式MEMS器件,包括:多个第一极板和多个第二极板,所述第一极板和所述第二极板之间沿第一方向交替设置;其中,在所述第一方向的切面上,所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域,且所述第一极板的高度和所述第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
由上述内容可知,本申请实施例提供的技术方案,通过将第一极板和第二极板的朝向相同的两端均设置高低差,即在第一方向的切面上,第一极板的两端均高于第二极板具有相同朝向的两端。当采用上述电容结构应用于电容电极中,且对电容电极通电而使得第一极板和第二极板沿极板高度的延伸方向相对往复运动时,两方向的运动都可使极板正对面积变化,电容电极的电容大小变化率大,进而提高了电容电极的驱动和检测能力,即提高了电容式MEMS器件的驱动和检测能力,提高了微机械器件的性能。
Claims (10)
1.一种电容结构,应用于电容式MEMS器件,其特征在于,包括:
多个第一极板和多个第二极板,所述第一极板和所述第二极板之间沿第一方向交替设置;
其中,在所述第一方向的切面上,所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域,且所述第一极板的高度和所述第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
2.根据权利要求1所述的电容结构,其特征在于,在所述第一方向的切面上,多个所述第一极板朝向相同的端部相齐平,且多个所述第二极板朝向相同的端部相齐平。
3.根据权利要求2所述的电容结构,其特征在于,在所述第一方向的切面上,所述第一极板和所述第二极板的高度相同或不同。
4.根据权利要求1所述的电容结构,其特征在于,所述第一极板和第二极板均为半导体极板或金属极板。
5.根据权利要求4所述的电容结构,其特征在于,所述第一极板和第二极板为硅极板或锗极板。
6.一种电容式MEMS器件,包括电容电极,所述电容电极包括相对应设置的固定梳齿和可动梳齿,其特征在于,所述固定梳齿包括多个第一极板,所述可动梳齿包括多个第二极板,所述第一极板和第二极板之间沿第一方向交替设置;
其中,在所述第一方向的切面上,所述第一极板和所述第二极板之间有交叠区域,且所述第一极板的高度和第二极板的高度均大于所述交叠区域的高度。
7.根据权利要求6所述的电容式MEMS器件,其特征在于,在所述第一方向的切面上,多个所述第一极板朝向相同的端部相齐平,且多个所述第二极板朝向相同的端部相齐平。
8.根据权利要求7所述的电容式MEMS器件,其特征在于,在所述第一方向的切面上,所述第一极板和所述第二极板的高度相同或不同。
9.根据权利要求6所述的电容式MEMS器件,其特征在于,所述第一极板和第二极板均为半导体极板或金属极板。
10.根据权利要求9所述的电容式MEMS器件,其特征在于,所述第一极板和第二极板为硅极板或锗极板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201420787113.6U CN204434267U (zh) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 电容结构及电容式mems器件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201420787113.6U CN204434267U (zh) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 电容结构及电容式mems器件 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN204434267U true CN204434267U (zh) | 2015-07-01 |
Family
ID=53602162
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201420787113.6U Active CN204434267U (zh) | 2014-12-12 | 2014-12-12 | 电容结构及电容式mems器件 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN204434267U (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105140305A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-09 | 福建省福芯电子科技有限公司 | 高性能高压平板电容及退磁采样电路 |
CN105333889A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-17 | 歌尔声学股份有限公司 | 一种电容式的环境传感器及其制造方法 |
CN106896970A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-06-27 | 上海大学 | 一种触控传感器及制备方法 |
CN109205545A (zh) * | 2017-06-29 | 2019-01-15 | 英飞凌技术德累斯顿有限责任公司 | 微机械传感器以及用于制造微机械传感器的方法 |
CN113708620A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-11-26 | 慧石(上海)测控科技有限公司 | 电荷泵电路结构及微型电荷泵 |
-
2014
- 2014-12-12 CN CN201420787113.6U patent/CN204434267U/zh active Active
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105140305A (zh) * | 2015-09-08 | 2015-12-09 | 福建省福芯电子科技有限公司 | 高性能高压平板电容及退磁采样电路 |
CN105333889A (zh) * | 2015-11-30 | 2016-02-17 | 歌尔声学股份有限公司 | 一种电容式的环境传感器及其制造方法 |
