本发明涉及一种mems封装，该封装包括封装基底和至少一个mems元件。至少一个mems元件包括mems相互作用区域并被嵌入封装基底，使得至少mems相互作用区域保持开放。该mems封装的特色在于在封装基底上或封装基底中存在一个或更多个用于发送和/或接收电磁信号的天线，其中封装基底作为用于一个或更多个天线的天线基底起作用。此外，本发明涉及一种用于制造根据本发明的mems封装的方法。为此，首先通过增材制造方法提供封装基底和/或导体轨道，优选通过多材料增材制造方法。随后至少部分地将至少一个mems元件嵌入封装基底，使得至少mems相互作用区域保持开放。此外，一个或更多个天线被安装在封装基底上或封装基底中。
背景技术：
1、如今，为了制造紧凑的机电装置，在许多应用领域中都动用微机电技术。能以这种方式制造的微机电系统(英语：microelectromechanical system，缩写为mems，也称为mems构件或mems元件)在具有杰出的功能性和不断走低的制造成本的同时是十分紧凑的。
2、由于许多mems元件对于外部影响十分敏感，人们力求对这些元件提供特别的保护。为此在现有技术中已知提供所谓的封装。在此，mems元件的封装实现了多项目的。这些目的是，保护mems元件免受环境因素影响，例如湿度和/或液体还有像是灰尘和/或静电放电现象(esd)。但同时mems元件的功能特性，例如声学mems转换器的声学特性应得以保持。因此，mems元件应能够与其周边环境相互作用，以便例如像是在声学mems转换器的情形下记录或检测声压波。为此，封装优选实现针对mems元件的壳体功能。在mems元件的下侧，基底本身就可以实现这一功能。额外地，在基底上方可能需要对布置在基底上的组件进行保护。
3、在德赫(dehé)等人2013年的文献中公开了一种mems转换器，其具有作为封装的金属遮盖体。这种遮盖体包围的体积比mems转换器的位于遮盖体下方的组件理论上需要的体积明显更大。这样的主要原因是要保持遮盖体和部分导电的组件(例如引线(drahtbond)、电极、电容性mems传感器等)之间的距离，以避免短路。同时，期待以金属作为这种遮盖体的原材料，因为金属在机械上稳定并且是气密的，特别是对于水和空气是气密的。此外，在电磁方面，敏感的组件可以被屏蔽。这样可以避免负面影响和静电放电。
4、在wo 2022/008338 a1中公开了一种mems封装，该mems封装具有基底以及布置在基底上的mems元件，mems元件包括mems相互作用区域。为了保护mems元件，涂覆有介电层，介电层利用电介质通过涂覆方法通过对mems元件进行与表面共形地涂覆而实现。在此，优选地提供紧凑的保护层，该保护层提供电绝缘和对mems元件的机械保护。
5、在伊萨德帕纳(izadpanah)等人2019年的文献中公开了不同封装材料和不同构型的概览。为高品质的功能所设计的封装材料通常包括陶瓷，并且一般都不具有材料渗透性。对于高功率应用，使用氮化铝和碳化硅等材料，以获得优化的热学特性。如果期望低制造成本，则特别地使用包括塑料的封装。封装的方式和实施因此很大程度上取决于具体应用情形，还取决于mems元件自身。
6、已知的mems封装的不利之处在于，不同的mems元件往往单独封装，由此对mems元件的阵列的集成造成困难。
7、此外，对于许多应用期望的是，将mems元件与用于接收和/或发送电磁信号的天线一起以功能组合的方式来提供，从而能实现例如无线数据交换。
8、这一点特别地对于电磁信号与能被mems元件探测和/或释放的其它信号共同作用的那些应用情形是有意义的。
9、在现有技术中，一般在天线基底上提供天线，天线基底优选是该天线的载体。对于天线基底，通常追求尽可能低的介电常数，以降低场线在天线基底中的集中并由此使分离出电磁信号更容易。
10、在波扎(pozar)的1996年的文献中给出了安装在基底上的天线的概览，特别是与微带天线以及孔径耦合基底有关。其中也探讨了基底的构型的意义，构型对于天线的电学和电磁学的特性具有重要性。因此，更低的相对电容率导致更大的阻抗带宽和更低的表面波激励。基底的厚度作用于带宽和耦合电平。更厚的基底产生更大的带宽，但为此对于基底中一定的孔径而言耦合度更低。
11、在库马尔(kumar)和尉拉格万(raghavan)的2016年的文献中讨论了基于所谓siw技术(英语：substrate-integrated waveguide，基片集成波导)提供天线和天线阵列。作为平面技术和非平面技术之间的桥梁起作用的siw技术尤其适合于微米波和毫米波的范围。
12、在wo 2009/053460 a1中公开了一种用于制造雷达传感器的方法。为此首先提供具有分配网络的陶瓷载体结构，其中在陶瓷载体结构上构造有空穴。这些空穴随后被由第一材料构成的并具有由第二材料构成的杂质的材料基底填充。由此，可以在材料基底中构造出大量相比第一材料具有更低的介电常数的区域，随后将平面贴片天线施加到材料基底上。
13、在现有技术中，还有用于提供装置的方案，这些装置利用mems元件和天线之间的功能关联。
14、在de 102014214153 b4中公开了一种麦克风布置，该布置包括能安装在表面的麦克风封装，该封装与移动电话语境下的天线数据连接。天线可以为此被配置成发送通过麦克风组件所输出的信号。
15、在de 10 2016 125 722 a1中，将天线与基于mems的角加速度计组合，其中天线用作用于i/o接口(输入/输出)的无线连接。天线和/或无线i/o接口的合适的器件可以被布置在基底上，例如柔性基底上。
16、在us2011/0100123 a1中公开了一种加速度传感器，其功能运作基于热学测量原理。加速度传感器具有挠性基底，挠性基底上安装有底层。此外，在底层表面上存在空穴。在空穴中安放mems元件，这些元件可以由两个温度传感器和一个加热器形成。在mems元件上方存在遮盖体，该遮盖体借助于粘合剂被气密地施加。此外，加速度传感器具有rfid天线，该天线被布置在柔性基底上。借助于rfid天线能够实现发送和接收无线电信号，以优化mems元件的性能。
17、尽管在现有技术中存在利用mems元件和天线的共同作用的构思，但在组合这些组件方面存在缺点。因此，通常会导致具有mems元件和天线的连接处产生较高的电磁损耗。因此，无法有效率地利用电磁信号。甚至制造过程本身也具有缺点，因为可能例如在引入组件期间在接合方法上出现错误。此外，考虑到载体的几何设计，mems元件和天线应具有的柔性也难以实现。因此，由于mems元件和天线的不同的要求，往往仅受限的形状是可行的。
18、因此，就现有技术而言，存在对替代性的或经过改进的装置和/或方法的需求，装置和/或方法具有天线和mems元件并将它们的作用方式结合起来。
技术实现思路
1、本发明的目的是消除现有技术的缺陷。特别地，应当提供一种mems封装或者一种用于制造mems封装的方法，其以紧凑的方式将mems元件与天线结合，确保有效率的工作原理和对两种器件的保护，另外其特色优选地在于简单、成本有利的制造。
2、根据本发明的目的通过独立权利要求的特征实现。根据本发明的各方面的有利设计方案在从属权利要求中描述。
3、在一种优选实施方式中，本发明涉及一种mems封装，其包括
4、a.封装基底，
5、b.至少一个mems元件，所述mems元件包括mems相互作用区域，其中至少一个mems元件以至少部分地嵌入在封装基底中的方式存在，从而至少使mems相互作用区域优选地保持开放，
6、其特征在于，在封装基底上存在一个或更多个用于发送和/或接收电磁信号的天线，其中封装基底作为用于一个或更多个天线的天线基底起作用。
7、在根据本发明的上下文中已经认识到，对一个或更多个天线以及对至少一个mems元件的要求可以通过封装基底结合起来。在现有技术中，未曾考虑以这种方式组合安装mems元件和天线，因为封装材料和天线基底必须满足部分分歧的特性。因此用于mems元件的封装材料通常具有金属(例如参阅dehé等人2013年的文献)并因此能够导电，以便给mems元件提供足够的保护并同时也能够有合适的电学和机械条件以满足mems元件的功能优越性。陶瓷和塑料也可以被用作mems元件的封装材料。但陶瓷显然较贵而塑料对于湿气具有一定的渗透性(参阅斯坦尼米罗维奇2014年的文献)。因此，在现有技术中，人们倾向使用金属并因此使用导电材料作为mems元件的封装材料。
8、微机电系统技术的语境下的天线通常被安放在基底上，这些基底满足介电功能，基底优选地具有较低的相对电容率并由此具有较低的电容率(电场常数ε0和相对电容率εr的积：ε＝ε0εr)，以在电场和磁场的场线的变化曲线方面确保天线有最优的功能优越性。
