壓電MEMS發(fā)聲單元及揚(yáng)聲器制造技術(shù)

本技術(shù)提供了一種壓電MEMS發(fā)聲單元及揚(yáng)聲器，襯底上表面的每個(gè)周邊區(qū)域有第一壓電復(fù)合單元，襯底中間矩形區(qū)域有開(kāi)槽縫隙，且形成的振膜結(jié)構(gòu)的每個(gè)振膜邊緣均被錨定，每相鄰兩個(gè)第一壓電復(fù)合單元間有縫隙結(jié)構(gòu)，通過(guò)設(shè)置開(kāi)槽縫隙可以降低壓電MEMS發(fā)聲單元的振膜結(jié)構(gòu)中各膜層由于工藝造成的內(nèi)應(yīng)力；采用柔性材料覆蓋開(kāi)槽縫隙，可以提高振膜結(jié)構(gòu)的柔性，同時(shí)降低壓電MEMS發(fā)聲單元在低頻時(shí)的聲音泄露，提高振動(dòng)幅度和發(fā)射聲壓級(jí)，通過(guò)采用密度低的柔性材料取代密度較大的硅振膜，降低了振膜結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，柔性材料降低器件共振的品質(zhì)因數(shù)Q，有利于改善聲壓級(jí)SPL頻響曲線(xiàn)以及THD頻響曲線(xiàn)，從而提升壓電MEMS發(fā)聲單元的音質(zhì)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及發(fā)聲器，尤其是涉及一種壓電mems發(fā)聲單元及揚(yáng)聲器。

技術(shù)介紹

1、為了使mems(micro-electro-mechanical?system，微機(jī)電系統(tǒng))發(fā)聲裝置、揚(yáng)聲器得到更廣泛的應(yīng)用，業(yè)界致力于設(shè)計(jì)高良率、小尺寸、高聲壓級(jí)的壓電mems發(fā)聲單元。但基于硅襯底和壓電薄膜材料構(gòu)成的器件在小尺寸與高聲壓級(jí)輸出之間，往往兩者難以兼顧。并且，壓電mems發(fā)聲單元的阻尼小，器件共振的品質(zhì)因數(shù)大，在諧振頻率處的位移達(dá)到最大，這就導(dǎo)致器件在諧振頻率處發(fā)生共振，位移很大并存在一個(gè)的高幅值尖峰并且頻域帶寬較小，惡化聲壓級(jí)spl(sound?pressure?level，聲壓)頻響曲線(xiàn)以及thd(total?harmonicdistortion，諧波失真)頻響曲線(xiàn)，導(dǎo)致壓電mems發(fā)聲單元的音質(zhì)較差。另外，相關(guān)技術(shù)中的壓電mems發(fā)聲單元推動(dòng)的空氣量較少，降低了壓電mems發(fā)聲單元在激勵(lì)下的輸出聲壓級(jí)spl，同樣會(huì)影響聲壓級(jí)spl頻響曲線(xiàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的目的在于提供一種壓電mems發(fā)聲單元及揚(yáng)聲器，以提升聲壓級(jí)，改善聲壓級(jí)spl頻響曲線(xiàn)以及thd頻響曲線(xiàn)，進(jìn)而改善壓電mems發(fā)聲單元的音質(zhì)。

2、本技術(shù)提供的一種壓電mems發(fā)聲單元，包括：襯底；在所述襯底的上表面的每個(gè)周邊區(qū)域分別設(shè)置有第一壓電復(fù)合單元；所述襯底的底部中心區(qū)域具有空腔，每個(gè)所述第一壓電復(fù)合單元的至少一部分位于所述襯底的上部區(qū)域；所述上部區(qū)域?yàn)橛伤隹涨幌蛩鲆r底的上表面方向進(jìn)行正投影所對(duì)應(yīng)的區(qū)域；在所述上部區(qū)域的除每個(gè)所述第一壓電復(fù)合單元的至少一部分之外的中間矩形區(qū)域，設(shè)置有開(kāi)槽縫隙，所述開(kāi)槽縫隙被覆蓋有柔性材料，具有柔性材料的所述襯底的上部區(qū)域形成所述壓電mems發(fā)聲單元的振膜結(jié)構(gòu)；振膜結(jié)構(gòu)的每個(gè)振膜邊緣均被錨定，每相鄰兩個(gè)周邊區(qū)域的第一壓電復(fù)合單元之間具有縫隙結(jié)構(gòu)。