CN105333889B (zh) * | 2015-11-30 | 2017-12-05 | 歌尔股份有限公司 | 一种电容式的环境传感器及其制造方法 |
CN106896970A (zh) * | 2017-03-15 | 2017-06-27 | 上海大学 | 一种触控传感器及制备方法 |
CN106896970B (zh) * | 2017-03-15 | 2019-06-21 | 上海大学 | 一种触控传感器及制备方法 |
CN109205545A (zh) * | 2017-06-29 | 2019-01-15 | 英飞凌技术德累斯顿有限责任公司 | 微机械传感器以及用于制造微机械传感器的方法 |
CN113708620A (zh) * | 2021-08-25 | 2021-11-26 | 慧石(上海)测控科技有限公司 | 电荷泵电路结构及微型电荷泵 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN204434267U (zh) | 电容结构及电容式mems器件 | |
DE102016221251A1 (de) | System und Verfahren für ein Differenzialkammantrieb-MEMS | |
EP2836455B1 (de) | Membrananordnung für einen mikro-elektromechanischen messumformer | |
WO2016100692A3 (en) | Plate wave devices with wave confinement structures and fabrication methods | |
CN205151756U (zh) | 一种基于氮化镓的静电梳状驱动式微镜 | |
EP2700614A3 (en) | Methods for fabricating mems structures by etching sacrificial features embedded in glass | |
JP2008064734A (ja) | 静電容量型圧力センサの製造方法及びこれによって製造された静電容量型圧力センサ | |
Berger et al. | Touch-mode capacitive pressure sensor with graphene-polymer heterostructure membrane | |
DE102012200929A1 (de) | Mikromechanische Struktur und Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen Struktur | |
WO2016086682A1 (zh) | Mems扭转式静电驱动器的制作方法 | |
US20150212109A1 (en) | Mems sensor | |
CN112540239B (zh) | 基于多结构耦合的微型电场传感器及其制备方法 | |
Nguyen et al. | Optimized electrode coverage of membrane actuators based on epitaxial PZT thin films | |
US20160060098A1 (en) | Micro electro mechanical system | |
Preetham et al. | A curved electrode electrostatic actuator designed for large displacement and force in an underwater environment | |
CN102951593B (zh) | 一种电热驱动调变齿间隙的微机电梳齿机构 | |
CN104133080A (zh) | 梳齿电容式微加速度计 | |
EP2717282A1 (en) | Variable capacitance capacitor | |
CN101834065B (zh) | 一种可调节微机械器件弹性系数的变面积电容结构 | |
CN102897704B (zh) | 一种静电力调变齿间隙的微机电梳齿机构 | |
DE102011002457A1 (de) | Mikromechanische Mikrofoneinrichtung und Verfahren zum Herstellen einer mikromechanischen Mikrofoneinrichtung | |
CN103604533A (zh) | 一种偏转电容式表面微机械加工残余应力的测试结构 | |
CN105333889B (zh) | 一种电容式的环境传感器及其制造方法 | |
DE102011050040B4 (de) | Kapazitives Mikrosystem-Mikrofon | |
AT503306B1 (de) | Ferroisches bauelement |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CP03 | Change of name, title or address | ||
CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 312030 Building 5, intelligent innovation center, 487 Kebei Avenue, Keqiao Economic and Technological Development Zone, Keqiao District, Shaoxing City, Zhejiang Province Patentee after: Shendi semiconductor (Shaoxing) Co.,Ltd. Address before: Room 306, 3rd floor, building 1, 3000 Longdong Avenue, Pudong New Area, Shanghai, 201203 Patentee before: Senodia Technologies (Shanghai) Co.,Ltd. |