9、发明者已经认识到，用于至少一个mems元件的封装基底可以同时用作天线基底。换言之，也可以说成，天线基底可以用作mems元件的封装基底。
10、因此，通过将两种迄今为止被视作不同的要求特性，也就是封装mems元件以满足壳体功能和/或保护功能与提供天线基底，相互结合起来，使得优选的mems封装表现成相对于现有技术的一种背离。
11、根据本发明的mems封装已在许多方面被证明是尤为有利的。
12、一方面通过优选的mems封装提供了尤为紧凑的构型。因此有利的是，至少一个mems元件以及一个或更多个天线存在于同一封装基底上和/或封装基底中。因此，特别地不需要将至少一个mems元件以及一个或更多个天线放置在不同的载体结构上，这将带来更大的空间距离并由此导致整个构件的尺寸变得更大。此外，能够有利地实现将mems元件和天线整体式地集成，使得不再需要单独接合部件。总体上，为优选的mems封装带来了被压缩的构型，该构型适合于多种应用并在此同时满足对至少一个mems元件的保护功能和/或壳体功能以及也实现一个或更多个天线的最优功能性。
13、此外有利的是，通过mems封装的紧凑的设计方案和通信可行方案提供高效的集成可行方案。优选的mems封装仅需要极小的安置空间，其可以灵活地被放置到不同的几何设计方案中，另外能够通过所提供的天线进行简单的无线控制和/或数据交换。
14、此外，根据本发明的mems封装能够将不同信号类型以组合方式利用和/或处理。由此有利地产生了扩展的功能可能性，因为至少一个mems元件的功能以及一个或更多个天线的功能能够以共同作用的方式被使用。因此，例如发送的和/或接收到的电磁信号也可以被用于至少一个mems元件，反之亦然。组合利用和/或处理不同信号类型例如在以期望的方式对信号进行增强和/或信号的指向作用(例如用于波束成形)方面带来了优点。
15、普遍性地，借助波束成形、信号或者辐射可以获得指向作用，使得它们可以有针对性地被接收和/或发送。波束成形特别地能应用于电磁波。在此，电磁波的聚束或定向通过发送器和/或在接收器上借助相应的天线布置实现。通过这种波束成形，例如用于无线通信，可以增加通联范围、提高传输功率并实现更稳定的连接。波束成形同样可以用于声学信号(声波)，由此能实现目标指向地接收和/或发送声波。
16、有利地，根据本发明的mems封装以紧凑的方式允许将多个天线和mems元件(例如阵列形式的声学mems转换器)集成起来。在优选实施方式中，mems封装因此也可以被用于电磁信号和声学信号的交替式和/或组合式的波束成形。如本文更加详细阐述的那样，在这一方面，交替式地和/或组合式地处理声学信号和电磁信号尤为有利，以能够实现改进的方位确定和更加目标明确的波束成形。
17、除了灵活的应用可能性之外，mems封装的特色有利地还在于特别有成本效益且灵活的制造，因为优选地可以使用增材制造的方法(3d打印)，提供连同集成的组件在内的封装基底。
18、特别地，通过增材制造的方法，在可能的几何形状方面存在高度的灵活性，以在优选的应用方面优化mems元件和/或天线的放置。例如，对于波束成形优选的是，将天线和/或mems元件布置在非平面部段，例如凹形部段上，以能够实现更强的聚焦。同样优选的是，将天线和/或mems元件布置到具有凸出形状的基底表面上，以在更大的角范围内接收和/或发送信号。此外，用于mems封装的mems元件和/或天线的数量能够有利地以简单的方式增减，而不会需要更高的集成花费。
19、因此，mems封装或者优选的借助增材制造制造mems封装允许针对各种应用进行适配或者优化。
20、在这一方面，另一优点是将用于提供电气触点的导体轨道(leiterbahn)简单地引入到封装基底上和/或封装基底中，这些导体轨道可以例如在多材料式增材制造期间在工艺流程中与封装基底的构造一起被施加。在优选的实施方式中，mems封装可以例如具有运算单元，以处理至少一个mems元件的信号和/或一个或更多个天线的信号。运算单元通过导体轨道与相应的天线和/或mems元件的接触是有利的且特别在工艺效率上是可行的。
21、因此，mems封装在设计、制造和功能性方面展现出一些列优点，能够相对于现有技术实现明显的改进。
22、mems封装在本发明意义下优选指的是具有至少一个mems元件的装置，该mems元件以嵌入的方式存在于封装基底中，使得mems相互作用区域优选保持开放。mems封装中的封装基底优选地满足对mems元件的壳体功能和/或保护功能，其中优选地，同时存在与环境的有效连接(wirkverbindung)，使得至少一个mems元件可以从环境接收信号和/或向环境发送信号。为此优选的是，mems元件的mems相互作用区域保持开放。优选的mems封装因此优选地具有确保mems元件在封装基底中至少部分地被封装或者包围(并保护)的构型，其中相互作用区域同时保持开放，mems元件通过该相互作用区域可以与环境进行交互。
23、封装基底优选地指mems封装的用于嵌入至少一个mems元件的那些组件。优选地，在封装基底上或在封装基底中除了至少一个mems元件还存在一个或更多个天线。封装基底优选地满足实际的封装功能，这意味着对至少一个mems元件的壳体功能和/或保护功能。因此，优选地，不需要安装单独的用于保护至少一个mems元件的组件，例如遮盖体形式的组件。在现有技术中，如us2011/0100123 a1，相反为了保护mems元件设置安装有这样的遮盖体。但相反地根据本发明，封装基底本身就可以为至少一个mems元件提供可靠的保护。优选地，mems元件的mems相互作用区域在根据本发明的语境下还是开放的，使得有可能与环境进行交互。由于在us2011/0100123 a1中在mems元件上方安装了遮盖体，无法或仅有限地做到这一点，因为遮盖体妨碍了与环境的交互。相反有利地，封装基底可以满足对mems元件的壳体功能和/或保护功能，同时，mems元件通过保持开放的相互作用区域可以从环境接收信号和/或向环境中发送信号。
24、同时，封装基底优选地起到了用于一个或更多个天线的天线基底的作用。天线基底优选地指用于一个或更多个天线的载体。因此，可以将一个或更多个天线安装在天线基底上或天线基底中。天线基底应根据应用目的满足特定的介电特性，因为例如为天线基底使用具有高相对电容率的材料一般会降低一个或更多个天线的发射效率。根据本发明认识到，天线基底可以同时用作用于至少一个mems元件的封装基底或反过来。
25、在优选实施方式中，封装基底是整体式的，即它被构造为单件式的、连贯的和/或无缝的。在根据本发明的语境下，封装基底一方面被定向于安装至少一个mems元件。此外封装基底同时起到天线基底的作用。换言之，至少一个mems元件和一个或更多个天线优选存在于同一个封装基底或者天线基底之内或其上。其中，优选地规定，不但mems元件至少部分地被嵌入到封装基底(或者天线基底)中，而且一个或更多个天线被安装在天线基底(或者封装基底)上也都是非间接地或者直接(没有中间层)地实现的。
26、在这一方面，根据本发明的mems封装在结构上进一步与现有技术已知的布置区分开来，现有技术例如在us2011/0100123 a1中所教导的。其中公开了，将mems元件安装在底层上，底层存在于基底上。而在那里使用的rfid天线相反地被布置在基底上。因此，mems元件和rfid天线存在于不同组件中或不同组件上，也就是mems元件在底层(底层位于基底上)上而rfid天线位于基底上。因此，与根据本发明的教导相悖，us 2011/0100123a1的天线基底并不作为用于mems元件的封装基底而起作用。
27、在此，封装基底优选地并不相当于mems元件的载体基底。mems元件的载体基底，例如半导体基底，优选地指mems元件的一种组件，在该组件上安装有mems元件的与功能相关的组件，例如mems结构、电子电路等。在本发明的意义下优选的是，至少一个mems元件连同载体基底以至少部分嵌入的方式存在于封装基底中。
28、mems元件在封装基底中至少部分地嵌入优选意味着mems元件至少有一部分被封装基底包围。其中，优选地，mems元件的一部分，优选大致整个mems元件，可以被封装基底包围，使得mems元件至少部分地被集成到封装基底中。基本上被封装基底包围的mems元件优选地具有与封装基底至少部分地(特别是在相互作用区域之外的区域中)形状配合的材料接触点。由此，在嵌入的意义下可以通过封装基底提供保护功能，其中防止液体或污物渗入或者穿过封装基底与mems元件之间的材料接触点。在优选的实施方式中，mems元件沿着边界与封装基底具有连贯的材料接触点，材料接触点起到密封边棱的作用并可以提供气密的封闭。但优选地，mems元件在封装基底内部是至少部分地被嵌入，使得mems相互作用区域保持开放。因此，mems元件由于至少部分嵌入封装基底得到保护并同时能实现与环境的连接，从而使信号可以被mems元件从环境中接收和/或向环境发送。
