用于生产机械顺应纳米纤维环境屏障膜的方法与流程

本公开的实施例涉及一种微机械环境屏障膜，其用于为基于微机电系统(mems)的声音和/或压力设备提供保护，防止环境固体、气体和/或潮湿颗粒进入。其他实施例涉及其制造方法。

背景技术：

1、基于下一代硅微机电系统(mems)的麦克风以及可能的其他传感器预计在其封装构造中具有环境屏障(environmental barrier，eb)，以能够承受恶劣的环境条件，包括撞击固体物体(例如灰尘颗粒和毛发)和高水分进入。如今，环境屏障结构在应用系统级(例如声道中的某个位置)上被集成也是相当常见的。

2、环境屏障结构应该尽可能少地影响mems设备的功能，即，环境屏障结构的提供不应该对mems设备的声学性能(例如信噪比(snr))产生负面影响。因此，当设计环境屏障结构时，期望提供环境屏障结构的高机械顺应性(compliance)/柔性，同时提供通过环境屏障结构的高气流。换言之，环境屏障结构应该同时包括低声阻/气流阻力和高机械顺应性。然而，这是一种折衷，因为低声阻通常意味着通过材料的气流增加(较大的孔隙或较大的开放区域)，并且因此减少了对灰尘和水分进入的保护。另一方面，较高的声阻通常意味着通过材料的气流减少(由于较少的穿孔或开放区域)，因此以snr为代价改进了对灰尘和水分进入的保护。

3、一些环境屏障结构可以包括由膨体聚四氟乙烯(eptfe)制成的高度顺应/柔性环境屏障膜。eptfe膜可以被附接至载体框架以支撑该结构，并且能够将环境屏障结构接合和安装到封装件内部或外部的印刷电路板(pcb)上。这种环境屏障结构可以在后端封装过程期间被集成在封装件中，或者在组装过程期间在系统级上被集成。这些环境屏障结构的问题主要是它们与每个环境屏障结构的个体单个单元生产相关的高成本。

4、因此，期望提供一种用于基于mems的声学和/或压力设备的环境屏障结构，所述环境屏障结构同时包括低声阻/气流阻力和高机械顺应性，同时将制造成本保持在中等水平。

技术实现思路

1、这些目标可以利用根据本文描述的创新概念的用于生产微结构透气(air-permeable)环境屏障膜的方法以及利用由所述方法制造的包括微结构透气环境屏障膜的环境屏障芯片来实现。

2、根据第一方面，该创新方法包括以下步骤：提供衬底并且将通孔(through hole)结构化到衬底中，该通孔在衬底的两个相对的表面之间完全延伸穿过衬底。该方法还包括以下步骤：保持通孔未被覆盖，并且通过应用电纺丝(electrospinning)方法或吹纺丝(blowspinning)方法中的至少一种方法将纳米纤维沉积到两个相对的衬底表面中的至少一个衬底表面上，使得经纺丝的纳米纤维组合为纳米纤维网络，该纳米纤维网络形成独立(free-standing)且机械顺应的纳米纤维膜，该纳米纤维膜覆盖先前未被覆盖的通孔。

3、根据第二替代方面，一种用于生产透气环境屏障膜的替代方法包括以下步骤：提供具有第一衬底表面和相对的第二衬底表面的衬底，并且将牺牲层沉积到两个相对的衬底表面中的至少一个衬底表面上。该方法还包括以下步骤：将通孔结构化到衬底中，该通孔在两个相对的衬底表面之间完全延伸穿过衬底，其中牺牲层保留且覆盖通孔。又一步骤包括通过应用电纺丝或吹纺丝方法中的至少一种方法将纳米纤维沉积到牺牲层上，使得经纺丝的纳米纤维组合为形成纳米纤维膜的纳米纤维网络。又一方法步骤包括去除牺牲层以释放纳米纤维膜，其中被释放的纳米纤维膜形成覆盖通孔的、独立且机械顺应的纳米纤维膜。

4、此外，建议提供一种具有透气环境屏障膜的环境屏障芯片，该环境屏障芯片包括衬底，该衬底包括在两个相对的衬底表面之间完全延伸穿过衬底的通孔。独立且机械顺应的纳米纤维膜被布置在衬底的两个相对的表面中的至少一个表面上，使得纳米纤维膜覆盖通孔。根据本文描述的创新概念，纳米纤维膜由布置在衬底的两个相对的表面中的至少一个表面上的经纺丝的纳米纤维网络形成。

技术特征：

1.一种用于生产微结构透气环境屏障膜(110)的方法，所述方法至少包括以下步骤：

2.一种用于生产微结构透气环境屏障膜(110)的方法，所述方法至少包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的方法，

4.根据权利要求3所述的方法，

5.根据权利要求2所述的方法，

6.根据权利要求5所述的方法，

7.根据权利要求5或6所述的方法，

8.根据权利要求1或2所述的方法，

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

11.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法，

14.一种具有透气环境屏障膜(110)的环境屏障芯片(100)，所述环境屏障芯片(100)包括：

技术总结本公开涉及用于生产机械顺应纳米纤维环境屏障膜的方法。本文描述了一种用于生产微结构透气环境屏障膜(110)的方法，该方法包括以下步骤：提供衬底(120)，并且将通孔(130)结构化到所述衬底(120)中，通孔(130)在衬底(120)的两个相对的表面(121、122)之间完全延伸穿过衬底(120)，保持通孔(130)未被覆盖，并且通过应用电纺丝或吹纺丝方法中的至少一种方法将一个或多个纳米纤维(111)沉积到两个相对的衬底表面(121、122)中的至少一个衬底表面上，使得经纺丝的纳米纤维(111)组合为纳米纤维网络，纳米纤维网络形成覆盖先前未被覆盖的通孔(130)的独立且机械顺应的纳米纤维膜(110)。技术研发人员：S·安辛格尔,H·S·瓦西斯托,S·施韦格尔受保护的技术使用者：英飞凌科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5