3、進(jìn)一步的，在所述襯底的上部區(qū)域具有至少一個(gè)第二壓電復(fù)合單元；在每個(gè)所述第二壓電復(fù)合單元上設(shè)置有開(kāi)槽縫隙，和/或，在所述中間矩形區(qū)域中除每個(gè)所述第二壓電復(fù)合單元之外的區(qū)域設(shè)置有開(kāi)槽縫隙；所述開(kāi)槽縫隙被覆蓋有柔性材料。

4、進(jìn)一步的，所述開(kāi)槽縫隙包括：至少一個(gè)預(yù)設(shè)形狀的開(kāi)槽結(jié)構(gòu)；如果所述開(kāi)槽結(jié)構(gòu)的寬度尺寸在0.5μm～5μm之間，所述預(yù)設(shè)形狀包括以下至少一種：直線(xiàn)、圓形、方形或多邊形；如果所述開(kāi)槽結(jié)構(gòu)的寬度尺寸在10μm～200μm之間，所述預(yù)設(shè)形狀包括以下至少一種：圓形、方形、圓環(huán)或多邊形。

5、進(jìn)一步的，所述振膜結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比大于或等于預(yù)設(shè)數(shù)值；隨著所述振膜結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比越大，所述壓電mems發(fā)聲單元的一階諧振頻率的值越大，且各階諧振頻率之間的差值越小。

6、進(jìn)一步的，所述振膜結(jié)構(gòu)的厚度區(qū)間為0.1μm～50μm；隨著所述振膜結(jié)構(gòu)的厚度越厚，所述一階諧振頻率的值越大。

7、進(jìn)一步的，每個(gè)第一壓電復(fù)合單元和每個(gè)第二壓電復(fù)合單元之間通過(guò)絕緣層進(jìn)行電氣隔離，通過(guò)金屬線(xiàn)進(jìn)行電氣連接。

8、進(jìn)一步的，每個(gè)所述第一壓電復(fù)合單元和每個(gè)所述第二壓電復(fù)合單元自下而上依次包括底電極層、中間層和頂電極層；其中，所述中間層為一壓電層，或者，所述中間層為多個(gè)壓電層與多個(gè)電極層交疊堆疊形成；其中，所述底電極層的上一層和所述頂電極層的下一層均為壓電層。

9、進(jìn)一步的，每層所述壓電層的厚度區(qū)間為0.1μm～25μm，每層所述電極層的厚度區(qū)間為0.01μm～5μm，不同壓電層的厚度相同或不同，不同電極層的厚度相同或不同。

10、進(jìn)一步的，在每個(gè)第一壓電復(fù)合單元上設(shè)置有至少一個(gè)矩形開(kāi)槽縫隙。

11、本技術(shù)提供的一種揚(yáng)聲器，包括至少一個(gè)上述任一項(xiàng)所述的壓電mems發(fā)聲單元，每個(gè)壓電mems發(fā)聲單元按預(yù)設(shè)陣列形式排布。

12、本技術(shù)提供的壓電mems發(fā)聲單元及揚(yáng)聲器，壓電mems發(fā)聲單元包括：襯底；在襯底的上表面的每個(gè)周邊區(qū)域分別設(shè)置有第一壓電復(fù)合單元；襯底的底部中心區(qū)域具有空腔，每個(gè)第一壓電復(fù)合單元的至少一部分位于襯底的上部區(qū)域；上部區(qū)域?yàn)橛煽涨幌蛞r底的上表面方向進(jìn)行正投影所對(duì)應(yīng)的區(qū)域；在上部區(qū)域的除每個(gè)第一壓電復(fù)合單元的至少一部分之外的中間矩形區(qū)域，設(shè)置有開(kāi)槽縫隙，開(kāi)槽縫隙被覆蓋有柔性材料，具有柔性材料的襯底的上部區(qū)域形成壓電mems發(fā)聲單元的振膜結(jié)構(gòu)；振膜結(jié)構(gòu)的每個(gè)振膜邊緣均被錨定，每相鄰兩個(gè)周邊區(qū)域的第一壓電復(fù)合單元之間具有縫隙結(jié)構(gòu)。通過(guò)設(shè)置開(kāi)槽縫隙可以降低壓電mems發(fā)聲單元的振膜結(jié)構(gòu)中各膜層由于工藝造成的內(nèi)應(yīng)力；采用柔性材料覆蓋開(kāi)槽縫隙，可以提高振膜結(jié)構(gòu)的柔性，同時(shí)降低壓電mems發(fā)聲單元在低頻時(shí)的聲音泄露，提高振動(dòng)幅度和發(fā)射聲壓級(jí)，通過(guò)采用密度低的柔性材料取代密度較大的硅振膜，降低了振膜結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，柔性材料降低器件共振的品質(zhì)因數(shù)q，有利于改善聲壓級(jí)spl頻響曲線(xiàn)以及thd頻響曲線(xiàn)，從而提升壓電mems發(fā)聲單元的音質(zhì)。