29、mems相互作用区域保持开放优选地意味着，能够与环境和/或介质进行交互。保持开放优选地涉及mems元件的交互可能性并且在优选形式中意味着相互作用区域中没有封装基底，同样地可能优选的是，封装基底在相互作用区域中以足够小的层厚存在，从而不会明显干扰mems元件在交互方面的功能性。例如，对于声学mems转换器可以通过封装基底中位于振膜上方的开口形式的凹部来满足保持开放。同样地，mems相互作用区域保持开放优选地可以通过透明区域来实现，例如对于光学mems传感器或mems气体传感器。
30、优选地，mems相互作用区域是mems元件的一个重要功能组成部分，其优选地与介质和/或环境以期望的方式交互。因此优选的是，mems相互作用区域保持开放，以由此能够进行与mems封装的介质和/或环境的交互。mems相互作用区域的具体设计方案视相应的mems元件而定。
31、在声学mems转换器的情形下，可以例如涉及到mems膜。在光学mems转换器的情形下，可以例如涉及到光学发射极。在两种情形下优选的是，不会有封装基底直接在mems元件的相互作用区域中减弱mems元件与环境(发声或录声、发送或者接收光学信号)的交互，同时通过将mems元件嵌入在其它区域中来确保对敏感电子组件的保护。
32、优选地，在封装基底上或封装基底中存在一个或更多个天线。天线是指一种用于发送和/或接收电磁信号的装置。
33、在本发明意义下电磁信号优选地包括电磁波。平均水准的术人员知晓，在根据本发明的语境下，术语“电磁信号”和“电磁波”可以同义地使用。
34、在一种优选实施方式中，mems封装的特征在于，封装基底包含介电材料，其中介电材料优选地选自包括低温共烧陶瓷(ltcc)和/或高温共烧陶瓷(htcc)的组。
35、在其它优选实施方式中，天线基底包括材料，该材料选自包括聚酰亚胺、环氧化物、树脂和/或环氧树脂的组。
36、所提到的材料已被证明尤为有利于作为天线基底满足所期望的介电特性。根据本发明认识到，这些材料，特别是ltcc，同时为至少一个mems元件提供了面对来自环境的影响下最优的保护。此外，所提到的材料适合于增材制造方法。特别地，所提到的材料在提供封装基底的范畴中可以高效成型，以根据应用情形提供例如平面的和/或非平面的部段。
37、特别地，对于作为用于至少一个mems元件的封装材料和作为天线基底的组合应用，ltcc已被证明是特别有利的。一方面，ltcc具有合适的、相对较高的相对电容率，相对较高的相对电容率对于容纳高频电路中的电子构件是有利的。此外，这种高相对电容率隔绝了导体轨道、通孔触点和/或引线触点(drahtbond)中的高频电磁场并有利地防止了串扰。同时，ltcc能有利地用于封装mems元件，其中实现了构件对灰尘、湿气、液体和静电放电的高度防护，而不会导致功能特性损失。
38、在一种优选实施方式中，mems封装的特征在于封装基底包含介电材料，其中该材料具有大于1的相对电容率εr，优选地具有1-10之间的相对电容率，特别优选地具有2-8之间的相对电容率，十分特别优选地具有5-10之间的相对电容率。
39、优选地，天线基底具有低的相对电容率，特别优选地在一个或更多个天线所在的区域中具有低的相对电容率。通过比较低的相对电容率，电磁场场线在封装基底或者天线基底中的集中有所降低，这对于发送和/或接收电磁信号是有利的。
40、优选地，在封装基底上或在封装基底中也安装有电子组件，例如电子电路、运算单元、用于控制一个或更多个天线和/或调节它们的作用方式的分配网络。在电子组件的区域中，特别是用于控制一个或更多个天线的电子组件的区域中，比较高的相对电容率是有利地，因为可以隔绝高频电磁场并由此减少从电子组件发出的辐射。
41、在优选实施方式中，封装基底包括具有不同的相对电容率的区域，其中优选地，用于天线的部段具有优选较低的相对电容率而用于安装电子电路的部段具有优选较高的相对电容率。
42、例如，ltcc具有相对高的相对电容率(约7-8)并在电子电路、特别是用于控制天线的电子电路的区域中是有利的。具有比较低的相对电容率的材料组的一个例子是聚酰亚胺，其具有约3-3.5之间的相对电容率。更低的相对电容率在本发明的语境下处于约1-5之间，而更高的电容率处于从约5开始的范围中。
43、由此，封装基底也可以优选地包含多种材料。同样可能优选的是，封装基底基本上由一种材料构成。在优选实施方式中，封装基底被实施为整体式的，其中术语“整体式”特别地指不需要分开地制造并随之接合封装基底的组成部分(例如用于封装mems元件和/或作为天线的基底)。
44、为了降低相对电容率也可以优选地将封装基底的材料设计为多孔的。通过孔可以降低材料密度并由此还通过提供空置的体积降低偶极子密度，并由此降低相对电容率。
45、在另一种优选实施方式中，mems封装的特征在于mems封装具有运算单元，该运算单元优选地存在于封装基底上或封装基底中。
46、运算单元在本发明的意义下优选地指数据处理单元，即一种优选能够被配置为处理数据的装置。运算单元可以优选地选自包括集成电路(ic)、专用集成电路(asic)、可编程逻辑电路(pld)、现场可编程门阵列(fpga)、处理器、微处理器、微型计算机、可编程逻辑控制器和/或其它电子的和/或可编程的电路。运算单元可以特别地甚至是处理器或处理单元或由多个处理器构成，优选地用于处理数据。
47、为了处理数据优选的是，在运算单元上存在安装的软件，该软件被设置用于或者说包括指令，以能够执行相应的处理步骤。
48、术语“处理”优选广义地解释并优选地包括运算步骤，对于将例如发送的和/或接收到的mems元件的信号和/或一个或更多个天线的电磁信号用于应用目的需要这些运算步骤，例如用于波束成形、确定方位、控制等。
49、在优选实施方式中，运算单元以与通信单元结合的方式存在。在其它优选实施方式中，运算单元是通信单元。在其它优选实施方式中，通信单元可以通过一个或更多个天线来提供。优选地，通信单元可以转发电磁信号形式的数据，例如转发至另一个数据处理单元。
50、在另一种优选实施方式种，mems封装的特征在于一个或更多个天线作为贴片天线存在。
51、在本发明的意义下，贴片天线所指的天线包括含有导电材料的面。优选地，贴片天线的特征在于贴片天线的面的长度和/或宽度比厚度高出多倍。在优选实施方式中，贴片天线的面的长度和/或宽度比厚度高出约2倍，优选约5倍、10倍、20倍或更高。优选地，贴片天线基本上构造为平的，使得其能够有利地以合适的方式被安装或引入到封装基底上或封装基底中。
52、在优选实施方式中，优选的贴片天线作为包含导电材料，例如金属(例如铜)的条带存在。优选地，作为贴片天线的条带的特征在于，长度比宽度高出多倍(例如约2倍，优选约5倍、10倍或更高)。
53、在其它优选实施方式中，贴片天线具有多边形的形状，优选矩形的、三角形的和/或圆形的形状。在优选实施方式中，贴片天线具有的长度相当于电磁信号的波长的一半，为了发送或接收电磁信号对贴片天线进行设计。
54、有利地，贴片天线尤其适合于优选的mems封装，因为贴片天线能够以高精度装配到封装基底上和/或封装基底中。因此，能够利用半导体技术和微机电系统技术的已知的蚀刻方法和/或涂覆方法安装贴片天线，这些方法在现有技术中已经证明是过程高效的、在设计上简单并适合于大批量生产。因此，贴片天线能有利地以高便捷性集成到封装基底上或封装基底中。贴片天线的优选较低的尺寸也有利地有利于在封装基底上或封装基底中放置。
55、此外，贴片天线有利地以如下方式适合于安装在封装基底上或封装基底中，多个贴片天线作为天线阵列可以实现尤为良好的指向作用。有利地，可以借助于作为天线阵列的多个贴片天线产生复杂形状的天线方向图(一个或更多个天线的或者说天线阵列的辐射特征的图形表达)，不然利用单个天线将很难实现这种天线方向图。通过优选地安装移相器可以将例如接收到的和/或发送的电磁信号的相位移动并能够由此利用指向作用方面的效果和/或以简单高效的方式提高强度，例如用于波束成形。
56、在其它优选实施方式中，也可以使用其它类型的天线。
57、平均水准的技术人员知晓，通过一个或更多个天线的类型和/或形状可以对电磁信号的波长以及频率施加影响。因而在优选实施方式中，一个或更多个天线可以发送和/或接收频率范围在约3-30hz、30-300hz、0.3-3khz、3-30khz、30-300khz、0.3-3mhz、3-30mhz、30-300mhz、0.3-3ghz、3-30ghz、30-300ghz、0.3-385thz、0.3-20thz、20-37.5thz、37.5-100thz、100-214thz、100-385thz和/或385-750thz之间的电磁信号。因此，通过一个或更多个天线的相应设计可以利用多个频带来发送和/或接收电磁信号。
58、在另一优选实施方式中，mems封装的特征在于，mems封装具有形式为天线阵列的多个天线，其中天线阵列优选地包括至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100个或500个或更多个天线。
59、借助于天线阵列能够有利地实现，通过相移和/或干涉效应加强和/或增强对电磁信号的接收和/或发送。此外，通过使用天线阵列可以有利地将效应，如波束成形用于电磁信号。其中，在封装基底上或封装基底中安装天线阵列已被证明是非常有用的，因为能够通过封装基底提供天线阵列的紧凑设计。有利地，优选的贴片天线尤其适合于形成封装基底上或封装基底中的天线阵列。此外，天线的阵列设计是有利的，因为在接收和/或发送电磁信号方面有冗余，使得即使在一个天线失效时也能继续实现接收和/或发送电磁信号。因此，有利地，既得到了更好的功率也得到了特别高的可靠性。
60、在优选实施方式中，优选的mems封装具有约0.1cm-10cm之间的尺寸，优选约0.5cm-2cm之间的尺寸。优选地，尺寸包括优选的mems封装的长度、高度和/或宽度。因此，mems封装可以优选地具有约0.1cm-10cm之间的长度和/或宽度，优选地具有约0.1cm和5cm之间的长度和/或宽度，特别优选地具有0.1cm-2cm之间的长度和/或宽度。优选地，mems封装的厚度(接收和/或发送信号的方向上的尺寸)被实施为小于长度和/或宽度并可以例如为约0cm-2cm之间，优选约0.1cm-1cm之间，特别优选地约0.1cm-0.5cm之间。
61、英语术语“array”优选地指“布置、布局、区域、矩阵”。天线阵列在本发明意义下因此优选指的是由多个天线，至少两个天线组成的组件。借助天线阵列，可以确定接收到的和/或发送的电磁信号的定向。
62、天线阵列的几何形状优选地确定，能实现电磁信号的哪些定向。存在其中所有天线沿着一条直线布置的线性布置。这种结构也以“均匀线性阵列(ula)”之称为人所知。优选地，也可以使用矩形天线阵列，其也被称为“均匀矩形阵列(ura)”。其中，ura沿着平面布置，例如沿着xy平面、yz平面或xz平面。也可以优选地使用三维天线阵列，其中这些三维天线优选地由多个ura，即多个平面形成。还可以优选的是，沿着圆圈布置天线阵列，其也以“均匀环形阵列(uca)”的术语为人所知。同样可以优选的是，构造这些天线阵列的混合形式。
63、沿着线性的直线的一维阵列优选地具有柱对称的特性。其灵敏性仅区分来自与阵列轴形成不同角度的信号入射方向。这种阵列在来自围绕阵列轴旋转的各方向的信号之间无法做出区分。
64、二维阵列，即沿着平面形成的阵列，原则上可以优选地被定向到由阵列平面所界定的半空间之内的所有方向上。当然，二维阵列往往无法在阵列平面上彼此成镜像的方向之间做出区分。因此二维阵列是“前后失明的”。
65、三维阵列原则上允许从任意空间方向中定向。对于三维阵列，可以有利地避免“前后失明性”和与旋转的相关性。
66、有利地，能够以简单的方式在根据本发明的mems封装中实现各种阵列设计方案。
67、在另一种优选实施方式种，mems封装的特征在于至少一个mems元件选自包括mems转换器(优选mems麦克风或mems扬声器)和/或mems传感器(优选mems流量传感器或mems气体传感器)的组。
68、有利地，封装基底可以具有多个mems元件，使得其适合于极为不同的应用。
69、mems元件在本发明意义下优选地指mems构件，即利用mems技术方法制造和/或具有大约微米范围内的尺寸的构件。
70、术语“mems转换器(还有声学mems转换器)”优选地理解为mems麦克风以及mems扬声器。mems转换器一般优选地指用于与流体体积流优选在mems封装的环境中相互作用的构件，这种转换器基于mems技术并且其用于与体积流相互作用或者用于记录或产生流体的压力波的结构具有微米范围(1pm至1000pm)内的尺寸规格。流体可以是气态的流体也可以是液态的流体。mems转换器的结构，特别是振膜的结构被设计用于产生或记录流体的压力波。
71、例如，像是在mems扬声器或mems麦克风的情形下，可以涉及到声压波。但mems转换器同样可以作为致动器或传感器适合于其它压力波。mems转换器因此优选是将压力波(例如作为声交变压力(schallwechseldrücke)的声学信号)转换为电信号或反过来(将电信号转变为压力波，例如声学信号)。在mems转换器的情况下，mems相互作用区域优选是振膜。
72、mems转换器优选地包括具有振膜的mems基础件(例如mems芯片)，其振动例如通过压电式组件或压阻式组件在膜上被产生和/或读取。
73、在一种优选实施方式中，mems转换器是压电式mems转换器。同样的，电容的方法也已知被用于产生和/或测量膜的振动。在一种优选实施方式中，mems转换器是电容式mems转换器。
74、在优选实施方式中，mems转换器也可以被配置为适合于发送和/或接收超声波的mems超声换能器。在此，特别地涉及到电容式微机械超声换能器(cmut)、压电式微机械超声换能器(pmut)或组合式超声换能器(压电式合成超声换能器，pc-mut)。
75、在另一种优选实施方式中，mems元件是mems气体传感器，其中mems相互作用区域包括mems膜和/或电化学mems传感器区域。
76、例如，可以涉及到具有mems传感器的光声光谱仪(photoakustischesspektroskop)。对于光声光谱仪，优选地使用具有气体中待检测分子的吸收谱内的频率的强度调制的红外辐射。如果该分子存在于光路上，则发生调制的吸收，调制的吸收导致加热过程和冷却过程，其时间标度反映了辐射的调制频率。加热过程和冷却过程引起气体的膨胀和收缩，由此引发具有调制频率的声波。能够通过传感器，例如声波探测器或流量传感器来测量这些声波。
77、声波的功率优选直接与吸收气体的浓度成比例。光声光谱仪因此优选地包括至少一个发射极、探测器和电池。对于mems气体传感器，探测器优选地被实施为mems传感器。
78、mems传感器可以例如包括电容上或光学上可读取的、压电式的、压阻式的和/或磁性的横条，和/或电容式的、压电式的、压阻式的和/或光学的麦克风或者膜。
79、在其它优选实施方式中，mems传感器是mems流量传感器。mems流量传感器是指用于测量流体的流量的mems传感器。为此可以例如从mems流量传感器出发测量流体的体积通过流量和/或质量通过流量。
80、在本发明的意义下，mems传感器的与环境、例如与介质相互作用的区域优选地被理解为其mems相互作用区域。
81、在另一优选实施方式中，mems元件是mems滤波器，优选mems频率滤波器，特别是saw滤波器或baw滤波器，其中mems相互作用区域包括mems滤波器结构，特别是mems电极和/或mems主体区域(mems-bulkbereich)。
82、saw滤波器优选地是声学表面波滤波器(同样是aow滤波器)，其特别是用于电信号的带通滤波器。这些滤波器优选地基于不同持续时间的信号的干涉并优选利用压电效应。优选地，在压电单晶上各包括一堆梳状互锁电极，其优选地形成相互作用区域。
83、baw滤波器(英语：bulk acoustic wave，体声波)优选地是具有带通特性的类似的电子滤波器。但不同于saw滤波器，这些滤波器优选地具有基底(主体)，这样进行声波的传播。这种基底或者这种主体区域优选地形成mems相互作用区域。
84、在另一种优选实施方式中，mems封装的特征在于，包括多个mems元件的mems元件阵列以至少部分地嵌入在封装基底中的方式存在，其中优选地，mems元件阵列包括至少2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、50、100个或500个或更多个mems元件，和/或其中优选地，mems元件阵列包括mems麦克风阵列和/或mems扬声器阵列。
85、类似于天线阵列，优选以至少部分地嵌入在封装基底中的形式存在的mems元件阵列可以有利地有助于增强信号，该信号可以借助于mems元件被接收和/或发送。此外，通过阵列布置结构就mems元件而言得到特别可靠的功能优越性，因为在一个mems元件失效的情况下预设有mems元件阵列中其它的mems元件。