本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

1.一種壓電MEMS發(fā)聲單元，其特征在于，包括：襯底；在所述襯底的上表面的每個(gè)周邊區(qū)域分別設(shè)置有第一壓電復(fù)合單元；所述襯底的底部中心區(qū)域具有空腔，每個(gè)所述第一壓電復(fù)合單元的至少一部分位于所述襯底的上部區(qū)域；所述上部區(qū)域?yàn)橛伤隹涨幌蛩鲆r底的上表面方向進(jìn)行正投影所對(duì)應(yīng)的區(qū)域；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電MEMS發(fā)聲單元，其特征在于，在所述襯底的上部區(qū)域具有至少一個(gè)第二壓電復(fù)合單元；在每個(gè)所述第二壓電復(fù)合單元上設(shè)置有開(kāi)槽縫隙，和/或，在所述中間矩形區(qū)域中除每個(gè)所述第二壓電復(fù)合單元之外的區(qū)域設(shè)置有開(kāi)槽縫隙；所述開(kāi)槽縫隙被覆蓋有柔性材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電MEMS發(fā)聲單元，其特征在于，所述開(kāi)槽縫隙包括：至少一個(gè)預(yù)設(shè)形狀的開(kāi)槽結(jié)構(gòu)；

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電MEMS發(fā)聲單元，其特征在于，所述振膜結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比大于或等于預(yù)設(shè)數(shù)值；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的壓電MEMS發(fā)聲單元，其特征在于，

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電MEMS發(fā)聲單元，其特征在于，

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的壓電MEMS發(fā)聲單元，其特征在于，

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的壓電MEMS發(fā)聲單元，其特征在于，

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電MEMS發(fā)聲單元，其特征在于，在每個(gè)第一壓電復(fù)合單元上設(shè)置有至少一個(gè)矩形開(kāi)槽縫隙。

10.一種揚(yáng)聲器，其特征在于，包括至少一個(gè)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的壓電MEMS發(fā)聲單元，每個(gè)壓電MEMS發(fā)聲單元按預(yù)設(shè)陣列形式排布。

...

【技術(shù)特征摘要】

1.一種壓電mems發(fā)聲單元，其特征在于，包括：襯底；在所述襯底的上表面的每個(gè)周邊區(qū)域分別設(shè)置有第一壓電復(fù)合單元；所述襯底的底部中心區(qū)域具有空腔，每個(gè)所述第一壓電復(fù)合單元的至少一部分位于所述襯底的上部區(qū)域；所述上部區(qū)域?yàn)橛伤隹涨幌蛩鲆r底的上表面方向進(jìn)行正投影所對(duì)應(yīng)的區(qū)域；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓電mems發(fā)聲單元，其特征在于，在所述襯底的上部區(qū)域具有至少一個(gè)第二壓電復(fù)合單元；在每個(gè)所述第二壓電復(fù)合單元上設(shè)置有開(kāi)槽縫隙，和/或，在所述中間矩形區(qū)域中除每個(gè)所述第二壓電復(fù)合單元之外的區(qū)域設(shè)置有開(kāi)槽縫隙；所述開(kāi)槽縫隙被覆蓋有柔性材料。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓電mems發(fā)聲單元，其特征在于，所述開(kāi)槽縫隙包括：至少一個(gè)預(yù)設(shè)形狀的開(kāi)槽結(jié)構(gòu)；...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：黃湘俊，朱莉莉，石正雨，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：湖北九峰山實(shí)驗(yàn)室，
類(lèi)型：新型
國(guó)別省市：