86、平均水准的技术人员知晓，特别是在信号的波束成形方面适用于天线阵列的几何设计方案的技术效果和优点能够同样地以类似的方式可以被转用于mems元件阵列，例如在使用mems转换器阵列时的声学信号。
87、在优选实施方式中，mems元件阵列是mems麦克风阵列和/或mems扬声器阵列。借助于mems麦克风阵列可以有利地增强声学信号和/或在具有指向作用下接收声学信号。类似地，可以借助于mems扬声器阵列增强声学信号和/或在具有指向作用下发送声学信号。在本发明的意义下，声学信号优选地是指声波。有利地，mems麦克风阵列和/或mems扬声器在与封装基底上的天线阵列以及运算单元结合的情况下适合于多种有利的应用，例如用于优化波束成形、改善方位确定和/或用于噪声补偿。优选地，可以通过封装基底的形状设计进行对接收信号和/或发送信号的优化。
88、在另一种优选实施方式中，mems封装的特征在于，封装基底具有封装基底表面，其中封装基底表面至少部分地具有平面部段和/或非平面部段，其中优选地，非平面部段包括凹形设计或凸形设计。
89、有利地，至少一个mems元件和/或一个或更多个天线可以根据应用目的被施加在平面部段上和/或非平面部段上，以优选地优化信号的接收和/或发送。
90、在本发明的意义下，平面部段优选地指封装基底的被设计为基本上平面的，即平坦的部段。因此，至少一个mems元件和/或一个或更多个天线优选地存在于平面中。信号的发送和/或接收方面的高灵敏性特别地在正交于该平面的优选定向内实现。在本发明的意义下，非平面部段优选地指封装基底的被设计为非平面式的，即不平坦的部段。优选地，封装基底的非平面部段的特征在于一个或更多个拱起。
91、同样地，产生了在封装基底的非平面部段上安装至少一个mems元件和/或一个或更多个天线的有利的可能方案。优选地，非平面部段包括凹形的和凸形的设计。在根据本发明的语境中，这一点可以类似地以凹形部段或凸形部段来描述。
92、在一种优选实施方式中，非平面部段以凸形部段的形式存在。优选地，封装基底的凸形部段或凸形设计的特征在于向内的拱起或者与天线和/或mems元件的接收方向或者发送方向相反的拱起。在该优选实施方式中，至少一个mems元件或者一个或更多个天线因此存在于封装基底的表面的凹陷中。
93、一个或更多个优选天线阵列形式的天线被布置在凸形部段上可以有利地支持发送的和/或接收到的电磁信号的聚束，由此可以提高指向作用。类似地，这也适用于至少一个mems元件发送的和/或接收到的信号。例如，声学mems转换器的布置可以支持接收到的或发送的信号的聚束。
94、在一种优选实施方式中，非平面部段以凹形部段的形式存在。优选地，封装基底的凹形部段或凹形设计的特征在于向外的拱起或者沿着天线和/或mems元件的接收方向或者发送方向的拱起。在该优选实施方式中，至少一个mems元件或者一个或更多个天线因此存在于封装基底的表面的隆起中。
95、如果例如一个或更多个优选天线阵列形式的天线存在于凹形部段上，可以实现尽可能宽广的辐射角或者接收角。因此，有利地，能够以尤为宽广的角度接收和/或发送电磁信号。类似地，当例如至少一个mems元件，例如作为mems麦克风或作为mems扬声器的mems转换器形式的mems元件被安装在凹形部段上，则出现这一效果。
96、有利地，通过用于提供封装基底的优选方法，特别是增材制造方法(3d打印)，优选多材料增材制造方法，能以简单的方式形成封装基底的最优几何形状和/或部段。
97、在另一种优选实施方式中，mems封装的特征在于，至少一个mems元件和/或一个或更多个天线存在于非平面部段上，其中优选地，至少一个mems元件和一个或更多个天线存在于同一个非平面部段上。
98、在某些实施方式中，可能优选的是，在不同的非平面部段上提供至少一个mems元件和/或一个或更多个天线。有利地，非平面部段的形状可以单独适配于天线或者mems元件的期望的接收特性以及辐射特性。
99、在其它实施方式中，可以通过将至少一个mems元件和一个或更多个天线沿着同一个非平面部段安装，提供尤为紧凑的mems封装，该mems封装的特征在于简单的构型和突出的集成可能性。例如，该装置可以具有作为mems元件阵列的多个mems元件，其中这些元件与天线阵列交错布置(例如参见图3)。
100、在另一种优选实施方式中，mems封装的特征在于，封装基底具有一个或更多个凹部，其中至少一个mems元件存在于一个或更多个凹部内部。
101、通过将至少一个mems元件安装在封装基底的凹部内部，有利地提供了最优的保护。这样避免了外部物质进入mems构件和/或损坏mems构件。有利地，mems元件通过安装凹部内部基本上被封装基底包围或者至少部分地被嵌入该封装基底中，以满足保护功能或者容置功能。此外，可以获得稳固的支撑和抗振动的布置结构。因此，也保证了至少一个mems元件或mems元件阵列在动态应用下的可靠的功能优越性。此外，将至少一个mems元件引入到凹部内部已被证明制造效率高，因为能简单地施加用于至少一个mems元件的电子的和/或机械的触点
102、此外，将至少一个mems元件安装到凹部内部还有如下优点，即可以对于mems元件本身的功能性实现有利的效果。因此，例如通过凹部的合适的设计可以得到mems转换器(特别是mems扬声器)需要的后部体积(rückvolumen)，以实现最优的声学特性。
103、有利地，如凹部这样的部段也可以通过提供封装基底以高效的方式获得，例如在通过增材制造方法提供的时候获得。
104、优选地，至少一个mems元件存在于凹部内部，使得封装基底以至少局部是表面共形的方式存在于至少一个mems元件上。表面共形式的安装特别地是基本上直接并维持形状地紧密贴靠在mems元件的结构上的安装。
105、基本上直接紧贴优选地意味着封装基底大部分直接贴靠，但在一些区域内并不将被组件所填充的体积一起包住，例如在角区域或引线触点之下。
106、表面共形地安装封装基底优选地式完全表面共形的。这特别地意味着该层是几乎完美紧贴或者表面共形的，并且甚至最小的结构都可以被紧贴地涂层。最小的结构优选地是具有大小量级最大10纳米(nm)、最大100nm、最大1微米(μm)、最大10μm或最大100μm的尺寸的结构。
107、在另一种优选实施方式中，mems封装的特征在于，至少一个mems元件和/或一个或更多个天线以及可选地运算单元相互通过导体轨道和/或穿孔触点(durchkontaktierung)连接，其中优选地，导体轨道和/或穿孔触点至少部分地被安装在封装基底内部。
108、优选地，导体轨道和/或穿孔触点用于优选的mems封装的组件的电气接触。电气接触优选地指mems封装的组件之间的电子连接。因此，至少一个mems元件、一个或更多个天线和/或运算单元可以借助于导体轨道和/或穿孔触点相互数据连接。特别地，接收到的和/或发送的信号方面的测量结果可以被传输至运算单元，例如通过一个或更多个天线获取的电磁信号的测量结果和/或至少一个mems元件的信号，使得可以通过运算单元以及相应的软件处理这些测量结果。
109、有利地，导体轨道和/或穿孔触点已经可以通过封装基底的制造过程提供，优选通过增材制造方法，特别优选地通过多材料增材制造。有利地，因此可以通过导体轨道和/或穿孔触点以及通过在工艺流程中，优选唯一的工艺流程中提供封装基底来实现电气接触。
110、在本发明意义下，导体轨道优选地是由导电材料制造的条带，这些条带优选地具有比宽度更大的长度并被用于电气连接或者电气接触。在其它优选实施方式中，导体轨道也可以具有基本上二维的走向，以提供导体轨道平面或金属化平面。
111、穿孔触点在本发明意义下优选地指基本上垂直的电气连接件，以便导通电流。穿孔触点可以优选地它同样在提供封装基底组件产生。同样地，可能优选的是，在提供封装基底后再在其中提供穿孔触点，例如通过蚀刻过程和随后进行的利用导电材料填充该蚀刻区域来提供提供穿孔触点。穿孔触点可以优选地基本上在封装基底的正面和背面之间延伸。同样地可能优选的是，穿孔触点并非穿过基本上整个封装基底，二十仅到达中间层。此外，可能优选的是，穿孔触点基本上仅在封装基底中延伸。
112、在另一中优选实施方式中，导体轨道和/或穿孔触点包括选自贵金属族的材料，即选自包括金、铂、铱、钯、锇、银、钋、铑、钌、铜、铋、锝、铼和/或锑的组。
113、所述材料已被证明对于提供导体轨道和/或穿孔触点形式的电气连接件是尤为可靠的，因为它们一方面在制造时容易加工，另一方面具有高稳定性，从而可以实现持久的稳定的电气连接。
114、在另一种优选实施方式中，mems封装的特征在于，封装基底具有mems转换器阵列，优选地具有mems麦克风阵列和/或mems扬声器阵列，且天线阵列存在于封装基底上以及运算单元被配置，使得借助波束成形，天线阵列发送和/或接收电磁信号，和/或mems转换器阵列发送和/或接收声学信号。
115、对于平均水准的本领域技术人员已知的是，信号借助于波束成形普遍获得指向作用，使得这些信号可以被更有针对性地接收和/或发送。为此优选地利用干涉效应，通过接收到的和/或发送的信号的相移引起这种干涉效应。与之相应优选的是，为了应用波束成形使用阵列，特别是用于电磁信号的天线阵列和/或用于声学信号的mems转换器信号。
116、因此可能优选的是，利用电磁信号的波束成形。在此通过天线阵列在接收和/或发送电磁信号时进行电磁波的集中或定向。优选地，通过电磁信号的波束成形引起扩展的作用范围以及更稳定的连接。信号传输也变得更不容易被无线电干扰源影响并有利地实现具有更高的数据传输速率的更好的传输功率。
117、同样地优选的是，利用声学信号的波束成形，以通过mems转换器阵列，优选通过mems麦克风阵列和/或mems扬声器阵列对准目标地接收和/或发送声学信号。关于声学波束成形，同样存在广泛的应用可能性。借助于在接收声学信号时进行波束成形可以例如空间分辨地建立声学上二维的和/或三维的声波记录(照片或录像)，这对于声音分析和/或降噪而言是一种功能强大的工具。在此，可以确定多个声源的方位并将其彼此分离。此外，声学波束成形在优化密闭空间和开放空间内的声音传输方面蕴含了高潜力。
118、对于波束成形本身优选的是，在运算单元上安装对应的软件。因此，运算单元被配置用于执行用于波束成形的对应运算操作。优选地，可以为波束成形使用滤波器，如模拟滤波器和/或数字滤波器，以及移相器。
119、因此，包括mems扬声器阵列和/或mems麦克风阵列的优选的mems封装有利地既适合于声学信号的波束成形的用途也适合于电磁信号的波束成形的用途。
120、在另一实施方式中，mems封装的特征在于，mems封装包括运算单元，该运算单元被配置用于为波束成形实施对电磁信号和声学信号的交替处理。
121、因此特别优选地，该mems封装可以被设计用于发送、接收并处理电磁信号和声学信号，并且包括用于发送电磁信号的第一天线阵列、用于接收信号的第二天线阵列、用于接收声学信号的mems麦克风阵列、用于发送声学信号的mems扬声器阵列和运算单元，其中运算单元被配置用于通过该装置借助于波束成形进行电磁信号和/或声学信号的发送和接收，其中为了波束成形对电磁信号和声学信号实施组合式的和/或交替的处理。
122、为了波束成形对声学信号和电磁信号进行交替处理已在许多方面被证明是尤为有利的。
123、通过交替处理电磁信号和声学信号有利地能够在确定方位时的精度方面实现显著的改善。更高的精度的原因特别地在于，可以使用两种信号类型用于确定位置。
124、在现有技术中，相反地一直仅已知用于仅一种信号类型的波束成形，例如声学信号的波束成形或电磁信号的波束成形。声学信号往往能特别地实现位置的良好的粗略估计，而电磁信号主要适合于精确估计。
125、对于声学通道中的声学信号，可能另外出现噪声。这一点可以由很多不同原因并且伴随着多样的噪声类型。对于电磁信号特别地存在多重路径传播的问题。
126、电磁信号的传输方面的其它问题有ism频段(英语：工业、科学和医学频段)上受噪声影响的用于wlan或蓝牙的无线电频道。许多系统利用这些频率段，因此可能对信号质量造成限制。
127、相反在优选实施方式中，优选的是例如将声学信号用于位置的粗略估计而将电磁信号用于精确估计。例如，可以通过对声学信号的粗略估计使用于电磁信号的天线阵列对准源头，其中由于是粗略估计，声学信号的处理在位置确定方面具有高容许误差。负责对电磁信号进行波束成形的天线阵列，可以随后定向到通过声学信号首先(粗略)测定出的区域。
128、通过处理高分辨率的电磁信号再次降低容许误差并更准确地确定位置。这里是对现有技术的背离，也就是相互结合地使用两种信号类型，即电磁信号和声学信号来用于位置确定。因此，通过使用两种信号类型能够以更高的精度确定位置，其中同样地利用通过声学信号所进行的粗略估计和通过电磁信号所进行的精确估计。
129、在使用优选的mems封装的情况下优选交替的处理的另一方式在于，可以显著减少运算所需算力，特别是在确定位置和/或优化辐射定向时。
130、例如，mems扬声器阵列可以自动地定向到通过天线阵列所计算出的位置。因此，不必通过mems麦克风阵列接收和/或处理其它声学信号。相反，mems扬声器阵列可以直接通过电磁信号被定向至源头。反过来，麦克风阵列也可以是电磁信号的波束成形的基础。因此通过合适的算法可以利用协同作用，以优化波束成形所需要的运算算力。
131、优选的mems封装的一个额外的优点是，其可以有针对性地被用于传输立体声效果。立体声效果在自然地听到两个或更多个声源时引起空间声效。有利地，利用优选的mems封装可以传输尤为精确的立体声效果，其中既能追溯至电磁天线阵列，也能追溯至mems扬声器或者mems麦克风阵列。
132、通过对声学信号进行波束成形在借助扬声器阵列发送时可以另外优选地针对双耳的听觉差来发送。同时，接收或者听(借助麦克风阵列)保持集中于嘴巴。这一点尤为有利，因为声学信号的同时发射和接收之间变得有选择性可以同时利用电磁阵列，以便例如根据同时携带的移动设备或反射器更精确地确定说话者的位置或通过波束成形优化与携带的移动设备的数据交换。
133、特别地，在大办公室或多人同时停留并交流的其它地点，mems封装的优选实施方式对于作为免提通话设备使用是非常有利的。例如能够实现使用者可以例如在大办公室内自由移动的同时以出色的音质进行由该mems封装所支持的电话会话。用于听和说的音频信号借助于波束成形被直接引向使用者。不需要麻烦地摆弄头戴式设备或移动设备。
134、此外，该mems封装可以被用于借助波束成形发送尤为精确的声学信号，以平衡不期望的噪声。这可以例如用于在大办公室内的工作场所或车内。在此，优选的mems封装可以通过由mems麦克风阵列和/或在天线阵列支持下对接收到的声学信号进行波束成形来识别不期望的声音所来自的方向。为了平衡噪声，发出声学信号，该声学信号配置用于借助于破坏性的干涉来消除造成干扰的声音。为此可以例如由mems封装产生对应于造成干扰的声音的相反信号，但其具有相反的极性。这种信号也被称为相反声音(antischall)。
135、具有mems扬声器阵列、mems麦克风阵列以及一个(或两个)天线阵列的mems封装的优选实施方式因此特别地在其中使用免提通话和/或期望有针对性的噪声平衡的地方展现出优点，例如在大办公室内、车内、展览馆内、音乐厅内等。
136、交替处理电磁信号和声学信号优选地指声学信号可以是对电磁信号进行波束成形的基础或电磁信号可以是对声学信号进行波束成形的基础。
137、组合式处理优选地指，电磁信号和声学信号结合起来是对于一种或两种信号类型或对组合起来的两种信号类型进行波束成形的基础。
138、在一种优选实施方式中，发送和/或接收电磁信号包括处理接收到的声学信号。
139、因此特别地，可以从mems封装接收声学信号，这些声学信号被用于对电磁信号进行波束成形。通过由麦克风阵列接收到的声学信号可以特别地在确定方位方面实施对位置的粗略估计。具体地，粗略估计优选地通过至少部分地安装在运算单元上的软件来实施。基于粗略估计可以通过用于发送电磁信号的天线阵列将其首先发送至所确定的位置，其中也能基于所接收的电磁信号进行精调。
140、在一种优选实施方式中，发送和/或接收声学信号包括处理接收到的电磁信号。
141、也可能优选的是，基于(由天线阵列)接收到的电磁信号有针对性地发送和/或接收声学信号。借助于接收到的电磁信号可以经过波束成形由扬声器阵列发送声学信号或借助于麦克风阵列有针对性地接收声学信号。为此有利地将声音精确地发送到所期望的区域或者从区域接收声音。如开通头所阐述的，可以由此例如将声音更有针对性地传输到使用者地听觉器官或从听觉器官接收声音，使得通话、听音乐等即使在使用者移动穿过房间时也可以以不降低的质量继续。由于对电磁信号进行提炼分析而改善的方位确定在此能实现质量的改善和对声学信号的波束成形的改善。
142、在一种优选实施方式中，发送和/或接收电磁信号和/或声学信号包括处理接收到的声学信号和电磁信号。
143、这样具有的优点是通过发送和/或接收电磁信号和声学信号，进行持续的交换并由此以高精准度通过运算单元确定位置。这样同样伴随着，例如在通话期间信号无论声学信号还是电磁信号的信号质量都不下降，因为通过组合式处理为两种信号类型进行经过优化的波束成形。
144、借助于电磁信号的波束成形的有针对性的交换可以例如通过携带wifi标签(wifi-tag)被支持。特别地，一个或更多个天线阵列、mems扬声器阵列和/或mems麦克风阵列可以与wifi标签连接。也可能优选的是，在根据本发明的装置和另一设备，例如用户随身携带的智能手机，之间的进行电磁信号的持续交换。每个可以发送合适的电磁信号的设备可以被用于以改进方式确定用户位置。有利地，在免提通话设备的方面可以由此尽可能舍弃外围设备，如耳机或头戴式耳机。
145、利用组合式和/或交替式处理声学信号或电磁信号的可能性是多方面的。在现有技术中，波束成形相反地是孤立地仅用于一种信号类型。因此这对现有技术是一种明显的背离，在处理接收到的声学信号后发送电磁信号(或反过来)和/或基于组合式处理两种信号类型来进行声学/电磁信号的接收/发送。
146、在优选的实施方式中，可以利用第一天线阵列和/或第二天线阵列来进行发送和/或接收电磁信号。在其它优选实施方式中，电磁信号的发送和/或接收可以借助于单一天线阵列来进行。第一天线阵列和第二天线阵列可以因此被统一为一个天线阵列，例如作为以半双工模式运行的天线阵列的形式。
147、在另一种优选实施方式中，mems封装的特征在于，该mems封装包括运算单元，运算单元被配置用于通过接收的和/或发送的电磁信号和声学信号来确定物体和/或使用者的方位。
148、为此，根据本发明的装置可以优选地利用多样的确定方位的方法，以确定物体和/或使用者的方位。根据其为确定位置所使用的信息对优选方法进行标注：连接信息(coo，英语：cell of origin)、信号接收角(aoa，英语：angle of arrival)、信号接收时间点(toa，英语：time of arrival)、信号双向往返时间(rtof，英语：round-trip time of flight)、到达信号时间差(tdoa，英语：time difference of arrival)和到达信号的信号强度(rssi，英语：received signal strength indicator)。
149、已知，连接信息几乎在任何无线的无线电网络中存在。在这种方法中，精度与所使用的无线电网络中的蜂窝小区(zelle)的颗粒度和大小相关。在这种也被称为“起源蜂窝小区”(coo)的方法中，根据与移动节点关联的位置固定的节点来确定位置。每个位置固定的节点，由此还有蜂窝小区都分配有唯一的标识(cell-id)。位置固定的节点的位置必须是一致的。
150、aoa方法使用接收到的信号的入射角。其中，需要至少两个位置固定的节点，它们具有定向天线。利用从移动节点接收到的信号可以确定信号的入射角。到位置固定的站点的已知位置的距离的计算借助于三角测量法进行。其中，使用三角形内的角度关系。通过位置固定的节点与两个测量到的入射角之间的已知的距离可以计算出移动节点的位置。
151、toa方法借助于信号的信号持续时间确定两个节点之间的距离。在发送帧中包含发送时间t0，使得在接收器中可以从接收时间t1和信号传播速度c确定距离d。toa方法的前提往往是在两个节点都必须有的高精度的时钟同步，由此可以准确的确定持续时间。
152、rtof方法中测量信号的往返时间。接收者根据所谓的确认帧(acknowledgement-frame)确定接收到信号，该确认帧中也包含接收者处的处理时间tp。节点的时钟同步不是必须的，因为不需要发送器和接收器之间的绝对时间。为了产生确认帧，在接收器处相较于信号持续时间需要相对较大的时间间隔。如果两个节点的时钟在测量期间相互走出时间差(时钟漂移)，则会导致测量误差。如果从两侧开始将rtof初始化，可以弥补这种误差。如果到至少三个位置固定的节点的距离被确定，可以利用三边测量法(trilateration)计算二维空间内的位置。不同于三角测量法，在三边测量法中仅需要到位置固定的节点的距离，因此这种方法明显更容易实施，因为测量距离对硬件的要求明显低于确定接收到的信号的入射角所需的要求。
153、两种不同的方法被称为tdoa方法。一种tdoa方法中，节点同时发出两个具有不同信号传播速度的信号。由不同的接收时间点t0和t1，在接收器中可以确定到发送器的距离。典型地，在无线电信号之外还使用超声信号。由于光速比声速高出许多，可以在计算距离d时忽略无线电的持续时间。在另一种tdoa方法中，位置固定的接收器从信号的接收时间点的差计算移动发送器的位置。这种方法在无线通信中也被称为观察到达时间差(otdoa)。相对于toa方法的优点在于，移动节点和位置固定节点之间不必同步。因此，在移动节点内不需要高准度时钟。
154、rssi方法指使用接收到的信号强度来确定位置的方法。在计算到位置固定的节点的距离时考虑自由空间衰减，这意味着信号强度随着到发送器的距离以平方递减。而通过三边测量法可以计算二维空间中的移动节点的位置。rssi方法通常使用指纹定位法(fingerprinting)用于在建筑中确定方位。指纹定位方法使用无线电地图(radio-map)，其中存储有带位置的信号强度。该方法分为两阶段。在校准阶段，接收到的信号强度按照事前定义的位置存储在无线电地图中。在确定方位阶段，移动节点在相同的环境中移动。其中将实时测量到的信号强度与无线电地图中的信号强度进行比较。比较信号强度值的度量是欧氏距离、贝叶斯算法或德劳内三角剖分与恒定的信号强度特征曲线。
155、特别地，优选的mems封装可以利用这些可能方案和/或组合地利用这些可能方案中的不同方案来确定位置。其中，声学信号和/或电磁信号都可以被用于确定方位。例如可能优选的是，通过三角测量系统的叠加来进行定位，例如将利用声学信号的aoa方法和用于电磁信号的aoa方法叠加。但也可能优选的是，使用定位方法的多种叠加。
156、在本发明意义下，无线电网络优选地指信息借助于电磁信号传输的通信网络。优选地，无线电网络是无导线的电子通信网络，其中能够利用无线电技术方法，特别是上文所述的用于确定位置的可能方案。优选地，无线电网络包括多个网络节点，这些网络节点也是数据传输的连接点。因此，网络节点可以特别地是数据传输时的中间节点或终端节点。
157、无线电网络可以被分类为不同类型。特别地通过网络节点在基础设施网络或ad-hoc网络中的配合来进行分类。此外可以考虑所使用的无线电技术，特别是通过蓝牙(ieee802.15，wpan)、wlan(ieee 801.11)、wimax(ieee 801.16)、gsm、umts和/或5g的无线电技术。系统的通信关系同样是有意义的，因为例如发送器可以发送至一个接收器(单播)，发送至所有可能的接收器(广播)、发送至所有接收器中的定义组(组播)或发送至一组中(至少)一个任意的接收器(选播)。有利地，根据本发明的装置可以与不同的无线电网络，还有上面提到的无线电网络进行连接，和/或利用这些设备进行波束成形。
158、在另一种优选实施方式中，发送的和/或接收到的声学信号被用于粗略估计而发送的和/或接收到的声学信号被用于精确估计。
159、粗略估计优选地意味着以约1°到约20°的角精度和约5m到约50m的局部精度来确定方位，而精确估计优选地意味着约0.5°到约5°的角精度和约0.1m到约5m的局部精度。
160、“基本上”、“大约”、“大概”、“约”等术语优选地描述低于±40％的公差范围，优选低于±20％的公差范围，特别优选地低于±10％的公差范围，更大程度优选地低于±5％的公差范围和特别地低于±1％的公差范围，并始终包括准确值。“类似”优选地描述了大约相同的大小值。“部分地”优选地描述至少5％的占比，特别优选地至少10％的占比，并且特别是至少20％的占比，在一些情况下至少40％的占比。
161、根据本发明的mems封装已被证明对于提供对声学信号以及电磁信号进行这种组合式的波束成形是非常有利的，因为能以特别简单的方式集成为此所需的mems麦克风、mems扬声器和/或天线的阵列。
162、mems扬声器或mems麦克风优选地指基于mems技术并且其产生声音或记录声音的结构至少部分地具有微米范围(1μm至1000μm)的尺寸规格的扬声器或者麦克风。优选地，振膜可以在宽度、高度和/或厚度上具有低于1000μm的范围内的尺寸。
163、振膜优选地被设置用于产生或记录流体的压力波。流体既可以是气态流体也可以是液态流体，优选地是声压波。因此，mems麦克风或mems扬声器优选地将压力波(例如作为声交变压力的声学信号)转换为电信号或反过来(将电信号转换为压力波，例如声学信号)。借助于运算单元可以优选地例如通过膜上的压电式、压阻式或电容式器件产生和/或读取振膜的振动。
164、优选地，例如可以优选在使用半导体技术的情况下在全面自动化的过程中制造电容式mems麦克风。在此，可以在晶片中首先沉积出由不同材料构成的层。随后通过蚀刻工艺移除不需要的材料。以这种方式能提供可移动的振膜并在必要时在镜片内的空腔上方提供提供后壁。后壁可以被构造为能够因穿孔/开口也被空气穿流的刚性结构。膜优选地是足够薄的可振动结构，该结构在由声波引起的空气压力变化的影响下被弯曲。当膜振动时，更厚的后壁不会移动，因为空气可以流过它的开口。膜的移动的结果是膜与后壁之间的电容发生改变。这种电容变化可以被安装在mems麦克风内的电路，例如asic，或被运算单元转换为电信号。电路对当膜与刚性后壁之间的电容发生变化时所出现的电压变化进行测量，因为柔性的膜在声波的影响下移动。声音入口可以例如位于顶部(顶端口方案)或位于靠近焊接面的下侧上(底端口方案)。
165、mems扬声器可以是像mems麦克风那样的结构，但反过来起作用，即由电路所产生的电信号来负责移动振膜，从而发出声音。
166、mems麦克风和/或mems扬声器的特征在于其紧凑的构型，使得它们能简单地在根据本发明的封装基底中布置成阵列并特别地适合于对声学信号应用波束成形。
167、优选地，麦克风和扬声器在其阵列配置方面，特别是mems麦克风和mems扬声器，相互间具有小于声学信号的一半波长的距离，特别是为了满足奈奎斯特-香浓采样定理。
168、mems技术在此优选地允许将多个mems扬声器和/或mems麦克风，例如5、10、20、50、100个或500个或更多个mems扬声器和/或mems麦克风布置成一个阵列并有利地使用所描述的确定方位的方法，如aoa、toa、tdoa等用于波束成形。
169、通过提供封装基底不需要单独封装多个mems元件，而是可以以简单且紧凑的方式在一个mems封装中进行。
170、在一种优选实施方式中，一个或更多个用于接收和/或发送电磁信号的天线包括相控阵天线。
171、相控阵天线优选地指其各个辐射器能以不同相位被供给的成组天线。结果，共同的天线方向图可以通过电子方式旋转。通过电子方式旋转有利地比机械旋转天线更灵活且需要更少维护。相控阵天线的关键原理是干涉原理，即两个或(往往)更多个辐射器与相位相关的叠加。这意味着，同相的信号被增强而反相的信号相互抵消。因此，当两个辐射器以相同的节奏发送信号时，就实现了叠加，信号在主方向上被加强而在次要方向上减弱。如果此时引导待发射的信号通过调相组件，就可以通过电子方式控制发射方向。通常能不受限制地做到这一点，因为这种天线布置结构的效率在垂直于天线阵的主方向上最大，而非期望的副波瓣的数目和大小在主方向极度旋转时升高，而同时有效的天线面积减小。所需的相移可以利用正弦定理计算出来。可以将任意的天线设计结构用作天线阵中的辐射器。对于相控阵天线有意义的是，以受调节的相移操控各个辐射器并由此改变发射的主方向。为了在水平方向和竖直方向都实现集中，优选地在天线阵中使用许多辐射器。
172、使用用于电磁信号地相控阵天线带来了多样的优点。首先相控阵天线在较大程度抑制副波瓣的同时提供了高天线增益。天线增益综合了天线的指向作用和效率。此外非常有利的是，能够在微秒范围内快速变更辐射方向。还有很大的优点是，方向图形成(diagrammformung)，特别是方向图(diagrammumformung)变换发生得非常块，这也以“波束捷变”(beam agility)之名为人所知。此外，相控阵天线可以包括对空间或空间区域的任意扫描。此外，相控阵天线具有能自由选择的目标照射持续时间，使得能够实现持久地且可靠地发射电磁信号。同样值得提到的是，通过同时产生多个射束能实施多功能运行模式。其中，单个器件的失灵不会一定导致系统的完全失灵，这是很大的优势。
173、相控阵天线可以被构造为直线阵列和/或平面阵列。
174、直线相控阵天线包括行，这些行通过移相器共同控制。因此，每个天线行仅需要一个移相器。多个相互垂直布置的直线天线形成平面天线。有利地，由此得到一种尤为简单的布置结构。当然，射束旋转往往只能在平面内进行。
175、平面相控阵天线优选地被单独元件(einzelelement)完全地包围，每个元件各包括一个移相器。每个单独辐射器需要自己的移相器。这些元件如矩阵中那样布置，所有元件的布置结构形成整个天线。有利地，其中，射束旋转在两个平面内进行。
176、在另一方面内，本发明涉及一种用于制造前述权利要求的多个所述的优选的mems封装的方法，该方法包括以下步骤：
177、a)通过增材制造方法，优选通过多材料增材制造方法提供封装基底和/或导体轨道，
178、b)将包括mems相互作用区域的至少一个mems元件至少部分地嵌入，使得至少mems相互作用区域保持开放，
179、c)在封装基底上安装一个或更多个天线，
180、d)可选地，在封装基底上或封装基底中安装运算单元。
181、平均水准的本领域技术人员知晓，为根据本发明的mems封装已经公开的优选实施方式的技术上的特征、定义和优点同样地适用于用于制造其的方法，并且反之亦然。
182、有利地，通过使用增材制造方法，优选多材料增材制造方法，可以尤为简单且高效地提供封装基底。在制造封装基底时就能安装器件，例如导体轨道和/或穿孔触点，以提供电气连接的情形是特别有利的。因此，器件不必事后才被安装在封装基底上。相反，封装基底与存在于其上的器件，例如导体轨道可以以非常过程高效的方式被制造。
183、此外，通过增材制造方法能够实现封装基底的尤为简单的造型是很大的优点。因此，可以以高精度实现封装基底的精细结构，例如平面部段、非平面部段(例如凹形部段和/或凸形部段)和/或用于稍后放置mems元件的凹部。
184、此外，这种优选的方法同样在大批量生产的范畴内十分合适，使得在相对短的时间内能以较低的生产成本制造大件数的mems封装。因此，这种优选的方法有利地实现了显著的经济效益。其中，各个mems封装在大批量生产的范畴内在其介电性质方面，特别是在相对电容率方面具有基本上相同的特性是特别的优点。因此，例如各个mems封装具有基本上相同的相对电容率，这一方面本身提供了特别可靠的制造还有最优的用于高频应用的用途目的。
185、优选地，首先通过增材制造方法，优选通过多材料增材制造方法提供封装基底和/或导体轨道。优选地，首先向用于执行增材制造方法的相应设施提供封装基底的模型。特别地优选的是，将封装基底设计为使得封装基底具有平面部段和/或非平面部段。此外优选的是，封装基底具有用于mems元件的凹部。
186、在提供了封装基底之后，优选的是将包括mems相互作用区域的至少一个mems元件嵌入封装基底，使得mems相互作用区域保持开放。通过封装基底的优选的凹部，能特别简单地将至少一个mems元件至少部分地嵌入到封装基底中。
187、优选地，在封装基底上进行一个或更多个天线的安装，利用这些天线能够接收和/或发送电磁信号。
188、此外优选的是，可选地将运算单元安装到封装基底上或封装基底中。优选地，运算单元被配置用于执行用于用途目的的运算操作，这些运算操作涉及对电磁信号的处理和/或对能借助至少一个mems元件接收或发送的信号的处理。有利地，优选的mems封装的器件，例如至少一个mems元件，一个或更多个天线和/或运算单元，通过导体轨道和/或穿孔触点上的电气接触相互数据连接。
189、根据本发明的方面，特别是优选的mems封装，在下文中将借助于示例更详细地阐述，而并不局限于这些示例。
1.一种mems封装(1)，所述mems封装包括
2.根据前述权利要求所述的mems封装(1)
3.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
6.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
8.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
10.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
11.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
12.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
13.根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)，
14.根据前述权利要求所述的mems封装(1)，
15.一种用于制造根据前述权利要求中的一项或多项所述的mems封装(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
